Плотномер Советский патент 1988 года по МПК G01N9/00 

4:

СО

О5

Изобретение относится к приборам для измерения плотности жидкости и может быть использовано в системах автоматизации в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение точности и стабильности измерений путем устранения влияния уровня жидкости на результаты измерений.

На чертеже представлена схема плотномера плотности жидкости.

Плотномер содержит рабочее тело 1, струнный частотный тензометр 2 в виде струны с инерционными элементами 3, постоянный магнит 4, опору 5 верхнего конца струны, электронный автогенератор 6 колебаний, частотомер 7, сосуд 8 с исследуемой жидкостью, нить подвеса 9.

Рабочее тело 1 предназначено для преобразования выталкивающей силы Архимеда в изменение осевого натяжения струнного частотного тензометра 2 и выполнено в виде стеклянного шарика.

Струнный частотный тензометр предназначен для преобразования Осевой силы растяжения в частоту электрических колебаний и представляет собой ленточную струну, изготовленную на стандартных электроизмерительных растяжек. Верхний конец струны закреплен в опоре 5 и электрически связан с одним из входов электрического автогенератора 6 колебаний.

Инерционные элементы 3 предназначены для создания искусственных узлов колебаний струны, расстояние между которыми не изменяется при выскальзывании струны из точек крепления. Способы создания инерточки крепления струны до инерционного элемента) было больше 10.

Это соотношение не может быть слишком большим, поскольку длину рабочего участ- 5 ка /с стремятся обычно уменьшить, так как при этом уменьшаются габариты датчиков и пропорционально повышается частота, а следовательно, растет чувствительность. Рекомендуется придерживаться условия 300-500, где d - диаметр круглой или

толщина ниточной струны. При использовании стандартных электроизмерительных растяжек (ГОСТ 9444-74), исходя из приведенного соотношения, длина участка между инерционными элементами составляет 15-

5 20 мм. Исходя из изложенного, в предла- 1 аемом устройстве выбрано /с//о 10.

Масса инерционных элементов ограничивается следующими требованиями:для того, чтобы наносимые на струны инерционные эле.менты .могли выполнять роль узлов коле20 баний, их момент инерции должен быть больше, чем момент инерции самого чувствительного элемента, следовательно, масса каждого инерционного элемента должна быть не меньше, чем масса используемого в виде струны чувствительного элемента; сумма веса инерционных элементов и погружаемого в исследуемую жидкость тела не должна превышать допустимой силы натяжения чувствительного элемента, определяемой его площадью сечения и предельным допустимым напряжением материала струны. Плотномер работает следующим образом. Электронный автогенератор б колебаний возбуждает и поддерживает непрерывные поперечные колебания тензометра 2 на участке между инерционными элементами 3. Час25

30

ционных элементов могут быть различными 5 тота колебаний струны регистрируется час- (наклеп, наплавка, напыление в вакууме итотометром 7. Затем рабочее тело 1 пот. д.). Одни.м из способов фиксации инергружают в исследуемую жидкость, при этом за счет выталкивающей силы происходит уменьшение натяжения струны 2, т. е. изменение ее резонансной частоты колебаний. Это изменение частоты, функционально связанное с плотностью жидкости, регистрируется частотометром 7.

ционных элементов является электролитическое осаждение. Для уменьшения температурных погрешностей материал струны и инерционных элементов выбирают одина- ковым.

Места крепления инерционных элементов конструктивно определяют исходя из требования, чтобы в колебаниях принимал участочки крепления струны до инерционного элемента) было больше 10.

Это соотношение не может быть слишком большим, поскольку длину рабочего участ- 5 ка /с стремятся обычно уменьшить, так как при этом уменьшаются габариты датчиков и пропорционально повышается частота, а следовательно, растет чувствительность. Рекомендуется придерживаться условия 300-500, где d - диаметр круглой или

толщина ниточной струны. При использовании стандартных электроизмерительных растяжек (ГОСТ 9444-74), исходя из приведенного соотношения, длина участка между инерционными элементами составляет 15-

5 20 мм. Исходя из изложенного, в предла- 1 аемом устройстве выбрано /с//о 10.

Масса инерционных элементов ограничивается следующими требованиями:для того, чтобы наносимые на струны инерционные эле.менты .могли выполнять роль узлов коле0 баний, их момент инерции должен быть больше, чем момент инерции самого чувствительного элемента, следовательно, масса каждого инерционного элемента должна быть не меньше, чем масса используемого в виде струны чувствительного элемента; сумма веса инерционных элементов и погружаемого в исследуемую жидкость тела не должна превышать допустимой силы натяжения чувствительного элемента, определяемой его площадью сечения и предельным допустимым напряжением материала струны. Плотномер работает следующим образом. Электронный автогенератор б колебаний возбуждает и поддерживает непрерывные поперечные колебания тензометра 2 на участке между инерционными элементами 3. Час5

0

гружают в исследуемую жидкость, при этом за счет выталкивающей силы происходит уменьшение натяжения струны 2, т. е. изменение ее резонансной частоты колебаний. Это изменение частоты, функционально связанное с плотностью жидкости, регистрируется частотометром 7.

