УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СПИРТОСОДЕРЖАЩЕЙ ЖИДКОСТИ

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике для определения объема, концентрации и температуры жидкой среды, и может быть использована в спиртовой и водочной промышленности для определения количества абсолютного (“безводного”) спирта в потоке спиртосодержащей жидкости.
Известно устройство для определения содержания спирта в спиртосодержащих жидкостях, которое содержит измерительную ячейку, заполненную спиртосодержащей жидкостью и выполненную в виде закрытой емкости с вертикально установленной в ней мерной трубкой и расположенной в термостате, и блок обработки информации, выход которого подключен к входу блока отображения информации, имеется также датчик температуры и ультразвуковой датчик, выходы датчика температуры и ультразвукового датчика подключены к информационным входам блока обработки информации /1/.
Недостатком этого устройства является периодический режим работы устройства и относительно длительный цикл измерения, связанный с необходимостью термостатирования спиртосодержащей жидкости.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство, используемое в качестве расходомера-дозатора, в состав которого входят первый резервуар-мерник с входным штуцером, датчик наличия жидкости, входной и выходной трубопроводы, электроуправляемый клапан, управляющий вход которого соединен с выходом блока управления и регистрации числа доз, один из входов которого подключен к выходу датчика наличия жидкости, содержит также второй резервуар-мерник с соответствующим входным штуцером, сифоны, каждый из которых образован погружной и сливной трубкой, имеется дополнительный датчик наличия жидкой среды, выход которого подключен к дополнительному входу блока управления и регистрации числа доз. В состав расходомера-дозатора входит разделительный петлеобразный трубопровод, вершина петли которого расположена с превышением верхнего уровня первого резервуара-мерника, концы разделительного петлеобразного трубопровода соединены соответственно с входным трубопроводом и входным штуцером первого резервуара-мерника, электроуправляемый клапан установлен на входном штуцере второго резервуара-мерника и соединен с входным трубопроводом, погружные трубки сифонов размещены в резервуарах-мерниках, торцы погружных трубок сифонов расположены вблизи придонной поверхности резервуаров-мерников, а датчики наличия жидкости расположены на сливных трубках сифонов, связанных с выходным трубопроводом, причем резервуары-мерники снабжены трубками-воздушниками, расположенными в верхней части резервуаров-мерников. Разделительный петлеобразный трубопровод снабжен трубкой-воздушником, расположенным в вершине петли. Трубки-воздушники резервуаров-мерников и разделительного петлеобразного трубопровода объединены в общий воздушник. Резервуары-мерники выполнены в виде тела вращения, средняя часть которых выполнена с цилиндрической формой, а верхняя и нижняя части - с конической формой. В вершинах конических нижних частей резервуаров-мерников выполнены углубления, в которых размещены концы погружных трубок сифонов. Сливные трубки сифонов связаны с выходным трубопроводом через смотровой фазо-разделительный фонарь. Блок управления и регистрации числа доз содержит усилители-формирователи, управляющий триггер, усилитель мощности, счетчик числа доз жидкости и индикатор, входы которого соединены с выходами счетчика числа доз жидкости, установочные входы управляющего триггера соединены с выходами усилителей формирователей, входы которого являются входами блока управления и регистрации числа доз, выходом которого является выход усилителя мощности, вход которого и вход счетчика числа доз жидкости подключены к соответствующим выходам управляющего триггера /2/.
Однако существенным недостатком этого устройства является отсутствие возможности определения количества абсолютного (“безводного”) спирта в потоке спиртосодержащей жидкости.
Задачей предлагаемой полезной модели является расширение, функциональных возможностей устройства, связанное с возможностью одновременного определения объема, концентрации и температуры спиртосодержащей жидкости.
