УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ Российский патент 1995 года по МПК G01N9/00 G01N29/02 

Описание патента на изобретение RU2045030C1

Изобретение относится к техническим средствам для измерения качественных параметров преимущественно жидких сред и может быть использовано для измерения плотности нефти и нефтепродуктов.

Известен погружной камертонный плотномер, датчик которого выполнен в виде полой трубки с заглушенным концом, внутри которой размещен камертон, жестко соединенный своими концами с металлическими сердечниками, образующими две пары полюсных наконечников постоянных магнитов с катушками [1] Две пары полюсных наконечников постоянных магнитов и усилитель образуют систему, которая возбуждает в камертоне на собственной частоте незатухающие колебания. Усилитель усиливает электрические колебания, поступающие с одной пары катушек и подает их на другую пару. Сигналы от усилителя сравниваются со стандартной частотой от кварцевого генератора. Мерой плотности газов является разность между частотами кварцевого генератора и камертона, фиксируемая частотомером.

Однако точность данного плотномера (0,5%) недостаточна, если использовать его при проведении учетно-расчетных операций товарной нефти на автоматизированных узлах учета нефти.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ультразвуковое устройство для контроля физических параметров жидкостей в трубопроводах, содержащее акустический измерительный преобразователь с внешними конусными волноводами и кольцевыми пьезопластинами, генератор возбуждающих импульсов, усилитель, блок селекции, два временных селектора, блок измерения отношения амплитуд и регистрирующий прибор [2]
Недостатком этого устройства является сложность конструктивного и аппаратурного оформления.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения плотности жидкости, содержащем трубчатый резонатор, вдоль продольной оси которого на некотором расстоянии друг от друга укреплены пьезопреобразователи, выполненные в виде кольцевых пьезопластин, соединенных выводами либо с генератором электрических импульсов, либо с приемником ультразвуковых колебаний, трубчатый резонатор загерметизирован с одного торца, погружаемого в резервуар с жидкостью, один пьезопреобразователь, связанный выводами с приемником, укреплен на внутренней поверхности резонатора у загерметизированного конца, а другой пьезопреобразователь, связанный выводами с генератором, укреплен на внешней поверхности резонатора выше места его крепления с резервуаром через изолируемую прокладку, по обе стороны кольцевых пьезопластин укреплены аналогичные пластины, причем пластины склеены между собой по торцовой поверхности и приклеены к резонатору по цилиндрической поверхности.

Размещение возбудителя снаружи трубчатого резонатора и приемника внутри трубчатого резонатора делает конструкцию погружного измерительного преобразователя более технологической и способствует повышению точности измерения плотности, благодаря более стабильным характеристикам пьезопреобразователей и поддержанию частоты на возбудителе на определенном уровне.

Применение в качестве демпфера двух дополнительных пьезопреобразователей, размещенных по обе стороны с пьезопреобразователем, имеющим электрические выводы, также способствует повышению точности, хотя и возможно использование в качестве демпфера других элементов и приспособлений.

На чертеже показаны: сосуд 1, исследуемая среда 2, корпус 3 погружного вибрационного измерительного преобразователя, пьезопреобразователи 4-6, образующие возбудитель электромагнитных колебаний, электронный блок 9 для приема и обработки ультразвуковых колебаний, изолирующая прокладка 10; пьезопреобразователи 11-13, образующие приемник ультразвуковых колебаний и металлическая заглушка 14.

Средний пьезопреобразователь 5 возбудителя и средний пьезопреобразователь 12 приемника ультразвуковых колебаний при помощи проводов электрически связаны соответственно с генератором 8 электромагнитных колебаний и электронным блоком 9 для приема и обработки ультразвуковых колебаний.

Устройство для измерения плотности жидкости работает следующим образом.

При подаче напряжения от генератора электромагнитных колебаний на возбудитель, образованный пьезопреобразователями 4-6, приклеенными внутренними поверхностями к наружной поверхности корпуса 3, при работе устройства в корпусе 3 возникают ультразвуковые колебания, которые принимаются пьезопреобразователями 11-13, образующими приемник ультразвуковых колебаний, электрически связанный при помощи проводов с электронным блоком 9 для приема и обработки ультразвуковых колебаний.

Частота этих колебаний находится в пропорциональной зависимости от плотности контролируемой жидкости.

Для определения работоспособности предлагаемого устройства была использована нержавеющая трубка с внутренним диаметром 10 см и толщиной 0,5 мм, к внутренней поверхности которой возле заглушки были приклеены эпоксидной смолой тороидальные пьезопреобразователи (наружный диаметр 10 мм, внутренний 5 мм, толщина 4 мм), образующие приемник ультразвуковых колебаний, а тороидальные пьезопреобразователи (наружный диаметр 22 мм, внутренний диаметр 12 мм), образующие возбудитель электромагнитных колебаний, приклеены своей внутренней поверхностью к наружной поверхности нержавеющей трубки. К средним пьезопреобразователям были припаяны соединительные провода, а пьезопреобразователи без выводов приклеили эпоксидной смолой сбоку от пьезопреобразователей с выводами. Расстояние между возбудителем и приемником ультразвуковых колебаний составляло 70 мм.

