СПОСОБ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ВЗВЕШИВАНИЯ ТВЁРДЫХ ТЕЛ Российский патент 2017 года по МПК G01N9/08 

Описание патента на изобретение RU2629910C9

Изобретение относится к технике гидростатического взвешивания для определения плотности твердых тел, оборудования для его реализации и может быть использовано для определения плотности твердых тел в различных отраслях техники.

Известен способ гидростатического взвешивания тела для определения плотности тела по патенту WO №9324821 (А1)-1993-12-09, который включает погружение тела в бассейн с водой, уравновешивание тела специальными грузами до состояния плавания без погружения или всплытия, определение силы всплытия тела и грузов для достижения гидростатического состояния, определение массы тела и грузов. По полученным данным известный способ расчета позволяет определить плотность тела. Способ низко технологичен, поскольку уравновешивания тела достаточно сложно и требует специального оснащения, а погрешность определения плотности при использовании способа значительна.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ гидростатического взвешивания и набора приспособлений для его реализации по патенту СА №1334107 (G01G 5/00), являющийся развитием способа по патенту WO №9324821, в котором специальные грузы заменены заполняемым водой контейнером. Технологичность способа повышается, однако остается недостаточной, а погрешность определения плотности - значительной.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение технологичности взвешивания и точности определения плотности. Технический результат состоит в простоте взвешивания за счет отсутствия специального оборудования и приспособлений, кроме электронных весов для взвешивания, а также в высокой точности определения плотности, которая, в конечном счете, в случае учета всех факторов, определяющих погрешность, зависит только от точности применяемых для взвешивания весов.

Технический результат достигается тем, что в способе гидростатического взвешивания твердого тела для определения его плотности, включающем определение массы тела, погружение тела в емкость с рабочей жидкостью, уравновешивание тела до достижения гидростатического состояния, определение выталкивающей силы и последующий расчет плотности тела известным способом по отношению его массы к объему, рассчитанному исходя из выталкивающей силы и плотности рабочей жидкости, проводят взвешивание тела на гибкой подвеске, обнуляют показания электронных весов перед погружением тела в емкость с жидкостью, а значение выталкивающей силы определяют по показанию на дисплее весов после погружения тела в емкость с жидкостью (фигура 1).

Повышение технологичности взвешивания достигается упрощением процесса определения выталкивающей силы, которая в данном случае определяется непосредственно по показанию электронных весов 6 после погружения тела 1, подвешенного посредством гибкой подвески 2, в емкость 3 с рабочей жидкостью 4 (фигура 1, положение 2). Гибкая подвеска 2 обеспечивает уравновешивание тела 1 и достижение гидростатического состояния. В качестве гибкой подвески 2 в зависимости от массы тела могут быть использованы нить, леска, шнур, фал или трос. Гибкая подвеска 2 должна надежно выдерживать массу тела 1 при минимальном объеме подвески 2. Тело 1 на гибкой подвеске 2 закрепляется, например, на штативе 5, установленном на весы 6.

В положении 1 (см. фигуру 1) определяется масса G тела 1, после чего показания весов 6 обнуляются.

В положении 2 после погружения тела 1 в емкость 2 с рабочей жидкостью 4 посредством гибкой подвески 2 обеспечивается достижение гидростатического состояния. Сила натяжения гибкой подвески 2 уменьшается на величину выталкивающей силы F. При обнулении весов 6 перед погружением тела 1 в емкость 2 с рабочей жидкостью 4 и последующим погружением тела 1 в емкость 2 с рабочей жидкостью 4 на дисплее весов высвечивается значение выталкивающей силы F. В случае использования в качестве рабочей жидкости дистиллированной воды (плотность воды без учета температуры равна 1 г/см3) выталкивающая сила тела F по значению соответствует объему тела. Далее известным способом рассчитывается плотность тела.

Точность определения плотности зависит, прежде всего, от точности весов 1. Повышение точности обеспечивается поправками на температуру рабочей жидкости 3 и выталкивающую силу погруженного в рабочую жидкость участка гибкой подвески 5. Погрешность определения плотности уменьшается с увеличением массы и размеров тела.

Способ применим для определения плотности тел неправильной сложной формы и больших размеров.

Пример конкретного применения

Гидростатическое взвешивание цилиндрической компактной заготовки из порошкового алюминиевого сплава САС-1 диаметром 118, высотой 152 мм. Взвешивание проводили в водопроводной воде на электронных весах модели CAS ED-6H. Температуру воды измеряли ртутным термометром ГОСТ 9871 с точностью ±0,1°С. Увеличение плотности водопроводной воды по сравнению с дистиллированной считали равным 0,0002 г/см3. Заготовку на штативе подвешивали с помощью лески диаметром 0,5 мм.

Выталкивающую силу погруженного в воду участка лески длиной 500 мм, объемом ≈0,0985 см3, на которой подвешивали заготовку, не учитывали.

После установки на весах штатива показания весов обнуляли и подвешивали на леске заготовку. Масса заготовки, определенная взвешиванием в положении 1 (см. фигуру 1), составила 4469,6 г. После определения массы заготовки показания весов вновь обнуляли.

