УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕМА ЖИДКОСТИ В ЗАКРЫТОМ РЕЗЕРВУАРЕ

Техническое решение относится к измерению объема жидкости в герметичных емкостях и может найти применение в химической, нефтехимической, атомной, энергетической, автотранспортной, фармакологической, биохимической, авиационной, металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности, на автозаправочных станциях и в коммунальных службах, где необходимо измерять объемы жидкостей, находящихся в резервуарах.
Известен переносной прибор для определения уровня и объема жидкости, содержащий, сообщающийся с атмосферой и частично заполненный рабочей жидкостью мерный бачок, соединенный прозрачной мерной трубкой с резервуаром, воздушная полость которого соединена с контролируемым объемом. Кроме того, мерный бачок снабжен дополнительным мерным бачком, который установлен внутри основного мерного бачка на боковой его стенке, причем выходное отверстие сливной трубки дополнительного мерного бачка расположено в прозрачной мерной трубке, верхний конец которой введен в мерный бачок на расчетную высоту (авт.св. СССР №920389, Ст01Р 23/16, Ст01Р 17/00, 1982 г.)
К причинам, препятствующим достижения заданного технического результата, относится сложность конструкции и эксплуатации известного прибора для определения уровня и объема жидкости.
Известно устройство для определения объема жидкости в закрытом резервуаре или камере, общим объемом V, создающее вакуум в газе над поверхностью жидкости путем увеличения объема этого газа, за счет перемещения его части ΔV в другой мерный объем. Определение объема газа над уровнем жидкости по формуле:
1
где V - объем газа над уровнем жидкости, м3;
1
2
ρ, ρ - соответственно абсолютные давления до и после создания вакуума под давлением жидкости, Па (ат);
ΔV - мерный объем, в который перемешают часть газа при создании вакуума над уровнем жидкости.
ρ1
0
При этом отношение давлений /ρ определяется по формуле:
где m и n - объемы цилиндров поршневого газового вакуум-насоса до и после создания вакуума.
Окончательно объем жидкости в резервуаре рассчитывается по формуле:
(Патент Великобритании GB 34106, G01F 23/16, G01F 23/14, 1931 г.)
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся сложность измерений и промежуточных расчетов, а также аппаратурного оформления, включающего мерный сосуд для фиксации объема ΔV, газовый поршневой вакуум-насос для фиксации объемов m и n (формула 2), U-образный дифманометр и шкалу для измерения объема ΔV.
0
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является устройство, описанное в способе измерения объема жидкости V в закрытом резервуаре общим объемом V, имеющим сверху патрубок для периодического налива жидкости, герметично закрытого крышкой, и манометр для измерения давления в газе (воздухе) над уровнем жидкости до и после откачивания части жидкости объемом ΔV, а снизу патрубок с вентилем, к которому присоединен жидкостной насос дня откачивания из резервуара части жидкости объемом ΔV в мерную емкость (патент РФ №2344380, G 0123\00, 2009), а объем жидкости в резервуаре определяют по формуле:
0
3
где V - объем жидкости в закрытом резервуаре, м;
3
V - общий объем резервуара, м;
3
ΔV - объем жидкости, откаченный из резервуара для увеличения объема газа над поверхностью жидкости, м;
0
ρ, ρ - соответственно давление газа над поверхностью жидкости до и после откачивания жидкости объемом ΔV, Па (ат).
0
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата является сложность откачивания насосом из резервуара части жидкости объемом ΔV в мерную емкость, особенно при малом уровне и объеме жидкости V в резервуаре и повышенном давлении, когда вместе с жидкостью в патрубок с вентилем может попадать часть газа, находящегося над уровнем жидкости.
0
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является упрощение измерения объема жидкости V в резервуаре при сохранении точности измерения этого объема.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения объема жидкости в закрытом резервуаре, включающем резервуар с патрубком для периодического налива жидкости, герметически закрытый крышкой и манометр для измерения давления в газе над уровнем жидкости до и после уменьшения объема жидкости в резервуаре на величину ΔV, а снизу патрубок с вентилем, к которому присоединен жидкостной насос, отличающимся тем, что к резервуару дополнительно присоединен цилиндр объемом ΔV с поршнем.
