SU1004884A2 - Устройство дл определени скорости и объема выдел ющихс газов - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерению параметров движения й может быть использовано для исследования или автоматического контроля процессов газовыделений в лабораторных и производственных условиях из жидкостей и твердых тел, как под действием избыточного давления, так и разрежения .

По основному авт. св., » 838574 . известно устройство для определения скорости и объема выделяющихся газов, выполненное в виде измерительной камеры, измерительного преобразователя, частотомера, счетчика импульсов, исполнительного механизма, камеры постоянного давления, камеры для анализируемого вещества и двухходового крана, при этом измерительный преобра^· зователь содержит золотниковый элемент, к выходу которого подключена измерительная камера и через преобразователь давления - триггер с .раздельными входами, а выход триггера соединен с входами частотомера, счетчика импульсов и исполнительного механизма золотникового элемента, причем входы золотникового элемента соединены друг с другом через двухходовой кран, а один из них подключен к преобразователю давления, выполненному в виде дифференциального манометра, и к источнику постоянного дав5 пения, а другой вход - к камере для анализируемого вещества [1].

Недостатком известного устройства является невозможность регулирования диапазона измерений.

Цель изобретения - обеспечение регулирования диапазона измерений. Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит сильфонный блок, состоящий,из двух сильфонов, точный пневматический повторитель, пружину, два пятимембранных сумматора, задатчик давления и вторичный прибор, при этом к одному из сильфонов подключена измерительная камера и одна из положительных камер первого пятимембранного сумматора, в другой сильфон помещена пружина и дном является мебрана точного пневматического повторителя, выход которого подключен в одну из положи25 тельных камер второго пятимембранного сумматора, другая положительная камера которого соединена с атмосферой, одна отрицательная камера второго пятимембранного сумматора' соеди30 йена с его выходом и входом вторич ного прибора, а другая подключена к входу первого сильфона, к выходу первого пятимембранного сумматора и к одной из его отрицательных камер, причем другая отрицательная камера этого сумматора соединена с ат- 5 мосферой, а другая положительная камера соединена с задатчиком давления.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства. 10

Устройство для определения скорости и объема выделяющихся газов состоит из золотникового элемента 1, к каналу 2 которого присоединена камера 3 постоянного давления и вход . 4 крана 5. Вход 6 крана 5 подключен к¹⁵ к штуцеру камеры 7 и к входу 8 золотникового элемента. 1. К входу 9 золотникового элемента 1 подключена измерительная камера 10_ и вход 11 дидифференциального преобразователя 12 20 давления, вход 13 которого подключен к камере 3 постоянного давления.Выхода преобразователя 12 давления под- _z ключены к соответствующим входами триггера 14 с .раздельными входами. Вы- 25 ход триггера 14 присоединен к входу частотомера 15 и к счетчику импульсов 16, а также соединен с входом исполнительного механизма 17 золотникового элемента 1. Канал 18 золот- 3Q ника 19 соединяет канал 9 с каналом 2 или 8. Устройство дополнительно содержит сильфонный блок, состоящий из двух сильфонов 20 и 21, точный пневматический повторитель 22, пру- ,, жину 23, два пятимембранных сумматора 24 и 25, задатчик 26 давления и вторичный прибор 27, например мано метр.

Устройство для определения скорости и объема выделяющихся газов 40 работает следующим образом.

Рассмотри принцип действия устройства, работающего, например, в режиме измерения параметров газовыделений из жидкости, при подаче на ее по-45 верхность разрежения. В начальный момент времени канал 8 золотникового элемента 1 соединен через вход 9 с измерительной камерой 10 и с входом 11 преобразователя 12 давления. Га- jq зовыделения в начальный момент отсутствуют. Поворотом крана 5 кратковременно сообщают вход 8 золотникового элемента 1 с камерой 3 постоянного давления, производя тем самым подачу в камеру 7 с анализируемой жидкостью давления, при котором необходимо провести измерения. После создания над поверхностью жидкости разрежения требуемого уровня, кран 5 переводят в. положение, при котором 60 каналы 2 и 8 отсоединяются друг от друга. Начинается процесс газовыделений.