Для достижения поставленной задачи устройство для определения параметров спиртосодержащей жидкости, включающее входной и выходной трубопроводы, первый и второй резервуары-мерники цилиндрической формы, первый и второй датчики наличия жидкости, входной электроуправляемый клапан второго резервуара-мерника, блок управления, трубки-воздушники в резервуарах-мерниках, содержит также входной, электроуправляемый клапан первого резервуара-мерника, выходные электроуправляемые клапаны первого и второго резервуаров-мерников, датчики температуры в первом и во втором резервуарах-мерниках, ультразвуковые датчики определения уровня жидкости в первом и во втором резервуарах-мерниках, датчики гидростатического давления в первом и во втором резервуарах-мерниках. Входной электроуправляемый клапан первого резервуара-мерника соединен с входным трубопроводом, а выходные электроуправляемые клапаны первого и второго резервуаров-мерников находятся в донной части соответственно первого и второго резервуаров-мерников и связаны с выходным трубопроводом, причем, ультразвуковые датчики определения уровня жидкости крепятся ко дну на внешней поверхности первого и второго резервуаров-мерников, кроме того датчики гидростатического давления размещены в придонной части первого и второго резервуаров-мерников, а первый и второй резервуары-мерники цилиндрической формы выполнены с плоским горизонтальным дном. Блок управления содержит блок измерения температуры в резервуарах-мерниках, блок контроля наличия жидкости в резервуарах-мерниках, блок включения электроуправляемых клапанов, блок определения гидростатического давления в резервуарах-мерниках, блок определения объема жидкости в резервуарах-мерниках, логический блок переключения датчиков контроля и измерения, блок вычислений и блок индикации, при этом первый и второй входы блока измерения температуры подключены к датчикам температуры соответственно в первом и во втором резервуарах-мерниках, а третий вход этого блока соединен с первым выходом логического блока переключения датчиков контроля и измерения. Первый и второй входы блока контроля наличия жидкости в резервуарах-мерниках подключены соответственно к первому и второму датчикам наличия жидкости в резервуарах-мерниках, а выход блока контроля наличия жидкости связан со входом логического блока переключения датчиков контроля и измерения. Вход блока включения электроуправляемых клапанов соединен с вторым выходом логического блока переключения датчиков контроля и измерения, входной и выходной электроуправляемые клапаны первого резервуара-мерника подключены соответственно к первому и второму выходу блока включения электроуправляемых клапанов, а входной и выходной электроуправляемые клапаны второго резервуара-мерника подключены соответственно к третьему и четвертому выходу блока включения электроуправляемых клапанов, кроме того, первый и второй вход блока определения объема жидкости в резервуарах-мерниках связан с ультразвуковыми датчиками определения уровня жидкости соответственно в первом и во втором резервуарах-мерниках. Выход блока измерения температуры в резервуарах-мерниках соединен с первым входом блока вычислений, ко второму входу последнего подключен выход блока определения гидростатического давления в резервуарах-мерниках, при этом его третий вход соединен с третьим выходом логического блока переключения датчиков контроля и измерения, четвертый и пятый выходы которого связаны соответственно с четвертым входом блока вычислений и с третьим входом блока определения объема жидкости в резервуарах-мерниках. Кроме того, выход блока определения объема жидкости в резервуарах-мерниках подключен к третьему входу блока вычислений, чей выход связан с блоком индикации.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом. На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства для определения параметров спиртосодержащей жидкости и приведено расположение основных элементов контроля и измерения.
