Устройство для измерения уровней

Устройство для измерения уровней

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и связано с измерением уровня жидкости и уровня содержащегося в ней сыпучего материала. Цель изобретения - обеспечение одновременного непрерывного контроля уровней. Устройство для измерения уровней содержит тело 1 погружения, подвешенное на тросе 2 в резервуаре 3 с контролируемой жидкой 4 и сыпучей 5 средой, барабан 7 для наматывания этого троса, моментный привод 6 барабана, датчик 8 угла поворота барабана, отображающий уровень сыпучего материала, датчик 10 направления движения тела погружения. Новым в устройстве для измерения уровней является наличие устройства 11 - 14 для создания силового момента привода 6, при котором осадка тела погружения, не опирающегося о сыпучий материал, равна расстоянию между контролируемыми поверхностями. Это устройство содержит элемент 11 задержки, RS-триггер 12, элемент ИЛИ 13 и интегратор-сумматор 14. Тело 1 погружения выполнено так, что его вертикальный размер больше максимального расстояния между контролируемыми поверхностями, а устойчивость вертикального положения в подвешенном состоянии обеспечивается при любой осадке в контролируемой жидкости. Увеличение силового момента происходит по сигналу остановки тела 1 на поверхности сыпучего материала 5, а уменьшение - по сигналу страгивания его с поверхности сыпучего материала с заданной задержкой момента времени начала уменьшения силового момента, создаваемой элементом 11 задержки. По выходному сигналу интегратора-сумматора 14, отображающему силовой момент привода, усилитель 15 формирует сигнал, отображающий осадку тела 1 погружения. По выходным сигналам усилителя 15 и датчика 8 сумматор 16 формирует сигнал уровня жидкости. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОаЕЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИН

Р1)5 С 01 Р 23/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY CBÈÄETEËÜCÒBÓ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4290265/24-10; 4655154/24-10 (22) 27.07.87 (46) 30.07.90, Бюл, Р 28 (71) Институт автоматики АН КиргССР (72) Б,М.Распопов (53) 681.128.6(088.8) (56) Патент ФРГ В 3432199, кл, G 01 F 23/20, 1986.

Патент Японии М 6047976, кл. G 01 F 23/00, 1985.

1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и связано с измерением уровня жидкости и уровня содержащегося в ней сыпучего материала.

Цель изобретения — обеспечение одновременного непрерывного контроля уровней, Устройство для измерения уровней содержит тело 1 погружения, подвешенное на тросе 2 в резервуаре

3 с контролируемой жидкой 4 и сыпучей 5 средой, барабан 7 для наматывания этого троса, моментный привод

6 барабана, датчик. 8 угла поворота барабана, отображающий уровень сыпучего материала, датчик 10 направления движения тела погружения, Новым в устройстве для измерения уровней является наличи, устройства 11-14

„„SU„„ 1532 Ù А 1

2 дпя создания силового момента приво» да 6, при котором осадка тела погружения, не опирающегося о сыпучий материал, равна расстоянию между контролируемыми поверхностями, Это устройство содержит элемент 11 задержки, RS-триггер 12 элемент ИЛИ 13 и интегратор-сумматор 14, Тело 1 погружения выполнено так, что его вертикальный размер больше максимального расстояния между контролируемыми поверхностями, а устойчивость вертикального положения в подвешенном состоянии обеспечивается при любой осадке в контролируемой жидкости.

Увеличение силового момента происходит по сигналу остановки тела 1 на поверхности сыпучего материала 5, а уменьшение — по сигналу страгивания его с поверхности сыпучего материала с заданной задержкой момента времени начала уменьшения силового момента, создаваемой элементом 11 задержки.

По выходному сигналу интеграторасумматора 14, отображающему силовой момент привода, усилитель 15 формирует сигнал, отображающий осадку тела 1 погружения, По выходным сигналам усилителя 15 и датчика 8 сумма.тор 16 формирует сигнал уровня жидкости, 2 з.п ° ф-лы. 2 ил.