При выделении газов из жидкости разрежение в системе уменьшается. На 45 входа преобразователя 12 давления, выполненного в виде дифференциального манометра, поступает разность дай лений ДР, абсолютная величина которого растет с увеличением количест ва выделившихся газов. Как только ар на входе преобразователя 12 давлений достигнет некоторого максимального значения, определяемого настройкой преобразователя 127 на- выходе преобразователя 12 появляется сигнал, переводящий триггер 14 в состояние а единичным выходом. Этот сигнал поступает на вход исполнительного' механизма 1.7, который при этом перемещает золотник 19, соединяя канал 2 с каналом 9. Происходит разгрузка ка/меры 10 и.сильфона 20 в камеру 3 постоянного' давления, т. е. происходйт заряд камеры 10 и сильфона 20 до начального давления., а вместе с этим и выброс выделившихся газов.

После того, как в камере ГО и силь фоне 20 давление достигнет заданного значения, определяемого настройкой преобразователя 12, триггер 14 срабатывает. На его выходе появляется сигнал нулевого уровня, которым золотниковый -элемент переводится в начальное состояние, т. е. камера 7 соединяется с камерой 10 и сильфоном 20 через каналы 8, 18 и 8. Вновь начинается процесс заполнения камеры 10 и сильфона 20 выделившимися , газами. Процесс заполнения происходит аналогично рассмотренному.

Регулирование диапазона измерения в устройстве происходит следующим образом. Давления P₂q, Р₂₂» ^р2.4' ^Р2Ь' Д^ействующие в соответствующих элементах устройства, определяются следующим образом:

(1) где Р_?, - давление, воздействующее на мембрану точного повторителя 22, возникающее за счет растяжения пружины 23;

К₂₃ - жесткость пружины 23;

g - величина деформации пружины 23;

V_2o - объем внутренней полости сильфона 20;

К₂₀ - коэффициент пропорциональности . У .

Из уравнений (1) следует

К₂₃ 25 ' ' '

Таким образом, величина давления

Р₂₅- пропорциональна величине внутреннего объема сильфона 20.

Связь между величинами V и Р имеет вид ^1Э’ 5 где V20ma«>“ максимальное значение внут' р.$ннего объема сильфона 20; \2btnciX'- значение давления задатчика 26, необходимое для мак- 10 сймального сжатия сильфона 20, зависит от упругости сильфона 20 и жесткости пружины 23.

Информация об измеряемых парамет рах на выходе устройства представляется в виде последовательности прямоугольных импульсов, частота следования которых пропорциональна скорости газовыделейий, а количество импульсов пропорционально количеству выделившегося газа.

Для исключения влияния изменения температуры на показания измерительного устройства камеры 3,7, 10 и сильфон 20, золотниковый элемент и соединительные трубки помещаются в термостат (на чертеже не показан).

Изменение объема сильфона 20 происходит с помощью задатчика 26 давления и может быть осуществлено автоматически. О величине объема сильфона 20 судят по показаниям вторичного £0 прибора 27.

О скорости газовыделений W в уст устройстве судят по частоте переключений триггера 14, которая измеряет-: ся частотомером 15 и ростью газовыделений где ΔΡ=Ρ^-₽2 - зона нечувствительности дифференциального преобразователя 12 ; (Р^)- верхний предел-срабатывания преобразователя 12 давлений/ ~ нижний предел срабатывания преобразрвателя 12 давлений , являющийся заданным давлением, при котором пройэводится измерение;

- объем камеры. 10 и силь фона 20;

- газовая постоянная;

- температура газа. , связана со скозависимостью (4)

R Т

Количество выделившихся газов в связано с количеством импульсов N , поступивших на счетчик соотношением вида импульсов- 16 г

A-^aPV N ®~rTⁿ’

Claims (1)