Устройство для определения параметров спиртосодержащей жидкости имеет первый 1 и второй 2 резервуары-мерники цилиндрической формы с плоским горизонтальным днищем, с которыми связаны входной 3 и выходной 4 трубопроводы. Входной трубопровод 3 связан с первым резервуаром-мерником 1 через входной электроуправляемый клапан 5, а со вторым резервуаром-мерником 2 через входной электроуправляемый клапан 6. Выходной трубопровод 4 связан с резервуарами-мерниками 1 и 2 соответственно через выходные электроуправляемые клапаны 7 и 8. Для контроля температуры спиртосодержащей жидкости в резервуарах-мерниках 1 и 2 установлены датчики температуры 9 и 10. Для определения заполнения до верхнего уровня резервуаров-мерников 1 и 2 в верхней части располагаются датчики наличия жидкости 11 и 12. Трубки-воздушники 13 и 14 находятся на верхней крышке соответственно резервуаров-мерников 1 и 2, к днищам которых крепятся ультразвуковые датчики 15 и 16 для точного измерения уровня спиртосодержащей жидкости в указанных резервуарах-мерниках 1 и 2. Для определения давления столба спиртосодержащей жидкости в придонных частях резервуаров-мерников 1 и 2 установлены соответственно датчики гидростатического давления 17 и 18. Датчики температуры 9 и 10 соединены соответственно с первым и вторым входами блока измерения температуры 19. Датчики наличия жидкости 11 и 12 связаны соответственно с первым и вторым входами блока 20 контроля наличия жидкости в резервуарах-мерниках-мерниках 1 и 2. Входные 5 и 6, выходные электроуправляемые клапаны 7 и 8 клапаны подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам блока включения 21 электроуправляемых клапанов. Датчики гидростатического давления 17 и 18 соединены соответственно с первым и вторым входами блока определения гидростатического давления 22 в резервуарах-мерниках 1 и 2. Ультразвуковые датчики 15 и 16 подключаются соответственно к первому и второму входам блока определения объема жидкости 23 в резервуарах-мерниках 1 и 2. Вход логического блока 24 переключения датчиков контроля и измерения связан с выходом блока 20 контроля наличия жидкости. Первый выход логического блока 24 переключения датчиков контроля и измерения подключен к третьему входу блока измерения температуры 19, а второй выход - со входом блока включения 21 электроуправляемых клапанов. Третий выход логического блока 24 переключения датчиков контроля и измерения связан с третьим входом блока определения гидростатического давления 22. Четвертый выход логического блока 24 подключен к четвертому входу блока вычислений 25, а пятый выход - с третьим входом блока определения объема жидкости 23. Кроме того, первый вход блока вычислений 25 связан с выходом блока измерения температуры 19. Второй вход блока вычислений 25 подключен к выходу блока определения гидростатического давления 22, а третий вход - к выходу блока определения объема жидкости 23. Выход блока вычисления 25 соединен с блоком индикации 26.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Спиртосодержащая жидкость, параметры которой необходимо определить, направляется по входному трубопроводу 3 в резервуар-мерник 1 через открытый электроуправляемый клапан 5, при этом электроуправляемые клапаны 6, 7 и 8 закрыты за счет соответствующих сигналов управления от блока включения 21 электроуправляемых клапанов. По мере заполнения резервуара-мерника 1 уровень жидкости поднимается до верхнего уровня и касается датчика наличия жидкости 11, сигнал с которого приходит на первый вход блока 20 контроля наличия жидкости. Логический сигнал, свидетельствующий о полном заполнении резервуара-мерника 1, поступает с выхода блока 20 контроля наличия жидкости на первый вход логического блока 24 переключения датчиков контроля и измерения, который со своего первого выхода выдает электрический сигнал на определение температуры блоком измерения температуры 19 спиртосодержащей жидкости, находящейся в резервуаре-мернике 1. Кроме того, со второго выхода логического блока 24 переключения датчиков контроля и измерения поступает электрический сигнал на вход блока включения 21 электроуправляемых клапанов, с первого выхода которого на электроуправляемый клапан 5 подаются команды на его закрытие и одновременно на открытие клапана 6 для обеспечения поступления спиртосодержащей жидкости по трубопроводу 3 в резервуар-мерник 2.
