Плотномер жидкости Советский патент 1983 года по МПК G01N9/22 

Изобретение относится к контрольно изк(рнтельяым приборам, а именно к плотномерам жидкости поплавкого типа и может применение в системах автоматизаиии в xHNni ecKOH, нефтехимической, пищевой.и других o:pscjTHx прогмгпшленности.

Известен поплавковый плотномер, автомгхтическн измеряющий плотность контролируемой жидкости и преобразуюю,ий изменение этой -плотности в аналоговый выходной сигнал (пнеаматический. электрический или др. , Плотгюмеры содержат проточные камеры с расположенными в них поплавками и рычажные снстеьгы, соединяющие поплавок с устройством преобразования усилия в выходной сигнал | Ij ,

Недостатком его являетсй невысокая точность измерения,

Налболее близким по технической сущности к предлагаемо ту является ппотномер,, содержаний корпус в виде проточной камеры с входным и выходным штуцерами, чувствительный элемент в виде цилиндрического поплавка с сильгпонамН;. заполненного эталонной жидкостью5 входные и выходной холлекторь:, направляющие поток конт ролкруемой 1сидкости равномерно вдоль поплавка, и пнезмосиловой преобразонатель.

Плотномер предназначен для измерения плотности лаздкости, циркулирующей через его проточзпло камеру, и для преобразования результата измерения в аналоговый выходной сигнал давление сжатого возр,уу:а в диапазоне 0,-2-КО кгс/см2 2 .

Недостатком такого плотномера является значительная погрешность,, вызьваемая динамическим воздействием потока контролируемой жидкости на

поплавок,.

I

Погрешность объясняется тем, что кольдев ге входные коллекторы плотномера, имеюг.ие по периметру отверстия, обращены в сторону поплавка и направляют поток жидкости вдоль последнего, форма поплавка не является идеальной: он имеет на ср1лъфоны и переходные элементы уступы) к Ним. При увеличении расхода жидкости через плотномер поток жидкости павихряется в зоне гоЛров сильфонов и переходных уступов поплавка, вызывая при высокой чувствительности плотномера (при преде;те измерения изменения плотности жидкости, равном &р

0j02 г/см значительную пульсацшо выходного сигнала, достигающую величины /0-80% от шкалы прибора.

Цель изобретения - повьт;ение точ5 ности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что между торцовыми поверхностят-ш погшавка и кольцевыми коллекторами устаповлень) экраны, образующие по пе- 10 риметру с внутренними поверхностями корпуса кольцевые щелевые зазоры, над поплавком установлены дополнительные коллекторы с отверстиями, обрап,енными в сторону поплавка, и регули15 pyющи fи заслонками, а отверстия выпалненные по периметру кольцевых коллекторов, обращенных в противоположн по от поплавка сторону.

На фиг. 3 представлен плотномер 20 жидкости, продольный разрез; на фит.2 - вид А на фиг. 1,

Корпус плотномера 1 и закрепленные на нем кожухи образуют проточную камеру плотномера, герметич5 ность которой обеспечивается прокладками 4 и стяжными болтами. В Точной камере расположен чувствительный элемент - поплавок 5, соединенный штоком 6, именйцим разделительный ,„ снльфон, с преобразователем 7 усилия .в выходной сигнал.

Входной штуцер 8 корпуса 1 соединен с распределительным коллектором 95 противоположные концы которого соединены с кольцевыми входными кол лекторами 10, имеющими с противоположной поплавку 5 стороны ряд отверстий П по периметру, К кольцевым коллекторам 10 в верхней их части, со стороны поплавка 5, присоединены корректирующие коллекторы 12, имею щие ряд обращенных в сторону поплавка 5 отверстий 13, На корректирующих коллекторах 12 расположены передвижные пружинные заглушки 14. К корпусу 1 приварены кольцевой выходной коллектор 15, иь еющий расположенные с двух сторорг по периметру отверстия 16 и выходной штуцер 17. Между попл.;шком 5 и входными коль0 п. коллекторами 10 установлены экраны 18, образующие с внутренними поверхностями -кожухов 2 и 3 щелевые зазоры 9.

