Плотномер Советский патент 1984 года по МПК G01N9/24 

Изобретение относится к приборостроению и может быть применено в химической промышленности для измерения плотности жидких сред. По основному авт.св. № 911220 известен плотномер, содержащий проточную камеру, компенсационный измеритель перепада давления, выход которого соединен с отрицательным входом трехмембранного элемента сра нения, ,и пятимембранный элемент срав нения, первый вход которого соедине с выходом блока термокомпенсации, второй - с линией постоянного давления, третий - с выходом ламинарного дросселя и крайними камерами, четвертый - с входом и линией питания ламинарного дросселя, а сопло - с пневмоемкостью, положительным входом трехмембранного элемента сравнения к через нормально закрытый клапан с атмосферой при этом выход трехмембранного элемента сравнения соединен с входом импульсатора, выход которого соединен с управляющими вхо дами клапанов и элемента памяти, вхо элемента памяти соединен с выходом генератора линейно нарастающего сигн ла и через нормально закрытый клапан с атмосферой, а его выход подключен к выходному каналу устройства. При работе плотномера на ламинарном дрос селе устанавливается перепад давлени пропорциональный температуре и измеряемой жидкости, и переменная пневмо «емкость заполняется воздухом через ламинарный дроссель и сопло пятимембранного элемента сравнения.Одновременно нарастает давление на выходе г нератора линейно нарастающего сигнал При достижении в пневмоемкости и на положительном входе трехмембранного элемента сравнения давления,, равного выходному давлению компенсационного измерителя перепада, подаваемому на отрицательный вход трехмембранного элемента сравнения, срабатывают трех мембранный элемент сравнения и импульсатор. Сигнал сформировавшийся на выходе генератора зарастающего си нала,- запоминается на элементе памя ти и поступает на выход устройства, а давление из пневмоемкости и с выхода генератора стравливается в атмо сферу через открывшиеся клапаны. По еле снятия импульса импульсатора кла паны закрываются и начинается новый цикл измерения l . Однако известный плотномер характеризуется недостаточной точностью измерения, обусловленной тем, что изменение перепада давления на ламинарном дросселе происходит только в результате изменения давления после дросселя. При этом изменяется не только перепад на дросселе, но и среднее по длине дросселя давление, равное полусумме давлений до и после дрос селя, вследствие чего нарушается линейная зависимость между перепадом на дросселе и расходом воздуха . через него и появляется погрешность измерения при колебаниях температуры измеряемой жидкости. Эта погрешность увеличивается при увеличении диапазона изменения температуры. Цель изобретения - повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что в плотномер дополнительно введен второй пятимембранный элемент сравнения, причем его .положительные входы соединены с линией задающего давления, выход и первый отрицательный вход - с линией питания ламинарного дросселя, а второй отрицательный вход - с выходом ламинарного дросселя. На чертеже представлена схема плот.номера. Плотномер содержит проточную камеру 1, в которой на разной высоте установлены мембраны 2 и 3 компенсационного измерителя 4 перепада давления, содержащего рычаг 5, плечи которого связаны с мембранами 2 и 3, пружину 6 установки нуля, преобразователь типа сопло-заслонка, заслонка 7 которого закреплена на рычаге 5, а сопло 8 соединено через дроссель 9 с линией питания, и механически связанный .с рычагом 5 блок 10 обратной связи вход которого соединен с соплом 8 и линией выхода измерителя 4 перепада Г 5 :тройство термокомпенсации выполнено в виде турбулентного дросселя 11, вход которого соединен с линией питания, и помещенного в измеряемую жидкость ламинарного дросселя 12, вход которого соединен с выходом турбулентного дросселя 11, а выход - с атмосферой. Выход турбулентного дросселя 11 является выходом устройства термокомпенсации и соединен с входом пятимембранного элемента 13 сравнения, второй вход которого соединен с линией постоянного давления Р, третий вход - с линией питания и входом ламинарногс дросселя 14, четвертый вход и крайние камеры - с выходом ламинарного дросселя 14, а сопло - с пневмоемкостью 15, входом нормально закрытого клапана 16 и положительным входом трехмембранного элемента 17 сравнения. Отрицательный вход элемента 17 сравнения соединен с выходо компенсационного измерителя 4 перепада давления, а выход - с входом импульсатора 18 с дросселем 19, выхо которого соединен с управляющими вхо дами нормально закрытых клапанов 16 и 20 и элемента 21 памяти, выполненного, например, в виде линии задержки на такт. Генератор 22 линейно нарастающего сигнала состоит из пере менного дросселя 23 и повторителя 24 со сдвигом, глзосая камера которого соединена с линией питания и входом дросселя 23, проточная камера - с вы ходом дросселя 23, а сопло - с входом элемента 21 памяти, выход которого является выходом плотномера, и через нормально закрБ1тый клапан 20 6 атмосферой. Линия питания ламинарного дросселя 14 соединена с выходом второго пятимембракного элемента 25 сравнения, положительные входы которого соединены с линией задающего да ления Pe,cit первьш отрицательный вхо с входом ламинарного дросселя 14, а второй отрицательный вход - с выхо.дом ламинарного дросселя. Плотномер работает следзшщим обра зом. При прохождении измеряемой жидкости через проточную камеру 1 перепад давления по , пропорциональный плотности жидкости, воспринимается мембранами 2 и 3 измерителя 4 перепада-и урАвновешивается усилием, развиваемым блоком 10 обратной связи, в котором устанавливается давление, пропорциональное плотности жидкости,.