СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ Российский патент 2010 года по МПК G01N9/00 

Описание патента на изобретение RU2399904C1

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к пневматическим способам измерения плотности твердой фазы гетерогенных систем, например, сыпучих материалов и твердых тел неправильной формы, и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Известен способ измерения плотности по массе и объему вещества, в котором осуществляют взвешивание пробы вещества, после чего определяют его объем и по их отношению судят о насыпной плотности вещества (Пестов Н.Е. Физико-химические свойства зернистых и порошкообразных химических продуктов. М. - Л.: Изд-во АН СССР, 1947. - С.152). Недостатками такого способа измерения плотности являются невозможность определения циклометрической плотности вещества, а также отсутствие единства процесса измерения.

Известен способ измерения плотности путем измерения массы и объема вещества, позволяющий измерять пикнометрическую плотность вещества (Макаров Ю.И. Аппараты для смешивания сыпучих материалов. М.: Машиностроение, 1973. - 216 С.). В таком способе осуществляют взвешивание пробы вещества, после чего определяют его объем путем погружения в сосуд с жидкостью и фиксации объема вытесненной веществом жидкости. После измерения массы mв и объема Vв вещества определяют плотность ρв вещества из отношения ρв=mв/Vв.

Основной недостаток такого способа состоит в том, что он неприменим для измерения плотности пористых и сыпучих материалов, не допускающих смачивания какой-либо жидкостью.

Наиболее близким по технической сущности является способ измерения плотности (Кивилис С.С. Плотномеры. М.: Энергия, 1980. - С. 156), состоящий в том, что измерительную емкость с контролируемым веществом заполняют газом, и об объеме судят по изменению абсолютного давления в ней, а плотность определяют делением массы на полученный объем.

Недостатками способа, принятого за прототип, являются отсутствие единого измерительного процесса и невысокая точность, обусловленная влиянием изменения атмосферного давления на результат измерения.

Технической задачей изобретения является повышение точности измерения плотности сыпучих веществ и твердых тел различной формы, а также обеспечение оперативности контроля за счет использования единого измерительного процесса.

Поставленная техническая задача достигается за счет того, что измеряют изменения давлений в измерительной емкости до и после помещения в нее контролируемого вещества при изменении объема измерительной емкости на заданную величину пропорционально массе вещества и по отношению изменений давлений судят о плотности вещества.

На чертеже представлена схема устройства, реализующего способ измерения плотности.

Устройство содержит емкость 1 с контролируемым веществом 2, к верхней части которой присоединен цилиндр 3 с поршнем 4 и подключен измеритель давления 5.

Сущность способа заключается в следующем.

Изменяют объем изолированной измерительной емкости 1 на величину ΔV=kmв, где k - коэффициент пропорциональности, mв - масса контролируемого вещества, путем перемещения поршня 4 и измеряют изменение давления ΔP1 манометром 5.

После этого в измерительную емкость 1 объемом V1 помещают контролируемое вещество 2 с объемом Vв, изолируют объем измерительной емкости 1 и изменяют его на величину ΔV=kmв. Затем измеряют изменение давления ΔP.

Определяют отношение давлений ΔP/ΔP1, по значению которого судят о плотности контролируемого вещества 2.

Согласно уравнению газового состояния

где Pатм - начальное давление в измерительной емкости 1; θ - масса газа в измерительной емкости 1; R - газовая постоянная; T - температура газа в измерительной емкости 1.

После сжатия газа в емкости 1, путем перемещения поршня 4 на величину Δh, ее объем уменьшится на величину ΔV, а начальное давление увеличится на величину ΔP. Таким образом, состояние газа будет описываться уравнением

При условии постоянства величин θ, R и T из (1) и (2), согласно закону Бойля-Мариотта, получаем

Из уравнения (3) следует, что

С учетом ΔV=kmв уравнение (4) примет вид

или

В правую часть уравнения (5) входит атмосферное давление, изменение которого вызывает дополнительную погрешность. Исключить влияние давления Pатм на результат измерения можно следующим образом.

