RU2129702C1

RU2129702C1 - Apparatus measuring mass of liquid

Info

Publication number: RU2129702C1
Application number: RU97111120A
Authority: RU
Inventors: В.П. Макаров
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Янтарное"
Priority date: 1997-07-07
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 1999-04-27

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: invention is intended to measure mass of liquid in open tank while amount of liquid issued from tank is checked. Apparatus includes weight-measuring mechanism, main and auxiliary vessels. Compensator of weight of issued and added liquid is linked by pipe-line to main vessel. Comparison transmitters and valves connected to control unit are arranged in connecting pipe-line. Compensator of weight can be manufactured in the form of hydraulic cylinder which piston space communicates with pipe-line. Auxiliary vessel can be put on rod of hydraulic cylinder. Comparison transmitter can be fabricated in the form of differential manometer. EFFECT: increased precision of issue of liquid from tank, possibility of check of mass of liquid in tank, expanded application field. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области измерения массы жидкости в открытых резервуарах и может быть использовано в различных отраслях для контроля количества отпускаемой жидкости из емкости. The invention relates to the field of measuring the mass of liquid in open tanks and can be used in various industries to control the amount of dispensed liquid from the tank.

Известны весовые датчики уровня жидкости в закрытых сосудах (см. авторское свидетельство N 432346 G 01 F 23/20, БИ 22, 1974 г., авторское свидетельство N 742854 G 01 F 23/20, БИ 23, 1980 г.), содержащие калиброванный измерительный сосуд, соединенный с весоизмерительным устройством и сообщающийся с рабочим сосудом посредством трубок, преобразователь веса в сигнал и измерительный прибор. Weighted liquid level sensors in closed vessels are known (see copyright certificate N 432346 G 01 F 23/20, BI 22, 1974, copyright certificate N 742854 G 01 F 23/20, BI 23, 1980) containing calibrated a measuring vessel connected to a weighing device and communicating with the working vessel by means of tubes, a weight to signal converter and a measuring device.

Данные устройства осуществляют замер уровня жидкости в зависимости от ее веса и не обеспечивают контроль количества отпущенной (добавленной) жидкости. These devices measure the liquid level depending on its weight and do not provide control over the amount of released (added) liquid.

Известен также дифманометрический уровнемер для открытых резервуаров (см. авторское свидетельство N 438880 G 01 F 23/14, БИ 29, 1974 г.), состоящий из дифманометра, импульсных линий, уравнительного сосуда, измерительной схемы, усилителя и схемы уравнивания давления, работающей на сжатом воздухе. Also known is a differential pressure gauge for open tanks (see copyright certificate N 438880 G 01 F 23/14, BI 29, 1974), consisting of a differential pressure gauge, impulse lines, surge vessel, measuring circuit, amplifier and pressure equalization circuit operating on compressed air.

Нестабильность давления сжатого воздуха, влажности и температуры снижают точность измерения, отсутствует измерение количества отпускаемой (добавленной) жидкости. Instability of compressed air pressure, humidity and temperature reduces the measurement accuracy, there is no measurement of the amount of released (added) liquid.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для измерения массы жидкости (см. авторское свидетельство N 422964, G 01 F 23/04, БИ 13, 1974 г.), содержащее весоизмерительный механизм, основной и вспомогательный сосуды, соединительный трубопровод и показывающий прибор. Closest to the proposed solution in terms of technical nature and the achieved effect is a device for measuring the mass of liquid (see copyright certificate N 422964, G 01 F 23/04, BI 13, 1974), containing a weight measuring mechanism, the main and auxiliary vessels, connecting piping and indicating device.

Измерение веса жидкости в известном устройстве определяется как отношение массы взвешиваемой жидкости в основном и вспомогательном сосудах при разных ее уровнях. Нелинейность этого отношения компенсируется конфигурацией фигурного стержня, размещенного во вспомогательном сосуде. Известным устройством невозможно определить массу отпущенной (добавленной) из емкости жидкости. Measurement of the weight of a liquid in a known device is defined as the ratio of the mass of the liquid being weighed in the main and auxiliary vessels at different levels. The nonlinearity of this relationship is compensated by the configuration of the figured rod placed in the auxiliary vessel. It is impossible by the known device to determine the mass of tempered (added) from the liquid tank.

