Устройство для измерения плотности жидкости Советский патент 1986 года по МПК G01N9/26 

t1

Изобретение относится к области аналитического контроля преимущественно легкокристаллизующихся растворов в производствах минеральных удобрений и химической промышленности, в в частности в производстве концентрированной азотной кислоты.

Целью изобретения является повышение точности измерений путем компенсации температурной погрешности и расширение области применения.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для измерения плотности жидкости.

Устройство содержит емкость 1 с установленными иа ней датчиками давления нижнего 2 и верхнего 3 уровней жидкости. На уровне датчика 3 установлена разделительная емкость 4, соединенная трубкой 5, размещенной в емкости с анализируемой, жидкостью, с повторителем 6 давления эталонной жидкости. Выход датчика 3 соединен трубкой 7 с газовым объемом разделительной емкости 4. Датчик 2 нижнего уровня соединен с плюсовой камерой дифманометра 8, а его минусовая камера соединена от выходом повторителя 6 давления. Регистрация концентрации жидкости осуществляется на вторичном приборе 9.

Устройство работает следующим образом.

Анализируемая жидкость протекает через емкость 1. В зависимости от ее плотности и температуры, а также уровня жидкости и/или давления в емкости 1, на выходе датчиков 2, 3 и 6 давления, формируются сигналы, соответственно пропорциональные вели чинам гидростолбов и избыточного давления газовой фазы, действующих на них. Для исключения влияния колебани высоты уровня жидкости и давления на жидкостью применен дифференциальный метод измерения плотности с двумя датчиками давления нижнего 2 и верхнего 3 уровней, расположенными на раной глубине, но на строго фиксированном расстоянии между датчиками 2 И 3. Эффективный теплообмен между . анализируемым и эталонным растворами обеспечивает изменение плотиости эталонного раствора в трубке 5 при его неизменном уровне. С учетом дав- ления над зеркалом эталонного раствора в разделительной емкости 4 на .выходе повторителя 6 давления форми

,.

jЮ

i$JQ25 jp

йз$0И 35

40

621

руется пневмосигнал, пропорциональный суммарному давлению анализируемой жидкости .на уровне разделительной емкости, давлению в газовой фазе емкости 1 и давлению гидростолба эталонного раствора постоянного уровня, но переменной плотности. Возможное изменение уровня плотности анализируемой жидкости и давления над ней, измеряемое датчиком 3 давления верхнего уровня, преобразуется на его выходе в пневмосигнал, поступающий по трубке 7 в газовый объем разделительной емкости 4. ,

При этом повторитель 6 давления воспринимает суммарное давление, оказываемое постоянным уровнем эталонной жидкости переменной плотности и давлением над ней в разделительной емкости 4. Уменьшение погрешности от изменения объема эталонной жидкости, обусловленного изменением температуры анализируемого раствора, обеспечивается за счет выбора зеркала поверхности эталонной жидкости в разделительной емкости 4, при котором остается практически неизменным уровень эталонной жидкости.

Таким образом, обеспечивается компенсация минимального значения плотности контролируемой жидкости с учетом текущих температур анализируемой жидкости и давления над ней.

Далее пневмовыход с повторителя 6 давления поступает в минусовую камеру дифманометра 8, плюсовая камера которого соединена с выходом датчика 2 нижнего уровня. Выход дифманометра 8 соединен с входом вторичного прибора 9, регистрирующего показания концентрации анализируемого раствора.

Таким образом, перепад давления измеряемый дифманометром, связан с плотностями анализируемой жидкости и эталонного раствора следующей зазависимостью:

(,).-.(H5-H,Jj,,H,jj}-- Л к- .тЬН,, Л

(1.