1582015

Изобретение относится к измерительной технике и связано с измере". нием уровня жидкости и уровня содержащегося в ней сыпучего материала.

Цель изобретения - обеспечение одновременного непрерывного измерения уровней жидкости и содержащегося в ней сыпучего материала, На фиг,l показано устройство дл» lo измерения уровней; на фиг.2 — подключение контрольного элемента задержки.

Устройство содержит тело 1 погружения, подвешенное на тросе 2 в ре зервуаре 3 с жидкостью 4 и сыпучим материалом 5, моментный привод 6, барабан 7, на который наматывается трос 2, датчик 8 угла поворота барабана, отображающий уровень сыпучего материала, и прибор 9, показываю- 2п щий этот уровень, датчик 10 направления движения, регистрирующий движение тела нагружения вверх, вниз и его остановку, устройство 11-14 для создания силового момента привода, 25 при котором осадка тела погружения равна расстоянию между контролируемыми поверхностями, содержащее элемент 11 задержки, RS-триггер 12, элемент ИЛИ 13 интегратор-сумматор 14, 3О ,масштабирующий усилитель 15, формирующий сигнал, отображающий осадку тела погружения, сумматор 16, формирующий сигнал, отображающий уровень . жидкости, индикатор 17, 35

Датчик 10 направления движения тела погружения обеспечивает три .:сигнала: снгнал движения вверх, сиг.нал движения вниз и сигнал остановки.

Датчик движения может быть выполнен 4О на основе тахогенератора, полярность выходного сигнала которого зависит от направления движения, При помощи вентильнь .х.и усилительных элементов (не показаны) формируются два канала 45 выходного сигнала: канал выходного сигнала движения "Вверх" и канал вы ходного сигнала движения "Вниз". Канал выходного сигнала движения "Вверх" через элемент 11 задержки подключен к S-входу RS-триггера 12 установки в единичное состояние, а канал выходного сигнала движения "Вниз" подключен к R-входу установки RS-триггера 12 в нулевое состояние и через элемент

12 ИЛИ связан с входом интегратора сумматора 14 непрерывного увеличения или непрерывного уменьшения силового момента привода, Движению тела погружения вверх или вниз соотвеТствует единичный вьгходной сигнал соответствующего канала датчика 10 направления движения, а остановке — нулевой сигнал каждо) о канала, Установкой величины задержки элемента 11 задержки обеспечивается высота, на которую приподнимается тело погружения над поверхностью сыпучего материала, Задержка единичного входного сигнала элементом 11 задержки происходит только по его фронту, т.е. при исчезновении единичного сигнала на входе элемента 11 он одновременно исчезает и на выходе элемента 11 Благодаря этому исключается запрещенное состояние "1" на обоих входах RS-триггера 12, которое могло бы возникнуть при изменении направления движения тела погружения.

Прямой выход триггера 12 через элемент ИЛИ 13 связан с входом интегратора-сумматора 14. Выходной сигнал блока 14 - напряжение на входе моментного привода 6, связанном с выходом элемента 14, Соответственно этому напряжению U создается силовой момент привода 6, Иасштабирующий усилитель 15, вход которого связан с выходом блока 14, формирует сигнал, отображающий осадку тела погружения, соответствующую силовому моменту М привода, На второй суммирующий вход интегратора-сумматора 14 подается отрицательное напряжение. В результате суммирования этого напряжения с выходным логическим сигналом элемента

ИЛИ 13 образуется прямоугольный меандр с равными амплитудами положи" тельного и отрицательного сигналов, В результате на выходе блока 14 образуется пилообразное напряжение с равной скоростью его роста и уменьшения °

Выход датчика 8 связан с первым входом. блока 16, Выход блока 15 связан с вторым входом блока 16, Блок

16 формирует выходной сигнал, отображающий уровень жидкости, согласно зависимости

Ня = k Uo + C(- CQM(U) p где h - уровень жидкости;

- поСтоянный коэффициент;

kU — сигнал, отображающий уровень сыпучего материала;

