Устройство для определения уровня жидкости

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения уровня жидкой среды , высоты границы раздела жидкой среды и твердой фракции, находящихся в одном резервуаре, и плотности жидкой среды. Может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение точности определения уровня жидкой среды с изменяющейся плотностью и расширение функциональных возможностей. Устройство содержит груз, подвешенный на гибком элементе над цистерной с жидкостью и твердой фракцией, а также расположенные на одной оси датчик угла поворота, барабан, на который наматывается гибкий элемент, редуктор и двигатель, который перемещает груз. Двигатель работает в трех режимах и обеспечивает различную глубину погружения груза, величина которого регистрируется датчиком угла поворота. По измеренным значениям глубины погружения определяется уровень и плотность жидкости, а также уровень твердой фракции, для чего используются блоки памяти, инвертор, два блока суммирования , усилитель, блок деления, которые связаны с остальными блоками устройства. 1 ил. а « (Л & ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1651159 (gg)g G 01 N 9/08, С 01 F 23/00

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ жидкой среды с изменяющейся плотностью и расширение функциональных возможностей. На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит груз 1, подвешенный на гибком элементе 2 над цис— теркой с жидкостью и твердой фракцией, расположенные на орной оси датчик 3 угла поворота, барабан 4, на который наматывается гибкий элемент 2, редуктор 5 и двигатель 6, датчик 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

flPH 0+IT СССР (21) 4693192/25 (22) 19.05.89 (46) 23.05.91. Бюл. В 19 (71) Институт автоматики АН КиргССР и Научно-производственное объединение по крахмалопродуктам (72) В.А.Кривенко, Б.М.Распопов, А.А.Франк, Н.А.Шермухамедов, Н.П.Векслер и Н.П.Зуев (53) 65.011.56(088.8) (56) Кивилис С.С. Плотномеры. — М.:

Энергия, 1980, с. 184, рис. 6.4.

Патент Японии Р 60-47976, кл. С 01 F 23/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения уровня жидкой среды, высоты границы раздела жидкой среды и твердой фракции, находящихся в одном резервуаре, и плотности жидкой среды. Может быть использовано в химической, пищевой и других отИзобретение относится к измерительной технике и приборостроению и может быть использовано в пищевой, химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности дпя измерения плотности жидкой среды, а также уровня жидкой среды и высоты границы раздела жидкой среды и твердой фракции, находящихся в одном резервуаре. . Целью изобретения является повышение точности определения уровня

2 раслях промышленности. Цель изобретения — повышение точности определения уровня жидкой среды с изменяющейся плотностью и расширение функциональных возможностей. Устройство содержит груз, подвешенный на гибком элементе над цистерной с жидкостью и твердой фракцией, а также расположенные на одной оси датчик угла поворота, барабан, на который наматывается гибкий элемент, редуктор и двигатель, который перемещает груз. Двигатель работает в трех режимах и обеспечивает различную глубину погружения груза, величина которого регистрируется датчиком угла поворота. По иэ- р меренным значениям глубины погруже- @ ния определяется уровень и плотность жидкости, а также уровень твердой фракции, для чего используются блоки С памяти, инвертор, два блока суммирования, усилитель, блок деления, которые связаны с остальными блоками устройства. 1 ил.

1651159 перемещений груза 1, блок 8 переключения и блок 9 питания, выход которого соединен с входом двигателя 6, коммутатоР 10, блок 11 индикяци» измерений, блок 12 памяти, инвертор 13, первый блок 14 суммирования, усилитель 15, блок 16 деления и второй блок

17 суммирования.

Входы блока 12 памяти и ин10 вертора 13 соединены через коммутатор 10 с датчиком 3 угла повоота, а выход блока 12 памяти через коммутатор 10 и выход инвертора 13: соединен, с входами первого блока 14 суммирования, выход которого соединен, с входом усилителя 15 и с входом блока 16 деления. Выход блока 12 памяти через коммутатор 10 и выход усилителя 15 соединены с входами второго

20 блока 17 суммирования, выход которого и выход блока 16 деления соединены с блоком 11 индикации измерений.

Коммутатор 10 позволяет коммутировать выход датчика 3 угла поворота с входами блоков 12, 13 и 11 и выход блока 12 с входами блоков 14 и 17.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии вход инвертора 13, выход блока 12 памяти, а

30 также один вход блока 11 индикации измерений для индикации уровня твердой фракции разомкнуты, а на двига- тель 6 подается напряжение U1, создающее вращающий момент для спуска 35 и частичного погружения груза 1. Ппи достижении грузом 1 уровня Н» наступает равновесие действующих на груз сил:

Sh)gf)-G+R=0, где S — площадь основания груза;

h — уровень погружения груза в

1 жидкость; — плотность жидкости;

g — ускорение свободного падения;

С вЂ” сила тяжести груза;

К вЂ” сила подъема груза, развиваемого двигателем. 50

Здесь первое слагаемое — выталкивающая сила, действующая на груз.

При этом датчик 9 перемещения фиксирует останов, а с датчика 3 угла поворота через коммутатор 10 поступает и запоминается блоком 12 памяти сигнал, соответствующий значению уровня частичного погружения Н груза 1 в жидкую среду.

