Поплавковый плотномер жидкости Советский патент 1985 года по МПК G01N9/12 

Изобретение относится к приборам для измерения и регулирования плотности жидких сред и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Цель изобретения - упрощение конструкции и снижение стоимости плотномера за счет обеспечения возможности совмещения функций термокомпенсатора и вторичного прибора автоматическим электронным уравновешенным мостом.

На фиг. 1 показан общий компановочный вид поплавкового плотномера жидкости с дистанционным преобразователем перемещения, противодействую щим устройством типа рычажно-грузовы весов и вторичным прибором в виде автоматического электронного у1)авновешенного моста (типа КСМ) J на фиг.2электрическая схема плотномера с дистанционным преобразователем перемещения ферродинамического типа (ПФ) и автоматическим электронным У1)авновешенным мостом; на фиг. 3 - электрическая схема плотномера с дистанционным преобразователем перемещения сельсинного типа (ПС)i на ифг. 4 электрическая схема соединения плотномера с дифференциально-трансформаторным преобразователем перемеще- ния (ПД) с пружинным уравновешивающим устройством и автоматическим электронным уравновешенным мостом.

Поплавковый плотномер жидкости состоит.из поплавка 1 (фиг. 1), подвешенного с помощью троса 2 к правом плечу коромысла рычажных весов 3, к левому плечу подвещен груз 4 У1эавновешивающий поплавок при среднем Значении плотности контролируемой жидкости 5 в измерительном диапазоне К оси 6 призмы весов жестко прикреплен рычаг 7, расположенный к коромыслу весов 3 под углом 90 и несущий противодействующий груз 8. Ось призмы весов также жестко соединена с осью 9 рамки ферродинамического дистанционного преобразователя 10 или с осью ротора сельсинного дистанционного преобразователя ПС по бессекторной передаче при помощи П-образной скобы 11. К вторичному прибору типа автоматического электронного уравновешенного моста 12 подключены ферродинамический преобразователь перемещения ПФ (или сельсинный преобразователь ПС) 10. Термосопроти ление 13 погружено в контролируемую жидкость рядом с поплавком 1. Рычажная система весов и ферродинамический преобразователь перемещения (типа ПФ или ПС) размещены внутри корпуса 14 для от механических повреждений. На тросе 2 жестко закреплен упор 15, который, упираясь в дно корпуса 14, предохраняет движущиеся части: рамку ферродинамического преобразователя или ротор сельсинного преобразователя и рычажные весы от чрезмерных перегрузок со стороны поплавка 1, когда он находится в воздухе при отсутствии жидкости. При погруженном в жидкость поплавке 1 упор 15 не доходит до дна корпуса 14 и не создает препятствий нормальной работе плотномера.

При средней плотности жидкости и ее температуре 20 С коромысло весов 3 находится в горизонтальном положении, а рычаг 7 расположен вертикально, т.е. уголС1; 0. Рамка 16 .ферродинамического преобразователя (фиг. 2), состоящая из нескольких витков, расположена горизонтально, и магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения 17, не пересекает ее витков, поэтому ЭДС в рамке 16 равна нулю. При этом стрелку 18 вторичного прибора устанавливают посредине шкалы при помощи сопротивления Rg, включенного ве второе плечо моста.

При отклонении плотности жидкости от ее среднего значения моменты, создаваемые подъемной силой поплавка 1, уравновешиваются моментами, создаваемыми грузом 8 (фиг, 1), а рамка 1 (фиг. 2) поворачивается на некоторьй угол oi. В рамке 17 индуцируется ЭДС, величина Ер которой определяется уравнением

Ер |г-8е.„,

fo

СО - угловая частота питающего

TOKaj

В - амплитудное значение индукции

е

активная длина провода рамки, пересекаемая магнитным потоком;