Н - базовое расстояние между датчиками нижнего и верхнего уровней;

Н - текущее значение, уровня анализируемой жидкости относительно отметки расположе3.1

ния датчика верхнего уровня и разделительной емкости; Н - величина смешения уровней

расположения датчиков нижнего уровня и повторителя давления эталонной жидкости;( , ; - соответственно плотность

к 9Т

анализируемого и эталонного растворов. Как следует из формулы (1), высота Н не оказывает влияния на результаты измерений. Выбор расстояния Н, производят с учетом желаемого перепада давления на дифманометре ДР, определяемого из стандартного ряда и значений максимальной J и мини- мальной j плотностей анализируемого раствора.

ДР

Р

(2)

Однако при необходимости измерения плотности легкокристаллизирующихся растворов появляется опасность кристаллизации эталонного раствора при снижении окружающей температуры, например в период остановки технологического процесса. В этом случае оказывается целесообразным в ка- честве эталонного раствора использовать жидкость, плотность которой с изменением температуры изменяется аналогично анализируемой и, кроме того, температура кипения которой выше температуры растзвора, плотность которого необходимо измерить. Возможно использование эталонного раствора с плотностью, меньшей минимальной плотности контролируемого раствора, но при этом нужно обеспечить полную компенсацию минимального ее значения за счет смещенного по высоте HJ; расположения датчиком гидростатического давления.

При этом величина смещения Н, мо- жет быть определена для заданного перепада давления на дифманометре и j J - для принятой плотности эталонной жидкости i из формулы (1)

Н .1.-.

&Р

Таким образом, повышение точности измерения плотности обеспечивается 55

2261

j10j5

20

. 25 ,.. 50

55

624

за счет компенсации балластной плотности при температуре анализируемой жидкости, в результате чего достигается компенсация температурной погрешности.

При j j датчик 2 давления и и повторитель давления эталонной жидкости, должны быть расположены на одном уровне.

Формула изобретен.и я

1 . Устройство для измерения плотности жидкости, содержащее дифмано- метр, соединенный с вторичным прибором, датчики гидростатического давления, установленные на фиксированном расстоянии по высоте емкости с анализируемой жидкостью, отличаю- щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения, в него введены разделительная емкость с эталонной жидкостью и повторитель давления эталонной жидкости, соединенные между собой трубкой, размещенной в- емкости с анализируемой жидкостью, установленные соответственно на одной высоте с датчиком гидростатического давления верхнего уровня и со смещением относительно датчика гидростатического давлеиия нижнего уровня, выход которого соединен с плюсовой камерой дифмано- метра, минусовая камера которого соединена с выходом повторителя давления эталонной жидкости, а выход датчика .верхнего уровня соединен с разделительной емкостью.

2. Устройство по п. I, о т ли - чающееся тем, что превьш1ение уровня повторителя гидростатического давления относительно датчика нижнего уровня установлена по формуле

Н н..)

j эг

где Н - базовое расстояние между

датчиками нижнего и верхнего уровней;

максимальная контролируемая плотность и плотность эталонной жидкости; - максимальная разность давлений на повторителях гидростатического давления.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем компенсации температурной погрешности. Устройство содержит дифманометр, соединенный с вторичным прибором, и датчики гидростатического давлеJ ния, установленные на фиксированном расстоянии по высоте емкости с анализируемой жидкостью. На одной высоте с датчиком гидростатического давления верхнего уровня размещена разделительная емкость с эталонной жид- f костью, соединенная трубкой с повторителем давления эталонной жидкости, размещенной в емкости с анализируемой жидкостью. Повторитель давления эталонной жидкости установлен со . смещением относительно датчика давления нижнего уровня, выход которого соединен с плюсовой камерой диф- манометра, минусовая камера которого соединена с выходом повторителя давления эталонной жидкости, а выход датчика верхнего уровня соединен с разделительной емкостью. 1 ил. I (Л

Составитель В.Крутин Редактор Л.Гратилло Техред В.Кадар Корректор М.Максимишинец

Заказ 2116/34 Тираж 778Подписное

ВНИШИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие; г.Ужгород, ул.Проектная, 4