SU1651159A1 - Устройство дл определени уровн жидкости - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к устройствам дл  измерени  уровн  жидкой среды , высоты границы раздела жидкой среды и твердой фракции, наход щихс  в одном резервуаре, и плотности жидкой среды. Может быть использовано в химической, пищевой и других отрасл х промышленности. Цель изобретени  - повышение точности определени  уровн  жидкой среды с измен ющейс  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 наматываетс  гибкий элемент, редуктор и двигатель, который перемещает груз. Двигатель работает в трех режимах и обеспечивает различную глубину погружени  груза, величина которого регистрируетс  датчиком угла поворота. По измеренным значени м глубины погружени  определ етс  уровень и плотность жидкости, а также уровень твердой фракции, дл  чего используютс  блоки пам ти, инвертор, два блока суммировани , усилитель, блок делени , которые св заны с остальными блоками устройства. 1 ил. а « (Л & ел

Description

Иэобретение относитс  к измерительной технике и приборостроению и может быть использовано в пищевой, химической, нефтеперерабатывающей и других отрасл х промышленности дл  измерени  плотности жидкой среды, а также уровн  жидкой среды и высоты границы раздела жидкой среды и твердой фракции, наход щихс  в одном резервуаре.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  уровн 

жидкой среды с измен ющейс  плотно- . стью и расширение функциональных возможностей.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

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

ел

CD

перемещений груза 1, блок 8 переключени  и блок 9 питани ,выход которого соединен с входом двигател  6 коммутатор 10, блок 11 индик ци измерений , блок 12 пам ти, инвертор 13 первый блок 14 суммировани , усилитель 15, блок 16 делени  и второй бл 17 суммировани .

Входы блока 12 пам ти и инвертора 13 соединены через коммутатор 10 с датчиком 3 угла поворота , а выход блока 12 пам ти через коммутатор 10 и выход инвертора 13 соединен, с входами первого блока 14 суммировани ,выход которого соединен с входом усилител  15 и с входом бпо ка 16 делени . Выход блока 12 пам ти через коммутатор 10 и выход усилител  15 соединены с входами второго блока 17 суммировани ,выход которого и выход блока 16 делени  соединены с блоком 11 индикации измерений.

Коммутатор 10 позвол ет 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 состо нии вход инвертора 13, выход блока 12 пам ти, а также один вход блока 11 индикации измерений дл  индикации уровн  твердой фракции разомкнуты, а на двигатель 6 подаетс  напр жение U, создающее вращающий момент дл  спуска и частичного погружени  груза 1. При достижении грузом 1 уровн  Н наступает равновесие действующих на груз сил:

(1)

Sh,gp-G+R 0,

- площадь основани  груза; - уровень погружени  груза в

жидкость;

- плотность жидкости; - ускорение свободного падени ;

- сила т жести груза; - сила подъема груза, развиваемого двигателем. ь первое слагаемое - выталкисила , действующа  на груз.

0

5

0

5

0

уровн  частичного погружени  Н, груза 1 в жидкую среду.

Затем на двигатель 6 подаетс  на-; пр жение ), что приводит к уменьшению силы т ги R на величину ДК. При этом блок 8 переключени  отключает вход блока 12 пам ти, а груз 1 опускаетс  на глубину ,-Нг, соответствующую новому положению равновеси  груза, которое описываетс  уравнением

S(h,+uh)gp.k-G+R- . (2)

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

Таким образом, на вход первого блока 14 суммировани  поступают сигнал с блока 12 пам ти, соответствующий величине Н, и сигнал с инвертора , соответствующий величине Н и имеющий знак минус. Следовательно, величина сигнала на выходе первого блока суммировани  соответствует величине Д ,-Н Ј.

Вычита  из равенства (2) равенство (1), получим

Sgp uh-ARfO.СЗ)

Дл  некоторой (эталонной) жидкости с известной плотностью р при погружении в нее груза 1 определ ют любым доступным способом уровни погружени  Ьэ иДЬ. При этом напр жени  УЭ, и U на двигателе равны соответственно напр жени м- U и l, следовательно усили  R и R-UR, развиваемые двигателем при измерени х в эталонной жидкости и контролируемой среде, также равны. Тогда справедливы следующие соотношени :

45 Sg uh3-AR SgpAAh-UR; Sgh9pa .

(4) (5)

Из соотношени  (4) нетрудно получить выражение дл  определени  плотности рж

К

дь дь (Ь)

При этом датчик 9 перемещени  фик-где К, - p9-&h9 const. сирует останов, а с датчика 3 угла 55

поворота через коммутатор 10 посту- Из (5) с учетом (6) нетрудно полупает и запоминаетс  блоком 12 пам тичить выражение дл  определени  высоты

сигнал, соответствующий значениюпогружени  h:

h Ј3- , (7)

где K2 - const.