Если газ в измерительной емкости 1 до помещения в нее контролируемого вещества 2 сжать путем перемещения поршня 4 на заданную величину ΔV1, то согласно закону Бойля-Мариотта состояние газа в пустой измерительной емкости 1 до и после сжатия можно представить в виде

откуда

Подставляя (6) в (5), получим

откуда при условии ΔV1=ΔV=kmв

Выполнив преобразования в уравнении (7), получим

Преимуществом способа является то, что плотность оценивается по результатам измерения массы и объема контролируемого вещества в едином измерительном процессе, а также исключено влияние изменения атмосферного давления на результат измерения.

Похожие патенты RU2399904C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ 2013
  • Мордасов Михаил Михайлович
  • Мордасов Денис Михайлович
RU2540247C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ 2009
  • Мордасов Михаил Михайлович
  • Мордасов Денис Михайлович
  • Дмитриева Анна Робертовна
RU2398213C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ 2002
  • Мордасов Д.М.
  • Мордасов М.М.
RU2247964C2
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ 1999
  • Мордасов Д.М.
  • Мордасов М.М.
  • Булгаков Н.А.
RU2176078C2
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ 1999
  • Мордасов Д.М.
  • Мордасов М.М.
  • Булгаков Н.А.
RU2162596C2
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПЛОТНОСТИ 2013
  • Мордасов Михаил Михайлович
  • Мордасов Денис Михайлович
  • Дивин Александр Георгиевич
  • Балабанов Павел Владимирович
RU2534379C1
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПЛОТНОСТИ 2014
  • Мордасов Денис Михайлович
  • Мордасов Михаил Михайлович
RU2554294C1
СТРУЙНЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ 2008
  • Мордасов Денис Михайлович
  • Мордасов Михаил Михайлович
  • Епифанов Сергей Викторович
RU2375694C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ГАЗА 2015
  • Мордасов Денис Михайлович
  • Мордасов Михаил Михайлович
  • Савенков Александр Петрович
RU2589454C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ 2000
  • Мордасов Д.М.
  • Мордасов М.М.
  • Булгаков Н.А.
RU2179712C2

Реферат патента 2010 года СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к пневматическим способам измерения плотности твердой фазы гетерогенных систем, например, сыпучих материалов и твердых тел неправильной формы, и может найти применение в различных отраслях промышленности. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения плотности сыпучих веществ и твердых тел различной формы, а также обеспечение оперативности контроля за счет использования единого измерительного процесса. Способ измерения плотности реализуется путем определения массы контролируемого вещества и помещения его в измерительную емкость, уменьшения ее объема и измерения изменения давления заключается в измерении изменения давлений в измерительной емкости до и после помещения в нее контролируемого вещества при изменении объема измерительной емкости на заданную величину пропорционально массе вещества. По отношению изменений давлений судят о плотности вещества. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 399 904 C1

Способ измерения плотности путем определения массы контролируемого вещества и помещения его в измерительную емкость, уменьшения ее объема и измерения изменения давления, отличающийся тем, что измеряют изменения давлений в измерительной емкости до и после помещения в нее контролируемого вещества при изменении объема измерительной емкости на заданную величину пропорционально массе вещества и по отношению изменений давлений судят о плотности вещества.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2399904C1

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ 1999
  • Мордасов Д.М.
  • Мордасов М.М.
  • Булгаков Н.А.
RU2162596C2
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ 1999
  • Мордасов Д.М.
  • Мордасов М.М.
  • Булгаков Н.А.
RU2176078C2
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ 2002
  • Мордасов Д.М.
  • Мордасов М.М.
RU2247964C2
DE 4315455 A1, 17.11.1994
Устройство для циклового программного управления 1982
  • Стродс Валдис Язепович
  • Крашевскис Валдис Петрович
  • Ролов Михаил Песахович
SU1084738A1

RU 2 399 904 C1

Авторы

Мордасов Михаил Михайлович

Мордасов Денис Михайлович

Дмитриева Анна Робертовна

Даты

2010-09-20Публикация

2009-05-20Подача