Устройство для определения количества жидкости в нескольких сосудах

Устройство для определения количества жидкости в нескольких сосудах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СС СР (<ласс 42е, 33

42е, 19

М 64153

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а СССР

Зарегистрировано в Бю

А. Д. Маликов

Устройство для определения количества жидкости в нескольких сосудах

Заявлено 10 иая 1940 года в Каркомпищепроч за М 2596 (318729) Опубликовано 31 января 1945 года

В настоящее время существует много различных дистанционных уровнемеров. В большинстве случаев это — поплавковые указатели уровня с тросовыми или электрическими передатчиками разного устройства.

В промышленных предприят иях обычно нет надобности передавать показания уровнемеров на расстояние более 50 †1 метров. Поэтому вместо приборов с электрической передачей применяют для этой цели приборы гланометрические с пневматической передачей, как более простые и надежные в работе.

Манометрический измеритель измеряет с большой очностью весовое количество жидкости в резервуаре, независимо от колебаний ее удельного веса. Уровень же этими приборами измеряется приближенно, однако с точностью, вполне достаточной для контроля наполнения резервуаров, но для разных растворов приходится строить и разные шкалы уровней, по среднему удельному весу того продукта, для которого назначается уровнемер.

В технике известны манометрические уровнемеры, в которых измерителем является пружинный или жидкостный манометр. Передача на манометр измеряемого гидростатического давления жидкости в резервуааае осуществляется пневматической системой с постоянным или с переменным количеством сжатого воздуха.

Для точных и непрерывных измерений весовых количеств жидкостей в сборниках, а также для более точных измерений их уровней, требуется применять пневматическую систему передачи через открытый снизу колокол с непрерывной подачей сжатого воздуха в эту систему. Расход воздуха на такой измерительный прибор очень невелик, обычно около 0,2 — 0,3 л/мин. и поэтому для прибора достаточно применить маленький водоспруйный компрессор (см., например, авторское свидетельство M 41699 за

1934 г. на «дистанционный прибор с пневматической передачей для измерения уровня и дебета жидкостей в резервуарах и водосливах»).

В авторском свидетельстве

М 41699 для каждого отдельного уровнемера предусматривается индивидуальный водостру йный компрессор. Но так как в промышленном предцриятии обычно требуется № 64153 применять для одновременной работы большое количество уровнемеров, то установка отдельных для каждого прибора водоструйных компрессоров получается сложной. Однако питание группы уровнемеров от одного центрального компрессора без особых приспособлений тоже невозможно, так как они будут давать неправильные показания.

Причина этого заключается в том, что уровни в контролируемых сборниках изменяются в широких пределах и далеко не синхронно. Поэтому сопротивление движению воздуха в трубках для одних приборов может возрастать, в то время как для соседних приборов оно падает.

Если подача воздуха к приборам сделана простым присоединением отдельных приборов к общему резервуару сжатого воздуха, то естественно, что в те сборники жидкости, где уровень ее меньше, воздуха пойдет больше, а в сборник с высоким уровнем он и совсем может не пойти. Неодинаковый и непостоянный расход воздуха на приборы создает в трубках приборов неодинаковые динамические сопротивления его движени1о. Поэтому прибор с такой централизован ной пневматической передачей бу ет давать неправильные показап14я; например, для тех сборников, где уровень жидкости низок, прибор дает преувеличенное показание, а где уровень высок — показания прибора будут ближе к истине, но могут быть и преуменьшенч:(ми.

В предлагаемом споссбе централизованной пневматической передачи к уровнемерам применен принцип равного расхода воздуха на каждый из параллельно работающих приборов, независимо от колебаний величины измеряемого приборами сопротивления (веса) жидкости в отдельных сборниках.

Из термодинамики известно, что постоянный расход воздуха при колебаниях сопротивления его движению Р2 можно получить только тогда, когда Р2 соо11ветствует критической скорости воздуха в отверстии истечения. Так например, если воздух сжимается компрессором до давления Р1 и вытекает через отверстие в пространст1во с давлением

Р2, то критическая скорость

k+1

Ъ = 2g (P1 V1), k а, следовательно, и расход

1 k+1

61= — . F Ð 2 (P1 V1)

V k будет соответствовать критическому отношению давлений:

Р1 крит k+ 1 и будет иметь максимальное значение.

Для воздуха jc = 1,405 и

1,406

Р1 крит 1, 405 + 1

Р2 р, = 0,528 Р1. Поэтому, если в отверстиях истечения, подающих воздух в измерительные трубки уровнемеров, скорость воздуха будет равна критической, то как бы не колебалось сопротивление Р2 в сторону уменьшения от 0,528 Р1, расход воздуха на каждый отдельный уровнемер будет одинаковым, так как критическая скорость для всех отверстий истечения W одинакова при любых Р2, меньших 0,528

Р1.