Затем на двигатель 6 подается на-, пряжение U<(U> C U1), что приводит к уменьшению силы тяги R íà величину бК. При этом блок 8 переключения отключает вход блока 12 памяти, а груз

1 опускается на глубину Ь=Н -Н г соответствующую новому положению равновесия груза, которое описывается уравнением

8(Ь +0Ь) 8()„-G+R 5R 0. (2)

При этом датчик 9 перемещения фиксирует останов, а сигнал с датчика 3 угла поворота, соответствующий уровню Н, через коммутатор 10 подается на инвертор 13.

Таким образом, на вход первого блока 14 суммирования поступают сигнал с блока 12 памяти, соответствующий величине:. Н 1, и сигнал с инвертора, соответствующий величине Н и имеющий знак минус. Следовательно, величина сигнала на выходе первого блока суммирования соответствует величине $ Ь=Н,-Н <, Вычитая из равенства (2) равенство (1), получим

Бяб gh-ДК=O. -Ac (3)

Для некоторой (эталонной) жидкости с известной плотностью Р> при погружении в нее груза 1 определяют любым доступным способом уровни погружения h> и $ h . При этом напряжения

U, и П на двигателе равны соответственйо напряжениям U и U, следовательно усилия R и К-6R, развиваемые двигателем при измерениях в эталонной жидкости и контролируемой среде, также равны. Тогда справедливы следующие соотношения:

За1)ЭУ1э ДК=Бд)4ЬЬ-И (4)

Sgh 0 -G+R=Sgh0 -G+R. (5)

Из соотношения (4) нетрудно получить выражение для определения плотности р

Рэ hhð К ж= "— — — = —- (6)

5h Qh где K< = )э Ah =const.

Из (5) с учетом (6) нетрудно получить выражение для определения высоты погружения h:

1651 1 59

6 один из входов блока 11 индикации измерений с выхода датчика 3 угла поворота поступает сигнал, соответст5 вующий значению уровня Н ть

Формула изобретения

h= — gh=K gh

Ьэ

Kh э (7) 10

q„=Hi+h=H,+K Ah. (8)

Из (6) и (7) следует, что плотность жидкой среды Р обратно пропорциональна, а высота погружения Ь прямо пропорциональна величине погружения Аh груза 1 при изменении подаваемого на двигатель 6 напряжения на величину

Таким образом, измерение величины g h при фиксированном, изменении напряжения, подаваемого на двигатель

6, и при фиксированных параметрах груза 1 позволяет в соответствии с (6) и (8) измерять плотность жидкой среды и более точное значение уровня жидкой среды.

Для определения () используется блок 16 деления. При этом на вход делимого подается постоянный сигнал, соответствующий константе К = 0 ЬЬэ, (э а на вход делителя подается сигнал с первого блока 14 суммирования, соответствующий h. Для определения Н используются усилитель 15 с коэффициентом усиления KZ=hy/ЬЬэ, блок. 12 памяти и второй блок 17 суммирования.

При определении уровня твердой фракции на двигатель 6 подается напряUy(Ug + Ug) создающее вращающий момент для спуска груза в жидкую среду. При- достижении грузом 1 положения равновесия, действующих на груз сил: подъемной силы, развиваемой двигателем 6, выталкивающей силы, силы тяжести груза 1 и силы реакции опоры твердой фракции, что соответствует достижению грузом 1 уровня твердой фракции Н, датчиком перемещения фиксируется останов ° При этом на

45,мутатора соединен с входом, блока па50

1 э где К = — — =const.

А? э

Пусть при подаче на двигатель 6 напряжения U< нижнее основание груза

1 установится на уровне Н1. Тогда точное значение уровня жидкости Нж следующее:

Устройство для определения уровня жидкости, содержащее груз, подвешенный на барабане при помощи гибкого элемента, датчик угла поворота барабана, двигатель, редуктор, блок питания, датчик перемещения груза, блок переключения, коммутатор и блок индикации измерений, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности определения уровня жидкой среды с изменяющейся плотностью и расширения функциональных возможностей, оно содержит блок памяти, инвертор, два блока суммирования, усилитель и блок деления, .причем выход датчика перемещения груза соединен с входом блока переключения, выход которого подключен к первому входу ком"мутатора, ко второму входу которого

Подключен выход датчика угла поворота, а к третьему входу коммутатора подключен выход блока памяти, первый выход коммутатора соединен с входом индикации уровня твердой фракции блока индикации измерений, второй выход коммутатора соединен с первым входом первого блока суммирования и первым входом второго блока суммирования, выход которого подключен к входу индикации уровня жидкости блока индикации измерений, третий выход коммутатора подключен к входу инвертора, выход которого подключен к второму входу первого блока суммирования, выход первого блока суммирования связан с входом усилителя и входом блока деления, выход которого подключен к входу индикации плотности жидкости блока индикации, выход усилителя подключен к второму входу второго блока суммирования, а четвертый выход ком1651159

Составитель С.Клешня

Редактор Н.Гунько Техред C,ÌHãóíîâà

Корректор М.Самборская

Заказ 1Ü02 Тираж 395 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, 11ж ква, iK-35, Раушская наб., д. 4/5

Пронзводстренио-i çäàòåëbñêèé комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101