Показание на дисплее весов после погружения подвешенной заготовки в емкость с водой (см. фигуру 1, положение 2), т.е.значение выталкивающей силы, составило 1667,6 г. При фактической температуре воды 20,2°С и выталкивающей силе

F=γBB20,2°C×VBB=1667,6 г,

где γBB20,2°C - плотность водопроводной воды при температуре 20,2°С,

VBB - объем водопроводной воды, вытесненный заготовкой,

объем вытесненной заготовкой воды составил 1670,307569 см3, что соответствует рассчитанной плотности заготовки 2,675914 г/см3.

Погрешность рассчитанного в данном примере значения плотности заготовки состоит из погрешности двух взвешиваний и выталкивающей силы погруженного в воду участка лески и составляет 0,0006556 г/см3 (0,0245%).

Пример иллюстрирует возможность применения предлагаемого способа для ускоренного высокотехнологичного упрощенного экспресс-анализа плотности твердого тела значительных габаритов и массы, например, в производственных условиях, с погрешностью не более чем в четвертом знаке после запятой.

Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет без использования специального и аналитического оборудования обеспечить существенное повышение технологичности взвешивания при высокой точности определения плотности.

Похожие патенты RU2629910C9

название год авторы номер документа
СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ И ПОВЕРКИ РАСХОДОМЕРА ГАЗА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2013
  • Качанов Григорий Константинович
  • Кружаев Константин Владимирович
  • Хвостенко Наталья Николаевна
RU2533745C1
СПОСОБ ЗАПРАВКИ ГАЗОМ БАЛЛОНОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ 1993
  • Фролов С.И.
  • Логош О.М.
RU2049956C1
Способ выявления скрытых дефектов и устройство для их обнаружения 2024
  • Ивахненко Александр Геннадьевич
  • Разумов Михаил Сергеевич
  • Гуляев Кирилл Андреевич
  • Беседин Андрей Владимирович
  • Мальцев Олег Николаевич
  • Чаплыгин Роман Евгеньевич
RU2819268C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕМОВ ПОРИСТЫХ ТЕЛ 2013
  • Луньков Александр Евгеньевич
  • Куликова Лариса Николаевна
RU2525931C1
Универсальный прецизионный плотномер жидких сред 2016
  • Осипов Николай Егорович
  • Осипов Андрей Николаевич
  • Тимохин Александр Александрович
  • Осипов Максим Андреевич
  • Тимохина Ирина Николаевна
RU2663551C2
Способ определения плотности твердых тел и устройство для его осуществления 2019
  • Бирман Алексей Романович
  • Марченко Владимир Валентинович
RU2708714C1
Гидростатические весы 1979
  • Данилин Альберт Петрович
SU798494A1
Способ определения плотности древесины 1975
  • Недосекин Константин Иванович
  • Шляпников Алексей Петрович
SU569897A1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА ОБРАЗЦОВ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ НЕПРАВИЛЬНОЙ ФОРМЫ 1991
  • Довбня Ю.И.
  • Кудяков А.И.
RU2029949C1
Способ определения объема и плотности твердых тел 1986
  • Попов Михаил Леонидович
  • Торопин Сергей Иванович
  • Щелкин Алексей Петрович
  • Жеглова Нина Борисовна
SU1420465A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 629 910 C9

Реферат патента 2017 года СПОСОБ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ВЗВЕШИВАНИЯ ТВЁРДЫХ ТЕЛ

Изобретение относится к способу гидростатического взвешивания твердого тела для определения его плотности, включающему в себя определение массы тела, погружение тела в емкость с рабочей жидкостью, уравновешивание тела до достижения гидростатического состояния, определение выталкивающей силы и последующий расчет плотности тела по отношению его массы к объему, рассчитанному исходя из значений выталкивающей силы и плотности рабочей жидкости. Способ согласно настоящему изобретению отличается тем, что проводят взвешивание тела, подвешенного на гибкой подвеске, обнуляют показания электронных весов перед его погружением в емкость с жидкостью, а значение выталкивающей силы определяют по показанию на дисплее весов после погружения тела, подвешенного на гибкой подвеске, в емкость с жидкостью. Технический результат – повышение технологичности и точности способа гидростатического взвешивания твердых тел. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 629 910 C9

Способ гидростатического взвешивания твердого тела для определения его плотности, включающий определение массы тела, погружение тела в емкость с рабочей жидкостью, уравновешивание тела до достижения гидростатического состояния, определение выталкивающей силы и последующий расчет плотности тела по отношению его массы к объему, рассчитанному исходя из выталкивающей силы и плотности рабочей жидкости, отличающийся тем, что проводят взвешивание тела на гибкой подвеске, обнуляют показания электронных весов перед его погружением в емкость с жидкостью, а значение выталкивающей силы определяют по показанию на дисплее весов после погружения тела в емкость с жидкостью.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2629910C9

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
С.М
Кирова, Псков, 2010, с.31-33
Способ определения плотности пористых тел 1980
  • Бабич Борис Наумович
SU898289A1
Прибор для определения плотности твердых тел 1944
  • Самсонов Н.Н.
SU68416A1
Способ определения плотности твердых тел 1973
  • Торопин Сергей Иванович
  • Руденко Антон Тимофеевич
SU479024A1

RU 2 629 910 C9

Авторы

Мироненко Виктор Николаевич

Васенев Валерий Валерьевич

Даты

2017-09-04Публикация

2016-08-08Подача