Регулятор рівня рідини

Реферат: UA 94984 U UA 94984 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до вимірювальної й регулюючої техніки й може використовуватися на підприємствах харчової, хімічної, будівельної та інших галузей промисловості, де потрібно регулювати рівень рідини в приймальних ємностях, з яких рідина розвантажується через переливи обладнання - щілини, вирізані в стінках ємності. Відомий витратомір змінного рівня рідини, який може використовуватися при виборі вторинного приладу із вбудованим регулятором для регулювання рівня в приймальній ємності, у стінці якої вирізана щілина, що забезпечує вступ рідини із приймальної ємності витратоміра в технологічний об'єкт [1]. Недоліком даного витратоміра (з функціями регулятора) є значна похибка виміру, що залежить не тільки від рівня рідини в щілині, але й від результатів виміру значення даного рівня, а також неможливість виміру об'ємної витрати рідини. Найбільш близьким по технічній суті результату, що досягається, є вибраний як найближчий аналога регулятор рівня рідини, що полягає із двох з'єднаних опорними планками бункерів зі стічними патрубками й прямокутними щілинами рівних площ, але різних висот, середини яких розташовані на одній горизонталі, вагового пристрою, датчика вихідного сигналу, системи регулювання та приладу, що показує [2]. Недоліками найближчого аналога є: 1) розташування щілин (як випливає із креслення) у різних зонах об'єкта, що приводить у випадку багатофазних рідин до розбіжності фізичних властивостей обсягів контрольованої рідини, що випливають із щілин (наприклад, щільності) і нерівності сил, які впливають на ваговий пристрій, що порівнюють тиск потоків, що випливають зі стічних патрубків; 2) значні габарити чутливого елемента, обумовлені відстанню між щілинами; 3) наявність вимірювального приладу є пасивним, тому що показує рівність сил, що впливають на плечі мосту, хоча це більш точно характеризує нульове значення вихідного сигналу датчика, що оцінює зазначений стан, вихід якого з'єднаний із системою регулювання витрати рідини, що подаємо в ємність; 4) складність збору й зосередження рідини після виміру тисків рідкого середовища, що випливає з патрубків для напрямку її в технологічний об'єкт. Задача корисної моделі регулятора рівня рідини є усунення недоліків найближчого аналога: зменшення габаритів і металоємності чутливого елемента регулятора, забезпечення рівності фізичних властивостей обсягів рідких середовищ, включаючи багатофазні, що випливають із щілин, спрощення конструкції порівняння витрат рідких середовищ, що випливають зі стічних патрубків, розширення області використання пропонованого регулятора, усунення дублюючих обладнань, не використовуваних у процесі регулювання рівня рідини в ємності. Поставлена задача вирішується тим, що регулятор рівня рідини містить утримуючий чутливий орган, який складається з опорних планок, щілин, з різними висотами й шириною; систему виміру й порівняння витрат рідини, що випливають із щілин, що складається з бункерів з ідентичними стічними патрубками, датчика вихідного сигналу, вторинного приладу і системи стабілізації витрат рідин, що випливають із щілин, згідно з корисною моделлю, щілини розташовані на відстані, що не перевищує ширини щілини з більшою висотою і розділені перегородкою з отворами; система виміру й порівняння витрат рідин складається із двох термометрів опору, чутливий елемент кожного виконано у вигляді мідного дроту, намотаного на поверхню протилежних стічних патрубків, при цьому кожний із чутливих елементів підключений у суміжні плечі мостової вимірювальної схеми, вихідний сигнал якої з'єднано із системою стабілізації-регулювання витрат. Найближчий аналог містить дві рівновеликі у вигляді прямокутників щілини рівної площі, але різної ширини й висоти, установлені із протилежних сторін стінки ємності так, щоб їх центри перебували на одній горизонталі, два бункери з ідентичними стічними патрубками, з яких рідке середовище направляється у вагове обладнання для порівняння динамічного тиску потоків, датчик вихідного сигналу й систему компенсації, що є причиною розбіжності фізичних властивостей обсягів рідини, що випливає з щілин, високої металоємності й складності конструкції найближчого аналога, залежності результатів виміру від щільності й в'язкості контрольованої рідини, складності об'єднання потоків рідини перед напрямком у технологічний об'єкт. Згідно з корисної моделі щілини розташовані на відстані, що не перевищує ширини щілини з більшою висотою і розділені перегородкою з отворами; система виміру й порівняння витрат рідин складається із двох термометрів опору, чутливий елемент кожного виконано мідним дротом намотаним на поверхню протилежних стічних патрубків, при цьому кожний із чутливих елементів підключений у суміжні плечі мостової вимірювальної схеми, вихідний сигнал якої з'єднано із системою стабілізації-регулювання витрат. 