I )8201 5

С, -С„M(U)- выходи >й си гнал б lок» .э, г отображающий расстояние между контр элируемыми поверхностями lr rr (осадку тела погружения), На фиг.2 пока:эано подключение контрольного элемента 8 задержки, Вход его подключен к выходу RS-триггера 12, а выход через второй элемент ИЛИ 19 свя.эан с г;рямым входом установки г нулевое состояние RS триггера !? . Устройство элем -нта 18 однотипно с устройством элемента ll, Выходной сигнал элемента 18 заменяет несостоявшийся по каким-либо случайным причинам единичный сигнал движения вниз, lrocòóíirrîLrèé к элементу 12 от датчика 10 направления движения тела погр женин. Благодаря этому предотвращается сбой в работе усгройства.

Сущность изобретения поясняется следующим, Осадка (т,е, высота погруженной в жидкость части тела) частично погруженного в жидкость тела, мас а которого больше массы вытесняемой им жидкости, зависит or натяжения троса, ко горое создает моментный привод, Таким образсэм, каждому моменту привода соответствует определеннан осадка, и,наоборот„ по осадке можно судить о моменте привода, Создавая момент привода, при котором осадка тела погружения по величине равна расстоянию между контролируемыми поверхностями !тэ, можно по этому моменту судить о величине h .

Действительно, зависимость между осадкой тела погружения и силовым моментом привода нетрудно получить из уравне;-.ин статики где F — усилие натяжения троса;

S — - площадь поперечного (горизонтального) сечения тела (считая ее постоянной); удельный вес жидкости;

h — осадка подвешенного тв,ra;

G — масса тела.

Из этого уравнения следует !

h = — — — — — Г

Sy Sg

Поскольку F = — И— где R — постоянный коэффициент (радиус барабана);

M — синовой мсмегт привода; — сила трения в кинематической системе устройства, то, подставляя это выражение для F

5 в предыдущее, получим

h = Сг — СэМ, !

C = —,—

S(R

Величин 1 силового момента привода, при котором осадка тела погружения равна расстоянию между контролируемыми поверхностями, достигается при плавном увеличении силового мо2О мента в MoMt нт времени, когда происходит страгивапие тела погружения с поверхности сыпучего материала, Таким образом, для контроля !тэ, необходимо зафиксировать силовой момент

2 страгиванин. Однако, поскольку уровни сыпучего материала и жидкости не остаются постоянными, то телу погружения необходимо придавать колебательные движения путем изменения силового моментт привода, При этом силовой момент привода остается близким к моменту c rðàãèâàíèÿ, а осадка тела погружения — близкой к расстоянию между контролируемыми поверхнос35 тями. Контроль силового момента моментного злектропривода можно осуществлять по электрическому сигналу, создающему этот момент, Для обеспечения работоспособности устройства необходимо-чt обы в процессе работы тело погружения сохраняло свое вертикальное положение ° Этому требованию удовлетворяет, например, цилиндрическое, пустотелое с легким

4 корпусом и о тносительно тяжелым днищем тело погружения, Непогружаемая верхняя часть тела погр жения может быть выполнена в виде тонкого гладкого c .ò åðæíÿ, скользящего при работе в неподвижной обойме, прикрепленной к резервуару, Масса тела погружения должна быть больше масс жидкости, вытесняемой им при максимальной осадке. Перед включением устройства трос должен быть натянут, а тело погружения должно находиться в вертикальном положении. Для этого на привод 6 подается напряжение такой величины, чтобы тело погружения было слегка

1582015 приподнято над поверх«остью сыпучего материала, Это напряжегп1» н дальнейшем автоматически сбрясьцгяется при помощи реле, сраб ать>вак>(цег(3 (> r сигнала движения, создаваемого датчиком

)О. Это же устройство используется для спуска тела погруже1«(я или подъ(3ма его из резервуара при пронедении ремонтных и прочих нспомог»тельных работ, Устройство работает следу>ацим образом, При включении устройства, когд» тело погружения неподнижно, сиги»11ы