1. Изобретение от носител  к измерению параметров движени  и может быть использовано дл  исследовани  или автоматического контрол  процессов газовыделений в лабораторных и производственных услови х из жидкостей и твердых тел, как под действием избыточного давлени , так и раз режени . По основному авт. св.. 838574. известно устройство дл  определени  скорости и объема выдел ювихс  га.зов выполненное в виде измерительной камеры , измерительного преобразовател  частотомера, счетчика импульсов, исполнительного механизма, камеры посто нного давлени , камеры дл  анализируемого вещества и двухходового крана, при этом измерительный преобр зователь содержит золотниковый элемент , к выходу которого подключена измерительна  камера и через преобразователь давлени  - триггер с .раздельнЕЛми вхрдами, а выход триггера соединен с входами частотомера, счетчика импульсов и исполнительного механизма золотникового элемента, пр чем входы золотникового элемента сое динены друг с другом через двухходовой кран, а один из них подключен к преобразователю давлени , выполненному в виде дифференциального манометра , и к источнику посто нного дав лени , а другой вход - к камере дл  анализируемого вещества tl. Недостатком известного устро 5ства  вл етс  невозможность регулировани  диапазона измерений. Цель изобретени  - обеспечение регу.гшровани  диапазона измерений. Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дополнительно содержит сильфонный блок, состо  ций, из двух сильфонов, точный пневматический повторитель, пружину, два п тимембранных сумматора, задатчик давлени  и вторичный прибор, при этом к одному из сильфонов подключена измерительна  камера и одна из положительных камер первого п тимембранного сумматора , в другой сильфон помещена пружина и дном  вл етс  мебрана точного пневматического повторител , выход которого подключен в одну и.з положительных камер второго п тимембранного сумматора, друга  положительна  камера которого соединена с атмосферой , одна отрицательна  камера второго п тимембранного сумматора соединена с его выходом и входом вторичного прибора, а друга  подключена к BKOfiv первого сильфона, к выходу первого п тимембранного сумматора и к одной из его отрицательных камер , причем друга  отрицательна  ка ра этого сумматора соединена с атмосферой , а друга  положительна  камера соединена с задатчиком давлени . На чертеже приведена принципиаль на  схема устройства. Устройство дл  определени  скоро ти и объема выдел ющихс  газов сост ит из золотникового элемента 1, к каналу 2 которого присоединена камера 3 посто нного давлени  и вход 4 крана 5. Вход 6 крана 5 пЬдключен к шт Церу камеры 7 и к входу 8 золотникового элемента. 1. К входу 9 золотникового элемента 1 подключена измерительна  камера 10 и вход 11 ди дифференциального преобразовател  1 давлени , вход 13 которого подключе к камере 3 посто нного давлени ..Выходы преобразовател  12 давлени  под клгочены к соответствующим входами тр гера 14 с раздельными входами. Выход триггера 14 присоединен к входу частотомера 15 и к счетчику импульсов 16, а также соединен с входом исполнительного механизма 17 золотникового элемента 1. Канал 18 золотника 19 соедин ет канал 9 с каналом 2 или 8. Устройство дополнительно содержит сильфонный блок, состо щий из двук силъфонов 20 и 21, точный пневматический повторитель 22, пружину 23, два п тимембранных сумматора 24 и 25, задатчик 26 давлени  и вторичный прибор 27, например манометр . Устройство дл  определени  скорости и объема выдел ющихс  газов работает следующим образом. Рассмотри принцип действи  устрой ства, работающего, например, в режиме измерени  параметров газовыделе ний из жидкости, при подаче на ее по верхность разрежени . В начальный момент времени канал 8 золотникового элемента 1 соединен через вход 9 с измерительной камерой 10 и с входом 11 преобразовател  12 давлени . Газовыделени  в начальный момент отсут ствуют. Поворотом крана 5 кратковременно сообщают вход 8 золотникового элемента 1 с камерой 3 посто нного давлени , производ  тем самым подачу р камеру 7 с анализируемой жидкостью давлени , при котором необходимо провести измерени . После создани  над поверхностью жидкости разрежени  требуемого уровн , кран 5 перевод т в. положение, при котором каналы 2 и 8 отсоедин ютс  друг от друга. Начинаетс  процесс газовыделений . При выделении газов из жидкости разрежение в с стеме уменьшаетс . На входы преобразовател  12 давлени , выполненного в виде дифференциального манометра, поступает разность дай лений йР, абсолютна  величина которого растет с увеличением количест ва