На средний пьезопреобразователь 4, используемый в качестве возбудителя, подавались от генератора электромагнитных колебаний типа ГЗ-33 колебания для возбуждения трубки на собственной резонансной частоте 78603 Гц, причем в это время датчик устройства находился в воздухе. Затем последовательно в сосуд заливались различные жидкости бензин с плотностью 780 кг/м3, трансформаторное масло с плотностью 870 кг/м3 и вода с плотностью 1000 кг/м3. При этом частотомером ЧЗ/34 были зафиксированы следующие частоты: 81281, 81590 и 82037 Гц, соответствующие следующим значениям плотностей 780, 870 и 1000 кг/м3.

Погрешность измерения, оцененная по результатам 11 измерений на жидкостях с плотностью 780 кг/м3 и 870 кг/м3, не превышала 1 кг/м3, что не хуже погрешности базовых плотномеров фирмы "Солатрон" мод.7830, применяемых на отечественных узлах учета нефти.

Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства:
повышение точности измерения за счет более точного задания и поддержания на определенном уровне резонансной частоты вибрирующей трубки;
упрощение конструкции за счет применения менее сложных возбудителя и приемника ультразвуковых колебаний;
существенное упрощение настройки возбудителя и приемника ультразвуковых колебаний.

Предлагаемое устройство для измерения плотности жидкости может найти применение практически во всех отраслях народного хозяйства, где требуются точные лабораторные и поточные измерители плотности, уровнемеры раздела сред.

Похожие патенты RU2045030C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ 1991
  • Беляков В.Л.
  • Абдулаев А.А.
  • Фаткуллин А.А.
RU2045029C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ 1991
  • Абдулаев А.А.
  • Беляков В.Л.
  • Фаткуллин А.А.
RU2045031C1
Устройство для измерения концентрации жидких сред 1987
  • Беляков Виталий Леонидович
  • Абдулаев Азат Адильшаевич
  • Панарин Валерий Владимирович
  • Алексеев Александр Юрьевич
SU1548718A1
Вибрационный плотномер 1983
  • Тараненко Юрий Карлович
SU1096533A1
Камертонный плотномер для жидких сред 1983
  • Тараненко Юрий Карлович
SU1087830A1
Вибрационный плотномер 1984
  • Тараненко Юрий Карлович
  • Снегур Владимир Ильич
  • Гулий Орест Николаевич
  • Гордиенко Николай Афанасьевич
SU1257461A1
Камертонный плотномер для жидких сред 1978
  • Тараненко Юрий Карлович
  • Снегур Владимир Ильич
SU742762A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ 1997
  • Беляков В.Л.
  • Файзуллин И.М.
  • Абдрашитов Ш.А.
  • Амиров Г.Х.
RU2152021C1
Дифференциальный вибрационный плотномер 1984
  • Тараненко Юрий Карлович
SU1226159A1
Дифференциальный частотный плотномер 1985
  • Тараненко Юрий Карлович
  • Кулаков Михаил Васильевич
  • Снегур Владимир Ильич
  • Кораблев Игорь Васильевич
SU1343297A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 045 030 C1

Реферат патента 1995 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ

Использование: в измерительной технике, в частности в устройствах для измерения плотности жидкости, например плотности нефти и нефтепродуктов. Сущность изобретения: устройство содержит трубчатый резонатор, вдоль продольной оси которого на некотором расстоянии друг от друга укреплены пьезопреобразователи, выполненные в виде кольцевых пьезопластин, соединенных либо с генератором электрических импульсов, либо с приемником ультразвуковых колебаний. Трубчатый резонатор загерметизирован с одного торца, погружаемого в резервуар с жидкостью. Один пьезопреобразователь, связанный выводами с приемником, укреплен на внутренней поверхности резонатора у загерметизированного конца, а другой пьезопреобразователь, связанный выводами с генератором, укреплен на внешней поверхности резонатора выше места его крепления с резервуаром через изолирующую прокладку. По обе стороны кольцевых пьезопластин укреплены аналогичные пластины, причем пьезопластины и пластины склеены между собой по торцовой поверхности и приклеены к резонатору по цилиндрической поверхности. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 045 030 C1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ, содержащее трубчатый резонатор, вдоль продольной оси которого на некотором расстоянии друг от друга укреплены пьезопреобразователи, выполненные в виде кольцевых пьезопластин, соединенных выводами либо с генератором электрических импульсов, либо с приемником ультразвуковых колебаний, отличающееся тем, что трубчатый резонатор загерметизирован с одного торца, погружаемого в резервуар с жидкостью, один пьезопреобразователь, связанный выводами с приемником, укреплен на внутренней поверхности резонатора у загерметизированного конца, а другой пьезопреобразователь, связанный выводами с генератором, укреплен на внешней поверхности резонатора выше места его крепления с резервуаром через изолирующую прокладку, по обе стороны кольцевых пьезопластин укреплены аналогичные пьезопластины, причем пьезопластины склеены между собой по торцевой поверхности и приклеены к резонатору по цилиндрической поверхности.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1995 года RU2045030C1

Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Ультразвуковое устройство для контроля физических параметров жидкостей в трубопроводах 1970
  • Ямщиков Валерий Сергеевич
  • Бражников Николай Иванович
  • Горгиев Горги Илиев
  • Михалев Иван Трифонович
SU502310A1
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1

RU 2 045 030 C1

Авторы

Беляков В.Л.

Абдулаев А.А.

Фаткуллин А.А.

Даты

1995-09-27Публикация

1991-05-13Подача