которое подается на отрицательный вход трехмембранного элемента 17 сравнения. Одновременно на выходе турбулентного дроссе ля 11 устанавливается давление РА, пропорциональное температуреt .жидко сти, которое подается на вход . пятимембранного элемента 13 сравнения, который устанавлива ется в положение равновесия, при котором перепад дав.ления йР на дросселе 14 равен разности давлений Р и постоянного давления Pf, . Так как клапан 16 закрыт, пнепмоемкость 15 начинает заполняться через дроссель 14 и сопло элемента 13 сравнения со скоростью, пропорциональной расходу воздуха, через дроссел.ь 14, а следовательно,и перепаду на нем. Одновременно при закрытом клапане 20 линейно нарастает выходном сигнал Р генератора 22 линейно нарастаклцего сигнала. При достижении, в пневмоемкости 15, а следовательно, и на положительном входе элемента 17 сравнения давления, равного выходному давлению измерителя 4 перепада, срабатывает элемент 17 сравнения и импульсатор 18 выдает единичный импульс давления P,g, длительность которого определяется настройкой дросселя 19. При этом выходное давление Р генератора 22 нарастающего сигнала запоминается элементом 21 памяти и поступает на выход плотномера, а через открывшиеся клапаны 16 и 20 давление из пневмоемкости 15 и выхода генератора, 22 нарастающего сигнала стравливается в атмосферу. После снятия выходного импульса импульсатора клапаны 16 и 20 закрываются и цикл измерения повторяется. При изменении температуры измеряемой жидкости изменяется давление на выходе турбулентного дросселя 11 и на соответствующем входе пятимембранного элемента 13 сравнения. При этом начинает перемещаться мембранный блок элемента 13 сравнения и изменяется давление после ламинарного дросселя 14. Одновременно с изменением давления после ламинарного дросселя 14 .изменяется давление на соответствующем отрицательном входе пятимембранного элемента 25 сравнения, начинает перемещаться его мембранный блок и изменяется давление на его выходе и, соответственно, на входе ламинарного дросселя 14. При этом перепад давления на дросселе 14 формируется путем изменения давления как после дросй тя, так.и перед ним. Например, при падении давления после дросселя давление перед ним возрастает,на такзто же величину. Элементы 13 и 25 сравнения устанавливаются в такое положение равновесия. при котором перепад на дросселе 14 равен разности давлений Pj, и Р. , а полусумма давлений до и после дросселя 14 равна величине задающего давлсния Ра,ад , подаваемого на положительные вхоДы элемента 25 сравнения. Это обеспечивает постоянное значение сре него абсолютного давления на ламинар ном дросселе и, соответственно, линейную зависимости расхода воздуха (через дроссель 14 от перепада и температуры жидкости, что исключает погрешность от изменения среднего абсолютного давления на ламинарном дросселе. Давление Р„ на выходе измерителя перепада давления 4 пропорционально плотности жидкости при температуре измерения р. , т.е. и и I ) - коэффициент пропорциональности. Давление Р. на вьпсоде турбулент ного дросселя 11 пропорционально тем пературе жидкости t , т.е. Pl 4t, (2) где - коэффициент пропорциональПерепад давления ЛР на дросселе равен разности давлений Р, и Р . и может быть определен по уравнению uP P,-Pt Pn-ktt/ (3) Расход q воздуха через ламинарный дроссель 14 может быть определе по уравнению Пуазейля 1 dpcp&p / i Bpj-eRT где (3 и - диаметр и длина дросселя перепад, давления на дросселе 14 j среднее по длине дросселя абсолютное давление, вязкость воздуха, газовая постоянная воздуха, Т - температура воздуха. Так как среднее по длине дросселя 14- абсолютное давление однозначно определяется величиной задающего давления , то Рср const, . уравнение (4) может быть записано в следующем виде: G k,bP, (5) где К, - коэффициент пропорциональ ности, определяемый парам рами дросселя 14. л Интервал времени с , за который давление в пневмоемкости 15 возраст ет до величины P , при котором происходит срабатывание элемента 17 ср авнения, определяется по уравнению где объем пневмоемкости 15. После подстановки (1), (2), (3) и (5) в уравнение (6) получают, что JnPiV КЛР«-Ч) При наладке плотномера устанавливается величина постоянного давления ч().: Тогда уравнение (7) может быть записано в следующем виде:. где R - коэффициент объемного расширения жидкости. Выходной сигнал плотномера равный запоминаемому в момент времени 2 выходному сигналу генератора 22 .линейно нарастающего давления, пропорционален величине - и определяется поуравнению РВЫХРГ КГС, (9) где Kf- коэффициент пропорциональности, определяемый параметрами дросселя 23 и перепадом на нем. После подстановки (8) в (9) получают, что (t-2br 1-B(t-2of Pv где р - плотность жидкости, приведенная к нормальным условиям (), (Ь constK.Xt оэффициент пропорциональности. Таким образом, как видно из уравнеия (10), выходной сигнал плотномера рямо пропорционален искомому зна711005378

чению плотности жидкости, приведен-рассола, подаваемого на электролиз,

ному к нормальным условиям, и неПрименение плотномера обеспечивает

зависит от ее температуры.точность регулирования плотности расПлотномер применяют в производ-5 путем предотвращения режимов растве хлора и каустика по ртутномуботы, сопровождающихся взрывоопасныметоду для определения плотности и концентрациями водорода в хлоре. сола и повышение безопасности работы

ПЛОТНОМЕР по авт.св.№ 911220, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерений., он дополнительно содержит второй пятимембранный элемент сравнения, положительные входы которого соединены с линией задающего давления, выход и первый отрицательный вход - с линией питания ламинарного дросселя, а второй отрицательный вход - с выходом ламинарного дросселя.