1 UA 94984 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Схема пропонованого регулятора рівня рідини представлена на фіг. 1, на фігурі 2 показаний вид по А-А. Пропонований регулятор рівня рідини містить опорні планки 1 і 2, за допомогою яких до стінки прийомної ємності 3, у якій вирізані щілини 4 і 5, герметично (через гумові прокладки) закріплені бункери 6 і 7 зі стічними патрубками 8 і 9, на поверхню яких намотані чутливі елементи термометрів опору 10, 11 (на фіг. 1 виділені жирною лінією) у вигляді мідного дроту, підключені в суміжні плечі мостової вимірювальної схеми, протилежними плечима якої є опори R1 і R2, нагрівач 12, намотаний у проміжку між витками мідного дроту (на фіг. 1 виділений тонкою лінією) з виключенням електричного з нею контакту, мікропроцесорний блок 13 з функціями порівняння, посилення вхідного сигналу з урахуванням його фази, приводний механізм (реверсивний двигун з редуктором) 14, вентиль 15, що живить трубопровід 16, лоток 17, що спрямовує досліджувану рідину в технологічний об'єкт (на фіг. 1 не показаний) і перегородку 18 з отворами, установлену між щілинами 4 і 5, при цьому стічні патрубки 8,9 виконані з кераміки, що забезпечує надійну ізоляцію чутливих елементів - мідного дроту термометрів опору від рідкого середовища й виключає контакт чутливих елементів з нагрівачем 12, виконаного з ніхрому діаметром 0,20-0,25 мм. Робота пропонованого регулятора рівня рідини здійснюється в такий спосіб. Чутливий орган регулятора за допомогою кутових опорних планок 1 і 2 жорстко кріпиться до стінки прийомної ємності 3. З ємності 3 рідке середовище, рівень Н якої необхідно підтримувати постійним, через щілини 4 і 5, вирізані в стінці ємності, надходить у бункери 6 і 7. Щілини мають рівні площі, але висота щілини 5 в (2-3) рази більше висоти щілини 4, а її ширина в (2-3) рази менше ширини щілини 4. Центри щілин лежать на одній горизонталі, яка ділить їхні висоти й площі навпіл. При такому співрозміщенні щілин через них із прийомної ємності 3 випливають однакові обсяги рідини тільки в тому випадку, коли рівень її в обох щілинах буде збігатися з горизонталлю, яка ділить висоти й площі щілин на дві рівні частини (навпіл). У випадку збільшення або зменшення рівня рідини її витрата буде відповідно збільшуватися або зменшуватися через щілину 4 більшою мірою, ніж через щілину 5, тому що ширина щілини 4 більше ширини щілини 5… Якщо рідина перебуває в ємності на заданому рівні Н £, то в бункери 6 і 7 надходять рівні обсяги рідини, яка встановлюється в них на одному рівні НБ Тому що діаметри й довжини стічних патрубків 8 і 9 рівні між собою, то швидкості витікання рідкого середовища з них у розглянутому випадку рівні й, отже, рівні значення тепловіддачі чутливих елементів термометрів опору 10 і 11- мідного дроту рівної довжини й діаметра, намотаної на поверхню стічних патрубків 8 і 9, що нагрівається рівною мірою нагрівачем 12 (у цьому випадку використаний принцип виміру витрати тепловими витратомірами). Зміна рівня рідини НЕ у прийомній ємності приводить до нерівності її обсягів, що надходять через щілини 4 і 5 у бункери 6 і 7 і, також, нерівності швидкостей руху рідини в стічних патрубках 8 і 9. Внаслідок цього чутливі елементи термометрів опори 10 і 11 прохолоджуються в різному ступені, що приводить до порушення балансу мостової схеми, що складається з термометрів опору 10 і 11 і резисторів R1 і R2, нагрівача резисторів, і до появи на виході мостової схеми сигналу розбалансу, фаза якого залежить від різниці швидкостей у стічних патрубках 8,9, обумовленої збільшенням або зменшенням щодо горизонталі рівня рідини НЕ у прийомній ємності 1. Вихідний сигнал мостової схеми надходить на вхід мікропроцесорного блока 13, перетвориться в ньому з одночасним підсилювачем і з урахуванням фази в керуючий сигнал, який пускає в хід реверсивний двигун 14, що змінює за допомогою вентиля 15 витрату рідини, що надходить через трубопровід 16 у прийомну ємність 1. Процес регулювання закінчується, коли рівень рідини в ємності 1 установлюється на заданій позначці НЕ. Рідина зі стічних патрубків 8 і 9 надходить у лоток 17 і направляється далі в технологічний об'єкт (на фіг. 1 не показаний). У ємності для підвищення масобміну обсягів рідин, що надходять через щілини 4 і 5 у бункери 6 і 7, установлена між щілинами перегородка 18 з отворами, що забезпечує вирівнювання фізичних властивостей зазначених обсягів, що впливають на швидкість витікання рідини через стічні патрубки 8 і 9. У порівнянні із найближчим аналогом регулятор рівня рідини має наступні переваги: - суттєво зменшується металоємність конструкції чутливого елемента, спрощується його конструкція; - гранично мінімізується залежність результатів виміру від розбіжності густини обсягів рідини, що випливають із щілин; - мінімізується погрішність регулювання рівня рідкого середовища в прийомних ємностях перед вступом у технологічні об'єкти, розширюється область використання регулятора. Джерела інформації: 1. Кулаков М.В. Технологічні виміри й прилади для хімічних виробництв: Підручник для вузів. -3-е изд. - М: Машинобудування, 1983. – С. 182. 2 UA 94984 U 2. А.с. СРСР №220548 G01F 23/00 "Регулятор рівня рідкого середовища". Опуб. 28.6.1968. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Регулятор рівня рідини, що містить утримуючий чутливий орган, який складається з опорних планок, щілин, з різними висотами й шириною; систему виміру й порівняння витрат рідини, що випливають із щілин, що складається з бункерів з ідентичними стічними патрубками, датчика вихідного сигналу, вторинного приладу і системи стабілізації витрат рідин, що випливають із щілин, який відрізняється тим, що щілини розташовані на відстані, що не перевищує ширини щілини з більшою висотою, і розділені перегородкою з отворами; система виміру й порівняння витрат рідин складається із двох термометрів опору, чутливий елемент кожного виконано у вигляді мідного дроту, намотаного на поверхню протилежних стічних патрубків, при цьому кожний із чутливих елементів підключений у суміжні плечі мостової вимірювальної схеми, вихідний сигнал якої з'єднано із системою стабілізації-регулювання витрат. 3 UA 94984 U Комп’ютерна верстка М. Шамоніна Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4