Пусть при подаче на двигатель 6 напр жени  U нижнее основание груза 1 установитс  на уровне Н. Тогда точное значение уровн  жидкости Н следующее:

Н,+п Н +К2Дп. (8)

Из (6) и (7) следует, что плотность жидкой среды D обратно пропорциональна , а высота погружени  h пр мо пропорциональна величине погружени  ЛЬ груза 1 при изменении подаваемого на двигатель 6 напр жени  на величину A.U.

Таким образом, измерение величины Д h при фиксированном изменении напр жени , подаваемого на двигатель 6, и при фиксированных параметрах груза 1 позвол ет в соответствии с (6) и (8) измер ть плотность жидкой среды и более точное значение уровн  жидкой среды.

Дл  определени  П используетс  блок 16 делени . При этом на вход делимого подаетс  посто нный сигнал, соответствующий константе К,, Р.ДЬ5, а на вход делител  подаетс  сигнал с первого блока 14 суммировани , соответствующий ДЬ. Дл  определени  Н

один из входов блока 11 индикации измерений с выхода датчика 3 угла ворота поступает сигнал, соответст

вующий значению уровн  Н Формула

и з

те о б р е т

е н и

10

20

Устройство дл  определени  уров жидкости, содержащее груз, подвеше ный на барабане при помощи гибкого элемента, датчик угла поворота бар бана, двигатель, редуктор, блок пи тани , датчик перемещени  груза, бл переключени , коммутатор и блок ин 5 дикации измерений, отличающ ес  тем, что, с целью повышени  точности определени  уровн  жидкой среды с измен ющейс  плотностью и расширени  функциональных возможно тей, оно содержит блок пам ти, инвертор , два блока суммировани , ус литель и блок делени , причем выхо датчика перемещени  груза соединен входом блока переключени , выход к торого подключен к первому входу ко мутатора, ко второму входу которого подключен выход датчика угла поворо та, а к третьему входу коммутатора подключен выход блока пам ти, первы выход коммутатора соединен с входом индикации уровн  твердой фракции бл ка индикации измерений, второй выхо коммутатора соединен с первым входо первого блока суммировани  и первым

25

30

используютс  усилитель 15 с коэффици- 35 входом второго блока суммировани ,

ентом усилени  , блок 12 пам ти и второй блок 17 суммировани .

При определении уровн  твердой фракции на двигатель 6 подаетс  напр выход которого подключен к входу ин дикации уровн  жидкости блока инди кации измерений, третий выход комм тора подключен к входу инвертора,

жение Uj(), создающее вращающий 4 выход которого подключен к второму

входу первого блока суммировани , в ход первого блока суммировани  t св  зан с входом усилител  и входом бло ка делени ,выход которого подключен

момент дл  спуска груза в жидкую среду . При-достижении грузом 1 положени  равновеси , действующих на груз сил: подъемной силы, развиваемой двигателем 6, выталкивающей силы, силы т жести груза 1 и силы реакции опоры твердой фракции, что соответствует достижению грузом 1 уровн  твердой фракции Нтв, датчиком перемещени  фиксируетс  останов. При этом на

16511596

один из входов блока 11 индикации измерений с выхода датчика 3 угла поворота поступает сигнал, соответствующий значению уровн  Формула

и з

о б

0

0

Устройство дл  определени  уровн  жидкости, содержащее груз, подвешенный на барабане при помощи гибкого элемента, датчик угла поворота барабана , двигатель, редуктор, блок питани , датчик перемещени  груза, блок переключени , коммутатор и блок ин- 5 дикации измерений, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности определени  уровн  жидкой среды с измен ющейс  плотностью и расширени  функциональных возможностей , оно содержит блок пам ти, инвертор , два блока суммировани , усилитель и блок делени , причем выход датчика перемещени  груза соединен с входом блока переключени , выход которого подключен к первому входу коммутатора , ко второму входу которого подключен выход датчика угла поворота , а к третьему входу коммутатора подключен выход блока пам ти, первый выход коммутатора соединен с входом индикации уровн  твердой фракции блока индикации измерений, второй выход коммутатора соединен с первым входом первого блока суммировани  и первым

5

0

выход которого подключен к входу индикации уровн  жидкости блока индикации измерений, третий выход коммутатора подключен к входу инвертора,

выход которого подключен к второму

входу первого блока суммировани , выход первого блока суммировани  t св зан с входом усилител  и входом блока делени ,выход которого подключен

к входу индикации плотности жидкости блока индикации,выход усилител  подключен к второму входу второго блока суммировани , а четвертый выход ком- мута Тора соединен с входом блока пам тй .

Claims (1)

1. Формула изобретения

   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 ин¹ дикации измерений, отличающееся 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 коммутатора, 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 t 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 ком.мутатора соединен с входом блока па50 пяти'.