Так например, если компрессор подает воздух, сжатый до Р1 =

= 2,533 атм., то максимальное сопротивление жидкости в сборнике Р. не должно превышать

Р2 = 0,528 Q 2,533 — 1,033 = 0,304 атм. = 3,04 метра водяного столба.

При этом, если воздух подается в трубки уровнемеров через маленькие отверстия — диафрагмы в таком количестве, что давление Р1 не может падать за счет истечения, то как бы ни менялось Р для отдельных приборов ниже предельной величины (например, P2 —— 3,04 м вод. ст.), расход воздуха по трубкам каждого уровнемера остается одинаковым, а следовательно, и динамическое сопротивление его движения в трубках для всех приборов будет одинаковым. — 3

Л 64153 для группового измерения количества жидкостей в сборниках с более высоким уровнем следует брать

Ро и более высокое давление Р1> =

О, 528 так как только при этом условии будет существовать постоянство .динамического сопротивления движению воздуха для трубок всех приборов. Строго говоря, сопротивление движению воздуха в трубках не будет одинаковым для всех приборов, так как трубки каждого из них имеют различную длину, поэтому и при одинаковюй для всех приборов критической скорости воздуха это сопротивление будет неодинаковым, но зато для каждого отдельного прибора поправка на трение воздуха в трубке при критической скорости его .входа в эту трубку будет .иметь всегда постоянную величину, что и достаточно для правильных измерений.

Выполнение предлагаемого способа централизованнюго измерения количества жидкостей в сборниках путем пневматической передачи на манометрические приборы изображено на прилагаемой схеме установки (фиг. 1). На фиг. 2 представлена в разрезе часть коллектора с диафрагмами. В сборники жидкостей

10, 11 и т. д. по отдельным трубкам 4,7 подается сжатый воздух, идущий по трубке 1 от общего для всех приборов компрессора. На ответвлении каждой из трубок 4, 7 и т. д. присоединяется манометруровнемер; например, уровнемер 6 через ответвление 5 присоединен к трубке 4 и уровнемер 9 через ответвление 8 соединен с трубкой 7.

Таким образом у ровнемеры измеряют статическое давление столба жидкостей в сборниках плюс динамическое сопротивление движению воздуха в трубках. Для того чтобы последнюю величину сопротивления сделать возможно меньше, почти незаметной, и притом для каждого прибора постоянной, перед приборами 6, 9 и трубками 4, 7 применен специальный коллектор, состоящий из трубки 1 со штуцерами

2 — 2, в муфтовых соединениях которых с трубками 4. 7 вставлены диафрагмы 3 — 3. Диафрагма 3 делается из кружочков неокисляющегося металла, например, нержавеющей стали, с маленьким отверстием посредине и рассчитывается таким образом, чтобы скорость воздуха после диафрагм, в трубках 4 — 7, не превышала 2 — 3 м/сек. при наличии в самой диафрагме критической скорости истечения воздуха, порядка

W = 320 м/сек.

Например, для трубки диаметром

3/8": 10 мм, f = 78,54 мм - диаметр отверстия диафрагмы должен быть равен 0,9 мм, откуда d диафрагмы = 1,08 мм. При этом степень расширения воздуха после диафрагмы взята равной 2, так как

Р1 2.5 — — -. 2.

Р2

Если применяются более высокие давления сжатого воздуха P> — — 3 — 7 атм,, то диаметр отверстия диафрагм нужно брать меньше одного миллиметра, например, 0,5 мм.

Таким образом применение коллектора 1 с диафрагмами 3 обеспечивает постоянство расхода воздуха, а следовательно, и динамического сопротивления в контрольных трубках 4,7 и т. д. для.каждого отдельного уров немера, и поэтому приборы 6,9 и т. д. в том случае точно измеряют статическое сопротивление — вес столба жидкостей в сборниках.

Для питания такой централизованной установки уравнемеров сжатым воздухом следует применять хорошо очищенный воздух, чтобы маленькие отверстия диафрагм не засорились. Лучше всего для этой цели подходит водоструйный гидрокомпрессор, как это показано на чертеже по авторскому свидетельству М 41699, который дает совершенно обеспыленный воздух и бесперебойную работу установки. В этом случае только размеры центрального гидрокомпрессора будут больше, чем индивидуального.

Предмет изобретения

Устройство для определения количества жидкости в нескольких № 64153

-Д

Оти. редактор Д. А. Михайлов

Техн, редактор М. В. Смольякова

Л123569 Подписано к печати 13 7П-1946 г. Тираж 500 экз. Цена 65 к. Зак. 105

Типография Госпланиздата, им. Воровского, Калуга. сосудах посредством манюметрических измерителей с непрерывной подачей воздуха в систему, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью использования одного, общего. устройства для подачи воздуха одновременно во все измерители, .в местах присоединения к коллектору трубок, отводящих воздух к последним, установлены диафрагмы, отверстия которых рассчитаны на проход газа с критической, а термодинамическом смысле слова, скоростью.