Концентратомер жидких сред Советский патент 1984 года по МПК G01N9/36 

Изобретение относится к прибора для измерения концентрации жидких сред, имеющих нелинейную зависимос между концентрацией, плотностью и температурой и содержащих в своем составе газовую фазу, т.е. загазированных жидких сред. Известно устройство для измерения физико-химических характеристик загазированных жидких сред, в котором анализируемая среда непрерывно проходит через дегазатор,освобождаясь от газа, и дальше поступает на измеритель физико-химических характеристик любого типа DIJ. Однако устройство не обеспечивает возможность измерения с достаточ ной точностью концентрации загазированных растворов. Известен также концентратомер, содержащий проточный сосуд с постоя ным уровнем слива, сильфонный попла вок, соединенный с системой соплозаслонка, пьезометрическую трубку, одним концом укрепленную на нижней части поплавка, а другим через гибкий ашанг, сообщенный с пневмопреобразователем, и через дроссель сое диненную с источником питания терми чески закрытого баллона, укрепленного внутри проточного сосуда, причем .поплавок разделен на две герметичные камеры, одна из которых нижняя, заполнена раствором с кон.центрацией, превышающей максимально замеряемую концентрацию, а другая верхняя, заполнена раствором с кон центрацией, меньшей минимально замеряемой, при этом верхняя камера .через гибкий шланг сообщена с баллоном через трубку, пoгpyжeннs o в раствор той же концентрации, что и в верхней камере, а с помощью пневмотрубки баллон соединен с входом усилительного звена сопло-заслонки С2}. Недостатком данного концентратомера является низкая точность измерения при широком диапазоне измеряемых концентраций. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является концентратомер, содержащий входной штуцер, проточный сосуд с постоянным уровнем слива, в котором установлены приемная трубка, датчик тем пературы и : пьезометрйчвская труб-ка, функциональный блок, входы которого соединены с датчиком температуры, пьезометрической трубкой и линией питания воздухом, а выход с показывающим прибором, дегазатор испытуемой среды С ЗНедостатком известного концентра тора является недостаточная точност измерения концентрации, обусловленная неполнотой дегазации анализируе мой среды, что непосредственно влия на измеряемое значение плотности, а следовательно, приводит к искажению выходных показаний в целом. Целью изобретения является повышение точности измерений путем улучшения степени дегазации испытуемой среды. Указанная цель достигается тем, ЧТО в концентратомере, содержащем входной штуцер, проточный сосуд с постоянным уровнем слива, в котор ом установлены приемная трубка, датчик температуры и пьезоэлектрическая трубка, функциональный блок, входы которого соединены с датчиком температуры, пьезоэлектрической.трубкой и линией питания воздухом, а выход - с показывающим прибором, дегазатор испытуемой среды, дегазатор установлен между входным штуцером и приемной трубкой и выполнен в виде двух коаксиально расположенных цилиндров, один из которых, внутренний, снабжен цилиндрической втулкой, снабженной спиральными канавками на ее боковой поверхности для прохода испытуемой среды, и отверстиями для прохода жидкости и газа, расположенными в нижней боковой стенке внутреннего цилиндра под углом 45-60 по направлению движения испытуемой среды, причем расстояние от первого отверстия внутреннего цилиндра по ходу жидкости до его входного торца не менее 0,5 диаметра приемной трубки, а сумка их площадей не менее чем в 10 раз больше суммы площадей сечения спиральных канавок. Кроме того, отношение диаметра внешнего цилиндра к ;диаметру приемной трубки равно 1,0-1,5, расстояние от выходного торца внешнего ци-. линдра до внутренней стенки приемной трубки не более О,.25 диаметра приемной трубки. Увеличение степени дегазации анализируемой жидкости непосредственно в измерительном блоке концентратомера, достигаемое предлагаемой конструкцией, сводит к минимуму ошибку измеряемой плотности контролируемого продукта, что позволяет .повысить точность работы концентратомера в целом. Благодаря этому повышается надежность и расширяется область применения концентратомера в замкнутых системах автоматического регулирования и управления технологическими процессами производств. На фиг. 1 изображена структурная схема концентратомера; на фиг. 2 конструкция дегазатора жидкости, встроенного в измерительный блок концентратомера. Концентратомер имеет входной штуцер 1, проточный сосуд 2 с постоянным уровнем слива, в котором установлены приемная трубка 3, датчик 4 температуры и пьезоэлектрическая трубка 5. В верхней части приемной ; трубы 2 имеется отверстие 6 для вы|хода газа в сливную емкость 7. В нижней части сливной емкости 7 установлена сливная труба 8, а в верХ ней - газоотводная трубка 9.