Поскольку масса погружаемого тела обычно составляет несколько грамм, ограни

Изобретение относится к автоматическим приборам для измерения плотности жидкости и может быть использовано в системах автоматизации в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности. С целью повышения точности и стабильности измерения плотности жидкости в струнный частотный тензометр, верхний конец которого закреплен, а нижний соединен с грузом, помещенным в исследуемую жидкость, введены два инерционных элемента, расстояние между которыми по крайней мере в 10 раз превышает расстояние от верхнего инерционного элемента до верхней точки крепления струны. 1 ил.

тие только средний участок струны, распо- д чение массы инерционного элемента сво- ложенный между инерционными элементами.дится к тому, что она не должна превыЭто условие будет выполняться в том слу-шать 100 г. Это во много раз больше пракчае, если жесткость краевых участков намного (хотя бы в 10 раз) больше жесткости средней части. Жесткость струны затически возможной массы инерционных элементов.

Постоянный магнит 4 предназначен для

висит от целого ряда параметров: модуля 50 создания постоянного магнитного поля, споупругости, плотности материала, площади и геометрической формы поперечного сечения струны. При прочих равных условиях жесткость струны обратно пропорциональна ее длине, поэтому требование соотношения

собствующего возбуждению поперечных колебаний струны. Электронный автогенератор 6 колебаний предназначен для возбуждения и поддержания поцеречных колебаний рабо- lero участка струны 2. Частотомер 7 преджесткостей приводит к необходимости того, 55назначен для регистрации изменения резочтобы соотношение частей струны 1с/1о (гденансной частоты колебаний струны 2 между

1с - расстояние между инерционными эле-узловыми точками, возникающими в местах

ментами на струне; /о - расстояние отрасположения инерционных элементов 3. Сотически возможной массы инерционных элементов.

Постоянный магнит 4 предназначен для

собствующего возбуждению поперечных колебаний струны. Электронный автогенератор 6 колебаний предназначен для возбуждения и поддержания поцеречных колебаний рабо- lero участка струны 2. Частотомер 7 предназначен для регистрации изменения резосуд 8 предназначен для заполнения исследуемой жидкостью, в которую погружено тело 1. Нить подвеса 9 предназначена для крепления рабочего тела 1 к нижнему концу струны, электрически связанного с другим входом электронного автогенератора 6 участ- ка, а следовательно, и начальной частоты, обеспечивает высокую точность и стабильность измерения плотности жидкости.

Экспериментальная проверка осущест- 10 влялась на упругом чувствительном элементе, выполненном из бериллиевой бронзы БрБ2. Сравнивались упругий чувствительный элемент с инерционными элементами из меди, полученными электролитическим осаждением, а также упругий элемент без инерционных элементов. Рабочая длина в одном и во втором случае выбиралась одинаковой и равной 17 мм. В условиях термостатирования с точностью 0,1°С и при

15

ны 2 Гц, для струны с инерционными элементами 0,15 Гц.

Использование струны с элементами фиксации узлов колебаний позволяет почти на порядок повысить стабильность устройства для измерения плотности, а следовательно, и точности измерений в условиях непрерывного контроля плотности жидкости.

Формула изобретения

Плотномер, содержащий струнный частотный тензометр, верхний конец которого закреплен, а нижний соединен с грузом, помещенным в исследуемую жидкость, отли- чающийся тем, что, с целью повыщения точности и стабильности измерений путем устранения влияния уровня жидкости на результаты измерений, струна частотного тензометра снабжена двумя инерционными элементами, расстояния между которыми по крайодинаковом рабочем теле погружении массой 20 мере в 10 раз превыщает расстояние 5 г изменение начальной частоты колеба- от верхнего инерционного элемента до верхний за 8 ч составило для обычной стру- ней точки крепления струны.

/

ф-J

/V

хИ

0

5

ны 2 Гц, для струны с инерционными элементами 0,15 Гц.

Использование струны с элементами фиксации узлов колебаний позволяет почти на порядок повысить стабильность устройства для измерения плотности, а следовательно, и точности измерений в условиях непрерывного контроля плотности жидкости.

Формула изобретения

Плотномер, содержащий струнный частотный тензометр, верхний конец которого закреплен, а нижний соединен с грузом, помещенным в исследуемую жидкость, отли- чающийся тем, что, с целью повыщения точности и стабильности измерений путем устранения влияния уровня жидкости на результаты измерений, струна частотного тензометра снабжена двумя инерционными элементами, расстояния между которыми по край0 мере в 10 раз превыщает расстояние от верхнего инерционного элемента до верхней точки крепления струны.