Hr выходе датчика 10 няпрявл ния движения и сигнал на входе блок» !4 ря«ны нулю, блок 14 начиняет увели ill«»ть силовой момент привода, При некотором значении этого момента тело погружения начинает движение вверх, При этом возникает единичный сигна>1 ня входе элемента 11 задерж1(и> поступающий от датчика 10 направления движения, но пока сигнал на выходе этого элемента раве« нулк>, сино>>ой момент привода пр(>должает увеличиваться, а тело погружения д«игаться вверх, Спустя заданный интер«и1 «ремени на выходе элемента 11 задержки гоявляется единичный сигнал, который поступает на Я-вход КБ-триг1 ера 12 и от него через элемент !ШИ 13 ня

Bxop, f>JloKB 14, что Bl>l 3b(13»<.".! 11(13рерывное уменьшение силовогo момента.

Движение тела погружения вверх прекращается и начиняется »1 о движение вниз, В момент остановки при изменении направления движения, когда си-". налы на выходе датчика 10 направления движения равны нулю, единичный сигнал на входе блока 14 сохраняется, благодаря выходу блока 12, и 110 этому уменьшение силового момента не прерывается. Как только начнется движение тела погружения вниз, вызванное этим уменьшением, датчик 10 выдает единичные сигналы на вход установки в нулевое состояние RSтриггера 12 и вход блока 14 (через элемент ИЛИ 13). Единичный сигнал на выходе блока 12 исчезает, но уменьшение силового момента привода блоком 14 продолжается до момента остановки тела погружения на поверхности сыпучего материала, При остано«ке исчезает единичный сигнал на входе блока 14, порождаемый движением вниз, и вследствие этого начинается непрерывное увеличение силово о момента привод» блоком 14, и цикл повторяется, 5

Если сигнал движения вниз от датчика 10 не возникает по какой-лис>о причине, ro единичный сигнал ня вход(. блока 14 аннулируется элементом

18 задержки, который в этом случае

«идя ет ег>ини>(ный сигнал (через элемент 19) «а нх(3д установки в пулевое сс>стс>яние элемента, Ф(>ðìóëàèçîáðå ген:>я

l5

1, Устройство для измерения уров«»й, сод(.ржащее поплавок, поднешенный на гибком элементе, например .тросе, барабан, моментный принод бараба«а, датчик угла понорота барабана, датчик напра«>пения движения поплавка с «ыходными каналами "Вверх" и Вниз". индикатор, о т л v ч а ю я! е е с я

1ем, что, с целью пс>нышении бь>стро25 де(lствия, оно дополнительно снабжено элементом задержки, триггером, элементом ИЛИ> интегратором-сумматором, масштябирующим усилител(м, сумматором, при этом вход элем(«та задержки

Зр подсоединен к каналу»Вверх", а выход соединен с S-входом RS-триггера, прямои выход к(г(орого соединен с первым входом элемента ИЛИ, канал. "Вниз" со»динен с R-входом RS-триггера и вторым входом элемент» ИЛИ, выход которого соединен с первым входом интегратора-сумматора, второй вход которого соединен с ис.точником отрицательного напряжения, выход интегратора-сумма«

4р тора подключен к управляк>щему входу моментного приводя и входу масштабирующего усилителя, выход которого соединен с вторым входом сумматора, первый вход сумматора соединен с вы45 ходом датчика угла поворота барабана, выход сумматора подключен к индикатору.

2. Устройство по и 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно дополнительно содержит контрольный элемент задержки и второй элемент ИЛИ, при этом первшй вход второго элемента

ИЛИ соединен с каналом "Вниз" втоУ рой вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом контрольного элемента задержки, вход которого соединен с г(ря(ым выходом RS-триггера, к S-вхо1582015 дикатор выполнен в виде вольтметра с внешним запуском, запускающий

Вход которого соединен с выходным каналом "Вверх" датчика направления

5 движения поплавка. ду которого подключен выход второго элемента ИЛИ, 3. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я »е», что в нем инСоставитель И.Некрасов

Техред H.Õoäà»»»»» Корректор И.Пожо

Редактор Н. Киштулинец

Тираж 537 комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2080

ВНИИПИ Государственного

113035, Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101