г - средний радиус рамки; п - число витков рамки , oi - угол поворота рамки. При постоянных значениях 0, В,6 и п величина индуцируемой ЭДС в рамке прямо пропорт иональна ее углу поворотам , т.е. Ер ).. (2) При повороте рамки 16 от горизонтальной оси (нейтрали) на +20°выход ная ЭДС изменяется от Е, до. Ец,. Фаза наводимой ЭДС изменяется на 180 при переходе рамки 16 через нейтраль. ЭДС рамки 16 компенсируется напряжением небаланса с индикаторной диагонали электронного автома тического моста. Разница между ЭДС рамки 16 и напряжением небаланса моста, вызванным изменением плотности жидкости, поступает на вход электрон ного усилителя 19, в котором усилива ется и приходит в действие реверсивный двигатель 20. Реверсивный двигатель 20 перемещает ползунок реохорда 2 до момента компенсации. Одновреме но реверсивный двигатель 20 перемещает стрелку 18 моста, шкала которого градуирована в единицах плотности жидкости при 20 С. При неизменной концентрации контролируемой жидкости и при изменении ее температуры возникают температурные изменения плотности, которые компенсируются дополнительным приростом напряжения небаланса моста, создаваемым температурными изменениями термосопротивления 13. Например, при постоянной концентрации контролируемой жидкости, но при увеличении ее температуры стрелка 18 без термокомпенсации переместилась бы к нижнему, пределу шкалы на п делений за счет температурного уменьшения плотности. В плотномере с термокомпенсацией при этих же условиях стрелка 18 не перемещается, так как на этих же п делений она одновременно перемещалась в протиповоложном направлении (к верхнему пределу) в результате температурных увеличений сопротивления термосопротивления 13. Плотномеры с применением сельсинного дистанционного преобразователя и дифференциально-трансформаторного преобразователя работают аналогично.. Методика согласования выходного сигнала дистанционного преобразовав теля и компенсационного напряжения автоматического электронного уравновешенного моста осуществляется следующим образом. По значениям сопротивлений резисторов применяемого автоматического электронного уравновешенного моста, приведенным в его заводской инструкции определяют максимальное напряжение небаланса измерительной схемы моста при перемещений ползунка реохорда 21 от нижнего до верхнего предела шкалы. Максимальное значение выходного сигнала дистанционного преобразователя используемого типа должно бьп-ь равно цо величине максимальному значению напряжения небаланса автоматического электронного моста. Определяют напряжение обмоток возбуж.дения используемого преобразователя или первичной обмотки для дифференциально-трансформаторного преобразователя по значению напряжения выходного сигнала преобразователя., равного пб величине максимальному . напряжению небаланса автоматического электронного моста. По расчетному значению напряжения обмотки возбуждения преобразователя перемещения, которое -обычно меньше напряжения, подводимого к диагонали питания измерительной схемы автоматического электронного моста, определяют баластные сопротивления Rg (фиг. 2 и 3). Определяют сопротивление резистора Rg (фиг. 2,3 и 4), который последовательно включен с термосопротивлением R, при котором стрелка 18 моста находится посредине шкалы, при этом подбирают резистор Ri с. температурным приростом сопротивпения меньшим, чем у. термосопротивпения 13 (фиг. 1) в интервале изменения температуры контролируемой жидкости. Таким образом,обеспечены показания плотности в данном измерительном диапазоне вне зависимости от температуры среды, т.е. на шкале показания приведены к плотности среды при стандартной температуре 20 С.

ПОПЛАВКОВЫЙ ПЛОТНОМЕР ЖИДКОСТИ, содержащий тонущий в жидкости поплавок, жестко связанный с дистанционным преобразователем перемещения и с противодействующим устройством, термосопротивление, погрз жаемое в контролируемую жидкость, включенное в одно из плеч автоматического электронного уравновешенного моста, о тличаю.щийс я тем, что, с целью упрощения конструкции, плотномер снабжен тремя резисторами, первый из которых включен последовательно в об. мотку цепи питания дистанционного преобразователя перемещения, второй параллельно термосопротивлёнию, а третий - последовательнов цепь параллельно соединенных второго резистора и термосопротивления и в одно из плеч автоматического электронного (Л уравновешенного моста, индикаторная диагональ которого соединена с вто,- ричной обмоткой дистанционного пре образователя перемещения.

Фиг.З

S