Вибрационный погружной плотномер жидкости Советский патент 1986 года по МПК G01N9/04 

.1

Изобретение относится к вибрационным плотномерам и может найти применение для измерения плотнЬсти р&створов в аппаратах технологических процессов различных отраслей промышленности, в том числе химической, пищевой, фармацевтической, обогатительной.

Цель изобретения - повьшение точности измерений за счет компенса- ции температурной погрешности в чув- ствительнЬм элементе плотномера.

На фиг. 1 представлена схема пред:- лагаемого устройства; на фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг.З - се- чение Б-Б на фиг. I; на фиг.А и 5 - диаграммы температурных деформаций стержня.

Чувствительный элемент состоит из лопатки 1, укрепленной на конце уп- ругого стержня 2, второй конец которого установлен в отверстие 3 днища 4 корпуса 5. В корпусе установлены также системы возбуждения 6 и 7 и съема 8 и 9 колебаний, обеспечиваю- щие колебания стержня в двух плоскостях. Системы возбуждения и съема включены в цепь усилителей 10 и 11 п по схеме автогенератора. Выходы усилителей 10 и 11 подключены к входам смесителя 12 частот, выход которого через низкочастотный фильтр 13 подключен к частотомеру 14. Стержень выполнен с нечетным числом слоев, например тремя 15-17, причем крайние слои 15 и 17 изготовлены из материала с температурным коэффициентом линейного расширения,отличным от темп«ратурного коэффициента линейного расширения материала цент- рального слоя. Сечение стержня симметрично оси 0 О, и относительно оси , лежащих в плоскостях колебаний стержня.

Плотномер работает следующим образом.

Стержень 2 вместе с лопаткой 1 приводится в режим автоколебаний с частотами f относительно оси и fj относительно оси 0,,j, для чего 50 потери колебательной энергии стержня восполняются через цепи элементов 9, 10, 6 и 8, 11, 7 соответственно. Сунна и разность частот f, и f образуются на выходе смесителя 12, а в 5 низкочастотном фильтре 13 выделяется разность частот f - f, , которая не зависит от температуры стержня, а

581

определяется только присоединенной массой жидкости к стержню, однозначно связывая ее с плотностью. Плотность регистрируется прибором 14.

Частоты колебаний стержня относи- тельно осей 0,0 и соответственно определяются из соотношений:

f 21ТЬ 1

m

m.

(1)

где

j..sib

- 12

1

аЬ 12

2Г1 /;-гЬ «

Д -.постоянный коэффициент, зависящий от условий закрепления (А 1,875);

статический момент инерции поперечного сечения стержня относительно оси

статический момент инер- .ции поперечного сечения стержня относительно оси 0,

L - длина стержня; т, m - единица массы длины стержня и присоединенной массы жидкости соответственно;

Е - модуль юнга стержня; а, b - толщина и ширина - пластины. Соотношение для разностной частоты f на выходе фильтра получим подставляя в (1) и v(2) выражения для I.

r - 2T /TSij - 3)

Температурные удлинения Ь и Д bjj. слоев 15 и 16 уравниваются до одного значения за счет дополни-, тельных упругих деформаций и Л bj , вызванных взаимодействием этих слоев (фиг.4 и 5). Температурный коэффициент линейного расширения

ширины стержня oi, равен , b

L е ЬЕи±- Едр,,,к . .

ь .F, 1+К

«/ .

где Е ,F - модуль упругости и площадь поперечного сечения слоев 15 и 17; модуль упругости и площадь поперечного сечения слоя 16;

г

К 5 EiF.

коэффициент, зависящий от выбранных материалов

и геометрических размеров слоев.

Коэффициент температурного расширения толщины а стержня легко определить из диаграммы фиг.4 и 5:

4а At ut -o(t 4t- (5)

Учитывая, что , т.е. состоит из трех слоев 16, 15, 17 одинаковой длины получим

--§о(.

Используя соотношения (4) и (6), определим разность (Ь-а) , стоящую множителем в соотношении (3), получим

Ь-а Ь„-а„+(Ь„о;, (7)

где Ъд ,Ло - ширина и толщина стержня

при температуре . Из (7) следует, что разность (Ь-а) не зависит от температуры при выполнении соотношения:

Ьа , (, /«ч а„ о(ь 3(о(,-ьо,К)

Соотношение (8) можно использовать для определения К при заданном соот)

ношении БО /а , которое о.беспечивает температурную компенсацию разности (Ь-а), а следовательно, и частотную компенсацию.

Формула изобретен.ня

Вибрационный погружной плотно,- мер жидкости, содержащий чувстви10 тельный элемент в виде лопатки, закрепленной на конце упругого стерж ня, две установленные крест-накрест перпендикулярно к стержню системы возбуждения и съема колебаний и изfS мерительный блок, соединенный с системой съема колебаний и содержащий последовательно включенные смеситель , низкочастотный фильтр и частотомер ,о ающий ся

20 тем, что, с целью повышения точности измерений за счет компенсации температурной погрешности в чувствительном элементе плотномера, упругий стержень выполнен многослойным с не25 четным числом продольных слоев с различными температурными коэффициентами расширения, причем поперечное сечение стержня симметрично относительно оси пересечения плоскостей ко30 лебаний.

Вибрационный погружной плотномер жидкости предназначен для измерения плотности растворов в аппара- тах технологических процессов различных отраслей промьшленности, в том числе химической, пищевой, фармацевтической, обогатительной. Изобретение позволяет повысить точность измерений за счет компенсации температурной погрешности в чувствительном элементе плотномера. Вибрационный погружной плотномер жидкости содержит чувствительный элемент в виде лопатки, закрепленной на конце упругого стержня, две установленные крест-накрест перпендикулярно к стержню системы возбуждения и съема колебаний и измерительный блок, содержащий последовательно включенные смеситель, низкочастотный фильтр и частотомер, причем упругий стержень выполнен многослойным с нечетным числом продольных слоев С различными температурными коэффициентами линейного расширения, а сечение стержня симметрично относительно оси пересечения плоскостей колебаний. 5 ил. (Л to Од СП 00

г5i

15

1Фиг.1

J U

n ЛАГ ч 19

г

Mit

Фиг.5

Редактор C.JbncoBa

Составитель В.Крутин Техред В.Кадар

Заказ 2 И6/34 Тираж 778Подписное

ВНЮШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Ра ушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфйческре предприятие,. г.Ужгород, ул. Проектная,4

Корректор и.Эрдейи