Плотномер непрерывно движущейся жидкости Советский патент 1984 года по МПК G01N9/04 

11 Изобретение относится к исследованию физико-химических свойств жидкостей и может быть использовано при экспериментах, где требуется определение точных значений плотноети, расхода технологических жидкоетей, например, в химической, пищевой нефтеперерабатывающей промьшшенности Известен прибор для непрерывного измерения плотности жидкости, .состоя щий из измерительного сосуда, поплав ка, дифференциального трансформатора и узла термокомпенсации. Узел термокомпенсации в приборе выполнен в виде сильфона, устройство для измерения перемещения поплавка представляет собой дифференциальный трансформатор, С целью повьшеюш точности измерений поплавок снабжен герметич- ной камерой, заполненной легкорасширяющейся жидкостью, в которую помещен сильфон. Одно из днищ сильфона закреплено на поплавке, а к другому присоединен шток с сердечником дифференциального трансформатора. Вес поплавка расчитан так, что в зависимости от плотности измеряемой жидкости опускается или поднимается, что вызывает перемещение связанного с ним сердечника дифференциального трансформатора, изменение индуктивно ти вторичных обмоток последнего регистрируется вторичным прибором, прибор снабжен термокомпенсатором 1. К недоста.ткам конструкции относят ся сложность, а также невысокие точность и чувствительность измерений. Известно также устройство для измерения плотности жидкости, имеющее две отдельные камеры, в которые поступают контролируемая жидкость и жидкость с известной плотностью, при чем жидкости смещаются с образованием вихря. Совокупность камер образуе плоскую цилиндрическую полость, имеющую канавку, расположенную парал лельно главной оси плотности; и в ее основании датчик,в форме крыла для определения угла линии обтекания. Угол обтекания потока возникает как функция разности сил, возникающих по под действием движения жидкости с различной плотностью. Соответственно, показания датчика (крыла) являются функцией плотности испытуемой жидкости. Зная угол обтекания и плот ность жидкости подаваемой в одну из камер, по известному аналитичес5кому выражению определяют плотность контролируемой жидкости 2j. Недостатки устройства - сложность измерения (необходимость дополнительной жидкости.и пересчета по аналитическому выражению)j влияние различных факторов на результат измерения (скорости потока и механических взвесей, так как забиваются пористые элементы камеры), смешение контроли.руемой и дополнительной жидкостей, что требует повторного разделения жидкостей в технологическом цикле производства. Наиболее близок к предлагаемому плотномер непрерьгоно движущейся жидкости, содержащий корпус, первичный из14еритель, через передаточный механизм подвешенный к струне, охваченной с двух сторон магнитными катушками з. Однако данное устройство не обеспечивает достаточной чувствительности и точности измерений. Цель изобретения - повьш1ение чувствительности и точности измерений. Поставленная цель достигается тем, ч.то в плотномере непрерывно движущейся жидкости, содержащем корпус, первичный измеритель, через передаточный механизм подвешенный к струне, охваченной с двух сторон магнитными катушками, другой конец струны закреплен на неподвижной опоре, передаточный механизм выполнен в виде термобиметаллического коромысла, а первичНЬ1Й измеритель вьшолнен в виде поплавка, имеющего форму аэродинамического крыла. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого прибора, общий вид, на фиг. 2 - то же, вид сверху. Плотномер непрерывно движущейся жидкости включает в себя корпус 1, пневмометрическую трубку 2, сопло 3, подшипники 4 и 5, термобиметгшлическое коромысло 6 (передаточный механизм) , поплавок 7, имеющий форму аэродинамического крыла (первичньй измеритель), .преобразователь 8, регистрирующий прибор 9 а также входящие в преобразователь 8 опору 10, рычаг 11,.электрический изолятор 12, подвижную опору 13, струну 14, корректор 15 нуля, магнитные катушки 16, неподвижную опору 17 и усилитель 8,

Плотномер работает следующим образом.

При протекании по корпусу 1 контролируемой жидкости поплавок 7, имею щий форму аэродинамического крыла, перемещается в плоскости, перпендикулярной движению жидкости. Это движение характеризуется подъемной силой, определяемой, зависимостью

F VUp, (1)

где V - скорость потока, Ц - цир1 ;уляция, р - плотность среды. В процессе измерения форма поплав ка 7 не меняется, что дает возможность считать циркуляцию (Ц) постоянной. При С1;абализадии скорости поТока (V), подъемная сила является функцией плотности жидкости

F f(p) (2)

Поплавок 7 имеющий форму аэродинаьшческого крыла, по центру тяжести шарнирно закреплен с помощью термобиметаллического коромысла 6 к корпусу 1. При отклонении плотности жидкости изменяетсяположение поплав|Ка 7, имеющего форму аэродинамическо го крыла, что приводит к угловому перемещению конца термобиметаллического коромысла 6, связанного с преобразователем 8.

В качестве последнего использован частотный струнный электрический преобразователь. Электрически изолированная струна 14 натянута в попет речном магнитном поле, создаваемом магнитными катущками 16. Один конец струны крепится к неподвижной опоре 17, а второй закреплен на массивной подвижной опоре 13, которая через электрический изолятор 12 связана с рычагом 11. При угловом перемещения термобиметаллического коромысла 6 усилие передается через опору 10 рычагу 11 и соответственно струне 14. При пропускании по струне тока, вследствие взаимодействия последнего с магнитным полем постоянного магнита генерируются поперечные колебания

струны. Частота этих колебаний зависит от натяжения струны, вызываемого изменением плотности жидкости.

Собственная частота поперечных колебаний струны преобразуется усилителем 18 в частоту йеременного тока, фиксируемого регистрируюа(им прибором 9..

Настройка преобразователя 8 производится применением активной длины рычага 11, закрепленного в опоре 10. Начальное значение выходного сигнала устанавливается при помощи корректора 15 нуля (пружины). При измерении осуществляется преобразование силы в частоту колебаний струны, обуславливающее достаточную чувствительность прибора.

Для искТтючения погрешности измере ния вследствие деформации струны 14, жесткость поплавка 7, имеющего форму аэродинамического крыла, с термобиметаллическим коромыслом 6 подбирается с меньшим по сравнению со струной 14 значением. .

Поверхность поплавка 7 в виде аэродинамического крыла исключает оседание взвесей на поплавке 7, тем самым исключая дополнительную погреш ность измерения.

Из выражения (1) следует, что при стабилизации скорости потока при минимальном лобовом сопротивлении поплавка 7 его перемещение определяется плотностью жидкости даже при незначительных значениях последней. Конструкция устройства предусматривает стабилизацию скорости потока. Система стабилизации скорости потока использует зависимость динамического давления от скорости потока среды.

Система стабилизации скорости потока устанавливается до поплавка 7, включает пневмометрическую трубку 2 и сопло 3 с из feняющимcя профилем.

Предлагаемьй плотномер позволяет повысить чувствительность и точность измерений, устранить расходы на разг работку сложных систем регистрации и тёрмокомпенсации.

ПЛОТНОМЕР НЕПРЕРЫВНО ДВИЖУЩЕЙСЯ ЖИДКОСТИ, содержащий корпус, первичный измеритель, через переда.точный механизм подвешенный к струне, охваченной с двух сторон магнитными катушками, отличающийс я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, друго й конец струны закреплен на неподвижной опоре, передаточный механизм вьшолнен в виде термобиметаллического коромысла, а первичный измеритель - в виде поплавка, имеющего форму аэродинамического крыла. (Л t S с

Риг,Ч

П

,t

8