Задачей настоящей полезной модели является обеспечение точности отпуска (долива) жидкости из емкости, контроль количества жидкости в резервуаре, расширение области использования. The objective of this utility model is to ensure the accuracy of the dispensing (topping up) the liquid from the tank, control the amount of liquid in the tank, and expand the area of use.

Технический результат достигается тем, что известное устройство для измерения массы жидкости, содержащее весоизмерительный механизм, основной и вспомогательный сосуды, соединительный трубопровод и измерительный прибор, содержит компенсатор веса израсходованной и добавленной жидкости, соединенный трубопроводом с основным сосудом, датчик сравнения, установленный на соединительном трубопроводе, а также размещенные на соединительном трубопроводе клапаны, подключенные к блоку управления. The technical result is achieved by the fact that the known device for measuring the mass of liquid, containing a weighing mechanism, the main and auxiliary vessels, the connecting pipe and the measuring device, contains a compensator for the weight of the consumed and added liquid, connected by a pipeline to the main vessel, a comparison sensor mounted on the connecting pipe, as well as valves located on the connecting pipe connected to the control unit.

При этом компенсатор веса израсходованной и добавленной жидкости выполнен в виде гидроцилиндра, поршневая полость которого соединена с трубопроводом, а вспомогательная емкость размещена на штоке гидроцилиндра. At the same time, the compensator for the weight of the consumed and added fluid is made in the form of a hydraulic cylinder, the piston cavity of which is connected to the pipeline, and the auxiliary tank is placed on the hydraulic cylinder rod.

Кроме того, датчик сравнения выполнен в виде дифманометра. In addition, the comparison sensor is made in the form of a differential pressure gauge.

Наличие компенсатора веса и датчика сравнения позволяет определить массу каждой порции израсходованной (добавленной) жидкости, массу всего объема жидкости в резервуаре. Высокая точность измерения достигается постоянством геометрии резервуара и гидроцилиндра и возможностью использования весоизмерительного механизма высокой точности (с погрешностью до 0,001%). The presence of a weight compensator and a comparison sensor allows you to determine the mass of each portion of the consumed (added) liquid, the mass of the total volume of liquid in the tank. High measurement accuracy is achieved by the constancy of the geometry of the tank and hydraulic cylinder and the possibility of using a high-precision weighing mechanism (with an error of up to 0.001%).

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема устройства для измерения массы жидкости. The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a device for measuring the mass of liquid.

Измеряемая жидкость находится в основном сосуде 1, который трубопроводом 2 через управляемые клапаны 3, 4 соединен с плюсовой камерой датчика сравнения, например дифманометра 5. С отрицательной камерой датчика 5 через клапаны 6, 7 соединена поршневая полость гидроцилиндра 8, на штоке 9 которого установлен весоизмерительный механизм 10 со вспомогательным сосудом 11. Емкость 12, управляемая клапаном 13, служит для долива жидкости в сосуд 11, а емкость 14 с клапаном 15 - для слива. Насос 16 осуществляет перекачку жидкости из емкости 14 в емкость 12 по мере ее заполнения. Клапаны 3, 4, 6, 7, 13, 15 соединены с блоком управления 17, например с персональной ЭВМ. The measured liquid is in the main vessel 1, which is connected by a pipe 2 through the controlled valves 3, 4 to the positive chamber of the comparison sensor, for example a differential pressure gauge 5. A piston cavity of the hydraulic cylinder 8 is connected through the valves 6, 7 to the negative chamber of the sensor, and a load cell is installed on its rod 9 the mechanism 10 with the auxiliary vessel 11. The tank 12, controlled by the valve 13, serves to add fluid to the vessel 11, and the tank 14 with the valve 15 - to drain. The pump 16 carries out the transfer of fluid from the tank 14 into the tank 12 as it is filled. Valves 3, 4, 6, 7, 13, 15 are connected to the control unit 17, for example with a personal computer.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При уровне врезки "H" соединительного трубопровода 2 настраивают "нуль" датчика сравнения 5 и весоизмерительного механизма 10. При заполнении сосуда 1 жидкостью (клапаны 3 и 7 открыты) датчик 5 выходит из равновесия и по сигналу блока управления 17 открывается клапан 13, в емкость 11 поступает жидкость. При этом давление на поршень 9 гидроцилиндра 8 возрастает. Долив осуществляют до достижения датчиком сравнения заданной точки равновесия, условный "нуль". Клапан 13 закроется, а сигнал с весоизмерительного механизма 10, пропорциональный массе налитой в сосуд 11 жидкости, обрабатывается и выводится на блок 17 в соответствии с формулой

