УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 1994 года по МПК G01N9/20 

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в технике физических измерений или в отраслях наpодного хозяйства для решения задач автоматизации технологических процессов, связанных с регулированием плотности жидких или газообразных продуктов.

Известен автоматический плотномер поплавкового типа, в котором выталкивающая сила, пропорциональная плотности жидкости, уравновешивается специальным устройством [1] .

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для определения плотности жидкости, содержащее два поплавка разных объемов, связанных двуплечим рычагом, опирающимся на неподвижную опору и датчик положения, соединенный с силовым преобразователем [2] .

Известные поплавковые плотномеры обладают погрешностью измерения, связанной с наличием сил поверхностного натяжения на границе перехода с исследуемой жидкости к воздуху, с наличием моментов в шарнире в силовом преобразователе, которые могут медленно меняться во времени. Кроме того, из-за возможных погрешностей описанные плотномеры мало пригодны для измерения плотности газов.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

На чертеже показано устройство для определения плотности газов и жидкостей, разрез.

Устройство содержит два поплавка 1 и 2 одинаковой массы, но разной средней плотности, подвешенных к разным концам равноплечего рычага 3, имеющего в центре опору 4 вращения (например, упругий шарнир).

На одном из плеч рычага 3 установлен датчик 5 положения. Устройство также содержит электронный блок 6 и датчик 7 силы, которые образуют силовой преобразователь, элементы 5, 6 и 7 образуют следящую систему, обеспечивающую возврат рычага в исходное положение при изменении силы Архимеда, действующей на поплавки. В качестве силового преобразователя могут быть использованы катушка, закрепленная на рычаге и постоянный магнит, установленный на корпусе 8. Устройство имеет поворотное приспособление 9, поворачивающее корпус 8 вокруг оси, связывающей центры поплавков 1 и 2.

Устройство работает следующим образом.

При погружении плотномера в газ или жидкость с известной плотностью или в вакуумную камеру производится настройка на начальную отметку шкалы, а также определение масштабного коэффициента преобразования. При этом упругим шарниром предварительно прикладывается некоторый постоянный момент, который компенсируется системой обратной связи. В этом случае в исходном состоянии с выхода устройства поступает постоянный сигнал. Таким сигналом может быть частота тарированных по действию импульсов, подаваемых с выхода электронного блока 6 на вход датчика 7 силы. Такая настройка необходима для того, чтобы при измерении плотности компенсирующий момент был постоянного знака.

При погружении плотномера в контролируемые газ или жидкость система оказывается разбалансированной за счет неодинаковых выталкивающих сил, приложенных к поплавкам и обусловленных различием их объемов.

Рычаг 3 поворачивается вокруг оси опоры 4 вращения, и его смещение улавливается датчиком положения 5, сигнал с которого через электронный блок 6 поступает на датчик 7 силы, возвращающий рычаг в исходное положение. На выходе электронного блока 6 произойдет изменение частоты следования импульсов обратной связи, которое и характеризует величину измеряемой плотности.

В исходном состоянии выходная частота устройства
f₁ = f_o + K ρ , (1) где f₁ - показания устройства в исследуемых газе или жидкости;
f_o - показания плотномера в вакууме, когда система сбалансирована по моментам от силы тяжести, но имеется натяжение шарнира,
К - масштабный коэффициент преобразования, определяемый калибровкой в газе или жидкости известной плотности;
ρ - плотность исследуемых газа или жидкости.

Далее плотномер с помощью поворотного приспособления 9 поворачивается вокруг оси, связывающей центры поплавков, на 180^о. В качестве поворотного приспособления может быть использован привод от шагового двигателя.

При этом полезный момент относительно корпуса плотномера изменит знак и показания плотномера будет определяться равенством
f₂ = f_o - K ρ (2)
Вычитая из уравнения (1) уравнение (2), получим
Δf = f₁ - f₂ = 2 K ρ
Благодаря наличию поворотного приспособления исключается погрешность, связанная с дрейфом от различных факторов начального сигнала плотномера (f_o). (56) 1. Глыбин И. П. Автоматические плотномеры. Киев, Техника, 1965, с. 14-18.

2. Авторское свидетельство СССР N 1096532, кл. G 01 N 9/20, 1983.

Использование: приборостроение. Сущность изобретения: устройство содержит два поплавка разных объемов, соединенных между собой двуплечим рычагом таким образом, что ось рычага проходит через центры поплавков, неподвижную опору, на которую опирается двуплечий рычаг, датчик положения, соединенный с силовым преобразователем и поворотное приспособление, обеспечивающее поворот устройства вокруг оси рычага на 180. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ, содержащее два поплавка разных объемов, связанных с двуплечим рычагом, опирающимся на опору вращения и датчик положения, соединенный с силовым преобразователем, отличающееся тем, что поплавки соединены между собой двуплечим рычагом так, что ось рычага проходит через центры поплавков, а устройство снабжено поворотным приспособлением, обеспечивающим его поворот вокруг оси рычага на 180^o.