Дискретный датчик уровня жидкости

 

Использование: изобретение относится к дискретным уровнемерам и может найти применение в расходомерных системах. Сущность изобретения: кроме основной емкости 1 с ж -и.костью используют дзе дополнительные 2, 3 и дифманометрическое поро- .говое устройство Б, основная емкость 1 соединена через управляемые клапаны 4 и 5 с дополнительными 2, 3, которые по высоте равны, а по объему значительно меньше основной , причем нижние части дополнительных емкостей через шланги соединены с дифманометром, срабатывающим по разности давлений в дополнительных емкостях, уровень жидкости в которых в процессе расходования зависит от состояния электрогидроклапанов, подключенных к блоку управления. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1768991 Al (я)л G 01 F 23/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4818756/10 (22) 06.03.90 (46) 15.10.92. Бюл. М 38 (72) И.Г.Кашапов, Д,Р.Бычков и Г.B.Paccoxa (56) Авторское свидетельство СССР

ЛЬ 438880, кл, G 01 F 23/14, 1974. (54) ДИСКРЕТНЫЙ ДАТЧИК УРОВНЯ ЖИДКОСТИ (57) Использование: изобретение относится к дискретным уровнемерам и может найти применение в расходомерных системах.

Сущность изобретения: кроме основной емкости I с >к.": .Костью используют две дополнительные 2," и дифманометрическое пороговое устройство 6, основная емкость 1 соединена через управляемые клапаны 4 и 5 с дополнительными 2, 3, которые по высоте равны, а по объему значительно меньше основной, причем нижние части дополнительных емкостей через шланги соединены с дифманометром, срабатывающим по разности давлений в дополнительных емкостях, уровень жидкости B которых в процессе расходования зависит от состояния электрогидроклапанов, подключенных к блоку управления. 1 ил.

1768991

Изобретение относится к дискретным уровнемерам и может найти применение в расходомерн ых системах.

Известно устройство для определения уровня жидкости, содержащее пластину со шкалой, по оси которой против делений на наклонных прямых размещены отверстия.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерений, невысокая экономичность, ограниченная область применения.

Известен гидростатический датчик уровня жидкости, содержащий две пьезометрические трубки, два соединительных шланга, дифференциально-трансформаторный преобразователь.

Недостатками данного устройства является ограниченность диапазона применения, обусловленная измерением статических уровней жидкостей и низкая помехозащищенность.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее измерительную емкость, сообщенную с емкостью, в которой расположена жидкость, уровень которой измеряется дифманометром, связанным с измерительной трубкой и схемой измерения.

Недостатком данного устройства является ограниченность диапазона применения, низкая помехозащищенность, Цель изобретения — расширение диапазона измерения.

Это достигается тем, что в дискретный датчик уровня жидкости, содержащий измерительную трубку, дифманометр, связанный с измерительной трубкой, схему измерения и индикатор, дополнительно введены вторая измерительная трубка, два клапана, блок математической обработки, счетчик импульсов и блок управления, а дифманометр выполнен с электрическим преобразователем, при этом импульсные линии дифманометра соединены соответственно с первой и второй измерительными трубками, на входах которых установлены клапаны, управляющие входы которых подключены к выходу блока управления и счетчиком импульсов, выход которого подключен к входу блока математической обработки, выход которого связан с индикатором.

Сущность изобретения заключается s том, что основная емкость с контролируемой жидкостью соединена через управляемые клапаны с двумя измерительными трубками, которые по высоте равны, а по объему значительно меньше основной, причем измерительные трубки соединены с дифманометром, выполняющим функцию

55 порогового устройства, срабатывающего по разности давлений в измерительных трубках, В процессе расходования жидкости основная емкость через открытый гидравлический клапан соединяется с одной из двух измерительных трубок, уровни жидкости при этом в них равны и изменяются синхронно, при этом уровень жидкости в другой измерительной трубке сохраняется неизменным, т.к, клапан, стоящий в линии, связывающей вторую измерительную трубку с основной емкостью, закрыт. На дифманометрическом пороговом устройстве, совмещенном с электрическим преобразователем, выход которого соединен со счетчиком и блоком управления электрогидроклапанами, сравниваются давления столбов жидкости в двух измерительных трубках. При дости>кении перепада давлений на мембранах дифманометра выше порогового значения происходит формирование электрического сигнала, который прибавляет единицу к содержимому счетчика и изменяет состояние электрогидроклапанов. Происходит запоминание уровня жидкости в первой измерительной трубке, а жидкости в основной емкости и во второй измерительной трубке находятся на одинаковом уровне, т.к. клапан в связывающей их линии теперь откр. т. С момента смены состояния клапанов начался, таким образом, новый цикл измерения, Счетчик подключен к устройству математической обработки, которое в свою очередь подключено к индикаторному устройству. Устройство математической обработки позволяет определить изменение уровня жидкости в основной емкости за время измерения по формуле

h=N P!q (1) где h — разность уровней;

P — разность давлений (порог срабатывания дифманометрического порогового устоойства);

q — удельный в. с жидкости;

N — количество импульсов в счетчике.