Принцип действия плотномера основан на пневматической силовой компенсации, при которой равнодействуьзDiee усилие от воздейстрия на погруженный в кснтролпруемуК жидкое т j, поплавок выталкивающей сиг:ы и веса по плавка уравновешивается усилием,раз виваемым выходным давлением плотномера в сильфонах обратной связи пре образователя усилия в выходной сигнал. 11реобразоватгль усилия в выходной сигнал плотномера преобразует изменение плотности контролируемой жидкости в аналоговый выходной сигнал - давление сжатого воздуха в диапазоне 0,2-1,0 кгс/см. Плотномер работает следующим образом. Контролируемая жидкость через входной штуцер 8 поступает в распределительный коллектор 9, в котором распределяется на два симметричных потока. Из коллектора 9 жидкость поступает в кольцевые коллекторы 10, из которых через отверстия 11 выходит в полости,-ограниченные донышками кожухов 2 и 3 с одной стороны и экранами J8 с другой стороны. Из этих полостей жидкость через щелевые кольцевые зазор 19, омывая поплавок 5 поступает через отверстия 16 в выходной коллектор 15 и входной штуцер 17. При неизменном контролируемом плотномером параметре (плотности жидкости) устанавливается равновесное состояние кинематической системы плотномера и его выходной сигнал устанавливается соответствующим пло ности контролируемой жидкости. При изменении плотности контроли руемой жидкости установившееся равновесие нарушается, изменяется результирукщее усилие (разность между погружающей - весом поплавка и выталкивающей силами и кинематическа система плотномера перемещается в но вое положение, при котором выходной сигнал Pgu. будет соответствовать новому значению плотности жидкости. Контролируемая жидкость, протекаю щая через проточную камеру плотномег ра, имеет непостоянную скорость перемещения, так как количество жидкости, протекающей через плотномер, может изменяться в широких пределах расход жидкости через плотномер может иметь любые значения от О до 420 л/ч. Такое непостоянство расхода жидкости через плотномер и значительные величины скорости потока жидкости при максимальных расходах на известных платномерах приводили к значительной пульсации выходного сигнала и недопустимо большой погрешности . В плотномере динамическое воздействие потока контролируемой жидкости на поплавок (а следовательно, и на выходной сигнал) плотномера сведены к минимуму за счет четкого регламентирования направления движения этого потока. Струи жидкости, выходящие через отверстия 11 кольцевых коплекторов, направлены в обратную сторону, на доньшжи кожухов 2 и 3. Экраны 18 не дают бурлящему потоку жидкости двигаться на поплавок, а заставляют его (поток) равномерно распределяться через кольцевые щелевые зазоры 19. Организованный ламинарный поток жидкости спокойно омывает поплавок, практически не вызывая его перемещения. Вследствие того, что общее направление движения жидкости через плотномер осуществляется снизу вверх (входной штуцер 8 - внизу, выходной штуцер 17 - вверху), в проточной камере создается небольшой восходящий поток жидкости, который пытается несколько приподнять поплавок. Для компенсации влияния этого восходящего потока жидкости на поплавок в плотномере и используются корректирующие коллекторы 12, в которые поступает часть потока контролируемой жидкости. Проходя через отверстия 13, направленные в сторону поплавка, струйки жидкости создают на поплавок воздействие, обратное действию указанного выше восходящего потока жидкости и компенсируют влияние последнего на поплавок. Так как величина влияния восходгщего потока жидкости на поплавок в различных образцах плотномера может быть различной из-за отличия плотномеров друг от друга за счет допусков на размеры деталей и узлов, на корректирующих коллекторах 12 расположены пружины-заглушки 14, перемещением которых изменяют количество отверстий 13, пропускающих поток жидкости. Таким образом регулируют (уменьшают до наименьшей) по.грешность от динамического воздействия потока жидкости на поплавок, а значит и на выходной сигнал плотномера.

Si/ffA

fS

Фиг.1

ПЛОТНО№Р ЖИДКОСТИ, содер жащий корпус в виде проточной каме с входным и выходным штуцерами, входной и выходной коллекторы, кол цевые коллекторы с отверстиями по периметру, чувствительный элемент в виде поплавка с сильфонами, устройство преобразования усилия в выходной сигнал, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений между торцовыми поверхностями поплавка и кольцевыми коллекторами установлены экраны, образующие по периметру с внутренними поверхностями корпуса кольцевые щелевые зазоры, над поплавком установлены дополнительные коллекторы с отверстиями, обращенными в сторону поплавка и регулируюгщми заслонками, а отверстия, выполненные по периметру кольцевых коллекторов, обращены в противоположную от поплавка сторону.