где M_p - масса жидкости в сосуде 1;
m_□□ - масса эталонной жидкости в сосуде 11;
S_p(H) - площадь поперечного сечения сосуда 1 с учетом ее изменения от высоты;
S_□□ - эффективная площадь сечения гидроцилиндра 8.When the insertion level “H” of the connecting pipe 2, the “zero” of the comparison sensor 5 and the weighing mechanism 10 are set. When the vessel 1 is filled with liquid (valves 3 and 7 are open), the sensor 5 goes out of balance and valve 13 opens according to the signal from the control unit 17, into the tank 11 fluid enters. In this case, the pressure on the piston 9 of the hydraulic cylinder 8 increases. Topping is carried out until the comparison sensor reaches the specified equilibrium point, the conditional "zero". The valve 13 is closed, and the signal from the weighing mechanism 10, proportional to the mass of the liquid poured into the vessel 11, is processed and displayed on the block 17 in accordance with the formula

where M _p is the mass of liquid in the vessel 1;
m _□□ - mass of the reference fluid in the vessel 11;
S _p (H) is the cross-sectional area of the vessel 1, taking into account its change from height;
S _□□ - effective cross-sectional area of the hydraulic cylinder 8.

Учитывая, что отношение S_p(H)/S_□□ зависит от калибровки сосудов 1, 8 и является величиной постоянной, обозначим его коэффициентом K.Given that the ratio S _p (H) / S _□□ depends on the calibration of vessels 1, 8 and is a constant value, we denote it by the coefficient K.

Тогда M_p = K•m_□□.
При понижении уровня жидкости в сосуде 1 при отпуске жидкости давление в плюсовой камере датчика 5 снизится и по команде с блока 17 откроется клапан 15, масса жидкости в сосуде 11 уменьшится, снизив давление в гидроцилиндре 8 до выравнивания показания датчика сравнения до заданной точки равновесия. Клапан 15 закроется, разница показаний на индикаторе блока 17 покажет величину массы отпущенной жидкости. Для экономного использования эталонной жидкости насос 16 перекачивает жидкость из емкости 14 в емкость 12. Клапаны 4 и 6 открываются при закрытых клапанах 3 и 7 в такте автокоррекции дрейфа датчика, подсоединяя его входы на "атмосферу". Микропроцессорная обработка результатов измерения и управления позволяет автоматизировать весь процесс учета жидких продуктов, находящихся в резервуарах и отпускаемых потребителю. Кроме того, подключая к одному компенсатору веса израсходованной жидкости несколько измеряемых сосудов, можно производить учет сразу нескольких типов жидкостей, что расширяет возможности устройства.Then M _p = K • m _□□ .
When the liquid level in the vessel 1 decreases, when the liquid is released, the pressure in the positive chamber of the sensor 5 decreases and, upon the command from block 17, the valve 15 opens, the mass of liquid in the vessel 11 decreases, reducing the pressure in the hydraulic cylinder 8 until the reading of the comparison sensor reaches the specified equilibrium point. The valve 15 closes, the difference in readings on the indicator of the block 17 will show the amount of mass of the released fluid. For economical use of the reference fluid, the pump 16 pumps the fluid from the reservoir 14 to the reservoir 12. Valves 4 and 6 open when valves 3 and 7 are closed in the auto drift cycle of the sensor drift, connecting its inputs to the “atmosphere”. Microprocessor processing of the measurement and control results allows us to automate the entire process of accounting for liquid products in tanks and delivered to the consumer. In addition, by connecting several measured vessels to a single compensator for the weight of the consumed liquid, it is possible to record several types of liquids at once, which expands the capabilities of the device.

Claims

1. A device for measuring the mass of liquid containing a weighing mechanism, the main and auxiliary vessels, a connecting pipe and a measuring device, characterized in that it includes a compensator for the weight of the spent and added liquid, connected by a pipe to the main vessel, a comparison sensor mounted on the connecting pipe as well as valves located on the connecting pipe connected to the control unit.

2. The device according to claim 1, characterized in that the compensator for the weight of the spent and added fluid is made in the form of a hydraulic cylinder, the piston cavity of which is connected to the pipeline, and the auxiliary tank is placed on the hydraulic cylinder rod.

3. The device according to claim 1, characterized in that the comparison sensor is made in the form of a differential pressure gauge.