Количество импульсов в счетчике равно числу срабатываний дифманометрического порогового устройства, т.е, числу пройденных зеркалом жидкости относительных уровней, где под относительным уровнем следует понимать разность между столбами жидкости в измерительных трубках при которой срабатывает дифманометрическое пороговое устройство, Введение второй измерительной трубки, двух электрогидроклапанов и выполнение дифманометра совмещенным с электрическим преобразователем в отличие от прототипа, где использован принцип воздушно-гидравлического баланса на дифма1768991 нометре, повышает чувствительность устройства, которая в данном случае определяется только чувствительностью дифманометра и не зависит от технических свойств других элементов схемы по сравнению с прототипом, таких как пневматический усилитель, пневматический узел с редуктором, вариатор со стрелкой указателем. Применение измерительных трубок малого диаметра позволяет избежать ошибок измерения, обусловленных колебаниями зеркала жидкости в основной емкости.

Информация, получаемая при измерении величины изменения уровня жидкости в емкости, позволяет вычислять секундный объемный или массовый расход топлива из емкости

V= (2) где ЛЧ вЂ” изменение объема жидкости в емкости за время между двумя последовательными фиксациями уровней.

Или в соответствии с формулой (1) и

Ч=К вЂ”, Лс (3) где К вЂ” коэффициент, учитывающий геометрические размеры основной емкости.

Применение дифманометрических пороговых устройств по изобретению позволяет расширить диапазон измерения устройства .

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого датчика, Датчик состоит из основной емкости 1, измерительных трубок 2 и 3, управляемых клапанов 4 и 5, дифманометрического порогового устройства, совмещенного с электрическим преобразователем 6, блока управления 7, счетчика импульсов 8, блока математической обработки 9 и индикаторного устройства 10.

Датчик работает следующим образом.

В исходном положении уровни жидкости в емкости 1 и в измерительных трубках

2 и 3 равны. При подаче питания на электрическую схему устройства, один из клапанов 4, 5 открывается, а другой закрывается, т.к, в качестве блока управления 8 использован Т-триггер, вход которого подключен к выходу дифманометрического порогового устройства 6, а выходы соединены с управляющими входами электрогидроклапанов 4, 5 соответственно. При подаче питания на устройство, Т-триггер устанавливается в одном из двух устойчивых состояний, открывая тем самым один из клапанов и закрывая другой, Пусть открыт клапан 4 и закрыт клапан 5. С началом расходования жидкости из основной емкости, 5

55 уровень жидкости в измерительной трубке

2, в линии которой находится открытый клапан 4 будет падать вместе с уровнем жидкости в основной емкости, а уровень жидкости в измерительной трубке 3. в линии которой находится закрытый клапан 5, останется неизменным, т.е. произойдет запоминание начального уровня жидкости. Дифманометрическое пороговое устройство 6 включено в схему датчика уровня таким образом, что к мембранам дифманометра прикладываются давления пропорциональные высотам столбов жидкости в измерительных трубках 1 и 2. При перепаде давления на мембранах меньше критического Рк, электрический сигнал на выходе электрической схемы дифманометра отсутствует. Учитывая, что клапан 4 открыт, а клапан 5 закрыт, в процессе опорожнения емкости изменяется разность уровней в измерительных трубках, а следовательно, увеличивается и перепад давлений на мембранах дифманометра. При достижении перепада давления значения Рк срабатывает пороговое устройство и на выходе электрической схемы дифманометра появляется электрический сигнал, который поступает на схему управления 7 и в счетчик 8. Схема управления меняет состояние клапанов, т.е. закрывает клапан 4 и открывает клапан 5. При этом в измерительной трубке 2 уровень жидкости фиксируется, а уровень жидкости в измерительной трубке 3 выравнивается с уровнем в контролируемой емкости 1 и в дальнейшем будет изменяться синхронно с ним. Перепад давлений на дифманометре уменьшится, электрический сигнал на выходе электрического преобразователя дифманометра исчезает, т.к. электрическая цепь размывается и будет находиться в разомкнутом состоянии до тех пор пока опять не достигнет значения Р перепад давлений на мембранах между уровнями жидкости в измерительных трубках. В дальнейшем цикл работы повторяется, Сигналы о количестве импульсов из c÷åò«èêà 8 поступают в блок математической обработки 9 и выдаются на индикатор 10. В блоке математической обработки 9 вычисляется разность между начальным и текущим уровнем жидкости в емкости, интервальные значения объемных или массовых расходов жидкости, Изобретение позволяет проводить измерения относительных уровней различных по физико-химическим свойствам жидкостей, как при опорожнении контролируемой емкости, так и при ее заполнении позволяет значительно расширить диапазон применения датчика за счет повышения чувствительности и помехозагцищенности устройства, 1768991 при этом блок математической обработки может быть также настроен на выдачу информации о расходе жидкости из контролируемой емкости, а цикличность измерений может задаваться величиной порога срабатывания дифманометрического порогового устройства, рая измерительная трубка, два клапана, блок математической обработки, счетчик импульсов и блок управления, а дифманометр выполнен в электрическим преобразо5 вателем, при этом импульсные линии дифманометра соединены соответственно с первой и второй измерительными трубками, на входах которых установлены клапаны, управляющие входы которых

10 подключены к выходу блока управления, а дифманометр соединен с входом блока управления и счетчиком импульсов, выход которого подключен к входу блока математической обработки, выход которого связан

15 с индикатором.

Формула изобретения

Дискретный датчик уровня жидкости, содержащий измерительную трубку, дифманометр, связанный с измерительной трубкой, схему измерения и индикатор, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения, в него введена вто20

30

50

Составитель В. Олейников

Редактор Т. Орлова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А. Ворович

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

Заказ 3639 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5