0
0
Дополнительное присоединение к резервуару цилиндра объемом ΔV с поршнем позволяет уменьшить объем жидкости V в резервуаре на величину ΔV, без откачивания этого объема из резервуара и его возвращение в резервуар после проведения изменений объема жидкости V.
0
Присоединение цилиндра с поршнем снизу к резервуару позволяет проводить измерения при минимальном объеме V жидкости в резервуаре, то есть сохранить диапазон точного измерения этого объема при любом уровне жидкости в резервуаре без попадания в цилиндр помимо жидкости газа, находящегося над ее уровнем.
0
Герметическое присоединение цилиндра с поршнем к резервуару позволяет предотвратить утечки жидкости из резервуара и сохранить точность измерения объема V и ΔV и расчеты по формуле (4).
0
0
Таким образом, предлагаемое устройство для измерения объема жидкости в закрытом резервуаре позволяет упростить конструкцию и само измерение объема жидкости V без удаления части жидкости из резервуара и сохранение точности измерений при любом уровне и объеме жидкости V в нем.
Общий вид устройства для измерений объема жидкости в закрытом резервуаре представлен на фиг.
0
Оно состоит из закрытого резервуара 1 общим объемом V, в котором находится какое-то количество жидкости V, образующей уровень жидкости 2. Резервуар 1 сверху имеет патрубок 3 для периодического налива жидкости. Патрубок 3 герметично закрыт крышкой 4. Сверху резервуара 1 также установлен манометр 5 для измерения давления в газе (воздухе) над уровнем жидкости 3. В нижней части резервуара установлен патрубок с вентилем 6, к которому присоединен насос 7 для слива жидкости потребителям. Также в нижней части резервуара 1 герметично присоединен цилиндр 8 объемом ΔV с поршнем 9 на штоке 10.
0
Измерение объема V жидкости в закрытом резервуаре 1 проводят следующим образом.
0
0
Измеряют давление газа ρ в резервуаре 1 над уровнем жидкости 2, опускают поршень 9 вниз до упора с помощью штока 10. Жидкость из резервуара заполняет цилиндр 8 объемом ΔV, уровень жидкости 2 уменьшается, а объем газа над уровнем жидкости увеличивается на фиксированную величину ΔV, а затем определяют давление газа над жидкостью манометром 5 и рассчитывают объем жидкости V по формуле (4). После проведения измерений поршень 9 поднимают с помощью штока 10 до упора, вытесняя жидкость объема ΔV из цилиндра 8 снова в резервуар 1. Устройство готово для проведения следующих измерений.
3
5
5
0
Пример. Необходимо определить объем бензина в резервуаре 1 объемом V=5 м на АЗС в начале смены. Резервуар 1 находится под атмосферным давлением ρ=10 Па. Резервуар 1 герметично закрывают крышкой 4. Опускают поршень 9 с помощью штока 10 вниз до упора и заполняют бензином цилиндр 8 объемом ΔV=20 л. Измеряют давление манометром ρ=0,9*10 Па и рассчитывают объем жидкости в резервуаре 1 по формуле (4):
После проведения измерений поршень 9 с помощью штока 10 поднимают вверх, вытесняя объем ΔV=20 л снова в резервуар.
0
5
5
Проводят аналогичные измерения в конце смены: ρ=10 Па; ρ=0,98*10 Па; ΔV=20 л.
Тогда:
0
То есть за смену выдано потребителям насосом 7 через патрубок с вентилем 6 ΔV=800 л.
0
Таким образом, предлагаемое устройство для измерения объема жидкости в резервуаре позволяет упростить измерение этого объема при любом количестве жидкости в резервуаре, и даже при минимальном ее объеме, газ находящийся над уровнем жидкости не сможет выходить из резервуара (что может иметь место в прототипе) кроме того он не требует дополнительного измерения объема ΔV, т.к. он фиксирован и равен объему цилиндра 8, что также упрощает измерение объема жидкости V.