выделиВГ1ШХСЯ газов. Как только лР на входе преобразовател  12 д авлений достигнет некоторого максимального значени , определ емого настройкой преобразовател  12V на выходе преобразовател  12 по вл етс  сигнал, перевод щий тржггер 14 в состо ние а единичным выходом. Этот сигнал поступает на вход исполнительного механизма 1J, который при этом перемещает золотник 19, соедин   канал 2 с каналом 9. Происходит разгрузка камеры 10 и,сильфона 20 в камеру 3 посто нного давлени , т. е. происходит зар д камеры 10 и сильфона 20 до начального давлени ., а вместе с этим и выброс вьщеливши-хс  газов. После того, как в камере ID и силь фоне 20 давление достигнет заданного значени , определ емого настройкой преобразовател  12, триггер 14 срабатывает . На его выходе по вл етс  сигнал нулевого уровн , которым золотниковый Элемент переводитс  в начальное состо ние, т. е. камера 7 соедин етс  с камерой 10 и сильфоном 20 через каналы 8, 18 и 8. Вновь начинаетс  процесс заполнени  камеры 10 и сильфона 20 выделившимис  газами. Процесс заполнени  происходит аналогично рассмотренному. Регулирование диапазона измерени  в устройстве происходит следующим образом. Давлени  22 2.4 2$ 2Ь действующие в соответствующих элементах устройства, рпредел ютс  следующим образом: РЧ.О+ Plfc 15- Р22 24 221 Рг4 Р« F.23- 23 где Р. - давление, воздействующее на мембрану точного повторител  22, возник,ающее за счет раст жени  пружины 23; 23 жесткость пружины 23; g - величина деформации пружигш 23; 20 объем внутренней полости сильфона 20/ 20 коэффициент пропорциональности . . Из уравнений (1) следует 0.. Таким образом, величина давлени  Р25- пропорциональна величине внутреннего объема сильфона 20. Св зь между величинами V и Р име ет вид L ао 20гпах 2Ь те / где V20tndift. максимальное значение вну - pjgiHHero объема сильфона 20 2btno()t- значение давлени  задатчйка 26, необходимое дл  максимального сжати  сильфона 20, зависит от упругости сильфона 20 и жесткости пру жины 23. Изменение объема сильфона 20 происходит с помощью задатчика 26 давлени  и может быть осуществлено авто матически. О величине объема сильфона 20 суд т по показани м вторичного прибора 27. О скорости газовыделений W в ус устройстве суд т по частоте переключений триггера 14, котора  измер етс  Частотомером 15 и св зана со скоростью гаэовыделений зависимостью где ,-Р,, зона иечувствительности дифференциального преобразовател  12 ; СР)- верхний пре дел-срабатывани  преобразовател  12 давлений/ Р2 нижний предел Срабатывани  преобразрвател Г 12 давлений ,  вл ющийс  заданным Дс1влением, при котором производитс  измерение; V - объем камеры. 10 и сил фона 20; R - газова  посто нна ; Т - температура газа. Количество выделившихс  газов в бв зано с количеством импульсов N , поступивших на счетчик импульсов- 16 соотношением вида. N. (5) Информаци  об измер емых парамет рак на выходе устройства представп етс  в виде последовательности пр моугольных импульсов, частота следовани  которых пропорциональна скорости газовыделейий, а количество импульсов пропорционально количеству выделившегос  газа. Дл  исключени  вли ни  изменени  температуры на показани  измерительного устройства камеры 3,7, 10 и сильфон 20., золотниковый элемент и соединительные трубки помещаютс  в термостат (на чертеже не показан). Формула изобретени  Устройство дл  определени  скорости и объема выдел ющихс  газов по авт. св. 838574, отличающеес  тем, что, с целью обеспечени  регулировани  диапазона из- . мерений, оно снабжено сильфонным блоком , пневматическим повторителем, двум  п тимембранньлми сумматорами, задатчиКом давлени  и вторичным прибором , при этом сильфонный блок выполней в виде двух имеющих общее неподвижное основание сильфонов, причем торец первого из них подпружинен и св зан с рабочей камерой пневмати ческого повторител , второй сильфои соединен с измерительной кшлерой и одной из положительных камер первого п тимембранного сумматора, а выход пневматического повторител  подключен к одной из положительных камер второго п тимембранного сумматора, друга  положительна  камера которогб соединена с атмосферой, одна отрица- тельна  камера второго п тимембранного сумматора соединена с его выходом и входом вторичного прибора, а друга  подключена к входу первого сильфона, к выходу первого п тимембранного сумматора и к одной из его отрицательных камер, причем друга  (Отрицательна  камера этого cytMatopSi соединена с атмосферой, а друга  положительна  камера соединена, с задатчиком давлени .. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 838574, кл. G 01 Р 5/00, 1979 (прототип).