При этом с третьего выхода логического блока 24 переключения датчиков контроля и измерения выдается электрический сигнал на третий вход блока определения гидростатического давления 22 в резервуаре-мернике 1 за счет установленного датчика гидростатического давления 17. Также с пятого выхода логического блока 24 переключения датчиков контроля и измерения выдается команда на блок определения объема жидкости 23 в резервуаре-мернике 1. Объем жидкости в цилиндрическом резервуаре-мернике 1 определяется на основании точного измерения уровня жидкости по методу эхо-сигнала с помощью ультразвукового датчика 15, подключенного к первому входу блока определения объема жидкости 23.
После срабатывания блока 20 контроля наличия жидкости на четвертом выходе логического блока 24 переключения датчиков контроля и измерения появляется сигнал, разрешающий блоку вычисления 25 провести действия по определению объема и содержания абсолютного (“безводного”) спирта, поступившего в резервуар-мерник 1. В блок вычисления 25 по первому входу поступает информация о величине температуры в резервуаре-мернике 1, по второму входу - информация о величине гидростатического давления, по третьему входу - данные об объеме спиртосодержащей жидкости в этом же резервуаре. Величина измеряемого гидростатического давления прямо пропорционально весу столба спиртосодержащей жидкости от места установки датчика гидростатического давления 17 в донной части резервуара-мерника 1 до верхнего уровня его наполнения. Исходя из величины давления и объема, измеренного блоком определения объема жидкости 23 и с учетом, поправки на температуру спиртосодержащей жидкости, определяется объем и содержание абсолютного спирта в заполненном резервуаре-мернике 1. Визуальная информация о параметрах спиртосодержащей жидкости отражается в блоке индикации 26.
После проведения всех операций, предусмотренных блоком вычислений 25 и выдачи информации на блок индикации 26, на втором выходе логического блока 24 переключения датчиков контроля и измерения появляется сигнал на осуществление переключения блока включения 21 электроуправляемых клапанов, обеспечивающим подачу команды с его второго выхода на открытие электроуправляемого клапана 7 для спуска жидкости из резервуара-мерника 1. При этом длительность по времени команды на открытие электроуправляемого клапана 7 является достаточным для спуска спиртосодержащей жидкости при максимально возможном заполнении резервуара-мерника 1.
Алгоритм работы устройства для определения параметров спиртосодержащей жидкости после срабатывания датчика наличия жидкости 12 в резервуаре-мернике 2 является таким же, как и после срабатывания датчика наличия жидкости 11 после заполнения резервуара-мерника 1. При этом осуществляется перевод поступающей жидкости по входному трубопроводу 3 в резервуар-мерник 1, производятся соответствующие переключения электроуправляемых клапанов 5, 6, 7 и 8, включаются в работу блок измерения температуры 19, блок определения гидростатического давления 22, блок определения объема жидкости 23 и блок 24 переключения датчиков контроля и измерения. Определяются параметры спиртосодержащей жидкости в блоке вычислений 25, при этом происходит суммирование полученных ранее данных о параметрах спиртосодержащей жидкости в резервуаре-мернике 1 с данными о таких же параметрах в резервуаре-мернике 2, определяются объем и средняя концентрация спиртосодержащей жидкости, поступившей по входному трубопроводу 3 в резервуары-мерники 1 и 2. При этом в блоке индикации 26 представляется итоговая информация о концентрации спиртосодержащей жидкости, ее объеме и количестве абсолютного (“безводного”) спирта, прошедшего через резервуары-мерники 1 и 2.
Таким образом, устройство позволяет дозировано, через резервуары-мерники 1 и 2, определять параметры спиртосодержащей жидкости, поступающей от технологической линии ее производства. При этом основные элементы устройства для измерения объема и содержания абсолютного спирта не содержат подвижных элементов.
Источники информации, принятые во внимание:
1. Свидетельство на полезную модель №21240 (РФ), G01F 11/00, G01F 11/20. Устройство для определения содержания спирта в спиртосодержащих жидкостях. Опубл. 2001.12.27.
2. Пат. РФ №2117259, G01F 11/28. Расходомер-дозатор АО «Конверсия» (заявка №96120399). Опубл. 1998.08.10. - прототип.