Датчик температуры и пьезоэлектрическая трубка 5 соединены соооответствующими входами функционального блока 10, к которому также подключена линия питания воздухом, ,а выход его - с вторичным прибором. Между входным штуцером 1 и прием;ной трубкой 3 установлен дегазатор

11анализируемой жидкости, вьтолненный в виде двух коаксиально расположённых цилиндров 12 и 13, один

;из которых, внутренний цилиндр 12, Снабжен цилиндрической втулкой 14, снабженной спиральными канавками 15 Спиральные канавки 15, нарезанные н втулке 14 под углом .«-4., образуют входные 16 и выходные 17 отверстия. В нижней боковой стенке внутреннего цилиндра 12 имеются ряд отверстий 18, расположенных под углом 45-60 по направлению движения анализируемой среды. Причем расстояние от первого отверстия внутреннего цилиндра по ходу жидкости до его входного торца не менее 0,3 диаметра приемной трубки, а сумма их площадей не менее чем в 10 раз больше суммы площадей сечения спиральных канавок, расстояние от выходного торца внешнего цилиндра до внутренней стенки приемной трубки не более 0,25 диаметра приемной

трубки : D,.

Концентратомер работает следующим образом.

Анализируемая жидкость с растворенными в нем газами через входной штуцер 1 непрерывно подается во . внутренний цилиндр 12 дегазатора 11 жидкости и через входные отверстия 16 попадает в каналы, образованные внутренней поверхностью цилиндра

12и спиральными канавками 15 цилиндрической втулки 14. Далее общий поток анализируемой жидкости делится на несколько отдельных струек, которые, проходя по спиральньм каналам внутреннего цилиндра 12 приобретают устойчивое вращательное движение. После этого струйки анализируемой жидкости, выходя из выходов 17 спиральных каналов, под действием центробежных сил, как более тяжелые, оттесняются к периферии, т.е. к внутренней стенке цилиндра 12. Продолжая вращение, част жидкости разбивается в брызги отверстиями 18, вылетая через эти отверстия, а другая часть разбива тся о внутреннюю стенку приемной

трубки 3. При этом оставшийся в жидкости газ освобождается и через отверстие 6 приемной трубки 3, сливную емкость 7 и газоотводную трубку 9 отводится в атмосферу. К нему же

присоединяется часть газа, скапливающаяся в цилиндре 12, а дегазированная жидкость собиршощаяся в нижней части цилиндра 13, сливается в приемную трубку 3 и поступает

Q 9 проточинй сосуд 2. Далее жидкость сливается в емкость 7 и через трубу 8 выводится на дренаж.

к функционгшьнсолу блоку 10 подгиот воздух питания и в соответствии с

2 принципом работы концентратомера, основанном на непрерывном измерений плотности и температуры анализируемой жидкости, значения которых в виде пневматических сигналов подают в вычислительное устройство,

формируется сигнал, пропорциональный концентрации раствора.

выходе концентратомера формируется пневматический сигнал, рав. ный

«,Р.-с,Р, ; (1)

вых

f (1

где «;, , «tj , «3 , « - постоянные 0коэффициенты.

Формулы (l) и (2) выражают функциональную зависимость между концентрацией анализируемой жидкости Pativ ее плотностью и температу5 . . .

Уравнение (1 ) справедливо при Pt Р уравнение (2} - при

Pt р

Между значениями величин 0 Рр и Р концентрацией установлена

зависимость ав

к-и о

0.8 , (3)

.

5 р «0,,8 ; (4)

Гммкс Гмин

JMMKC IА мак.с

0,8 , (-г;

где К, , МйИ максимальное и минимальное значения конструкции анализируемой жидкости;

Р, р - максимальное и миMdKc мин iifwi4 нимальное значения

плотности;

«аксч мии

- максимальное и минимальное значения температуры анализируемой жидкбсти. Использование предлагаемой конструкции дегазатора обеспечивает максимйльное выделений растворенного

газа за счет закручивания потока анализируемой жидкости и его разбиения. Соблюдение указанных соотношений между диаметром внешнего цилиндра и приемной трубки, площадями сечений каналов и отверстий для прохода жидкости и расстояния от отверстия до торца цилиндрической

втулки искл4очаёт повторное смешивание вьвделенного газа с жидкостью.

Использование предлагаемого концентратора позволяет расширить область йрименения -и надежность замкнутых систем автоматического регулирования и управления технологическими процессами..

иг.1 .

Д/Х

/ / /// /

7Г jtN

Жидкость /в

ч

Фtlг.Z