Устройство для определения плотности жидкостей Советский патент 1991 года по МПК G01N9/26 

Изобретение относится к технике исследования физико-химических характеристик жлдких сред и может бьп ь использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленнос- ти, в частности для измерения плотности электролита аккумуляторов плавучих транспортных средств.

Цель изобретения - расширение области применения, повышение точности определения и повышение эксплуатационной наг.ежи. сти.

На фиг. 1 изображена блок-сх ма устройства; нл фиг. 2 - то же поперечный ратрез; на фчг, 3 - принципиальная электрическая схема.

Устройство для определешш плотности жидкости состоит из корпуса I, датчика 2 перемещения, датчика 3 талона, нелинейного блока 4, усиштелей 5 и 6, индикатора 7.

Датчик 2 перемещения содержит блок из дпух снльфопов 8 н 9 рапных эффективных площадей, расположенных верти4

«ияьЧм

кадыю днищами в разные стороны и заполненных несжимаемой жидкостью. Неподвижная часть 10 датчика 2 лереме- щення закреплена на корпусе 1, а подвижная часть 11 датчика 2 перемещения соединена с днищами сильфонов 8 и 9 жесткой связью 12. Корпус 1 размещен на крышке аккумуляторного бака 13.

Датчик 3 наклона состоит из непод-j вижной части 14, которая жестко закреплена на корпусе 1, и подвижной части 15, которая закреплена на корпусе 1 посредством упругого элемента 16.

Расстояние между днищами полых

сильфонов 8 и 9 выбрано равным высоте активной части 17 аккумуляторной пластины 18. Неподвижная часть 14 датчика 3 наклона представляет собой индукционную катуп ку, состоящую из 2 первичной обмотки 19 и вторичной обмотки 20. Неподвижная часть 10 датчика 1 перемещения представляет собой шщукциошг/ю катушку, состоящую из первичной 21 и вторичной 22 обмоток. 7 Вторичная обмотка 22 соединена с первичными обмотками 23 нелинейного блока 4, который представляет собой трансформатор. Вторичные обмотки 24 нелинейного блока 4 соединены с нн- -J дукционной катушкой на входе усилителя 6, которая состоит из первичной обмотки 25 и вторичной обмотки 26. С вторичной обмоткой 26 последовательно соединена вторичная обмотка 24 нелинейного блока 4. Вторичная обмотка 20 датчика 3 наклона соединена с индукционной катушкой на входе усилителя 5, которая содержит первичную обмотку 27 и вторичную обмотку 28. С 4 вторичной обмоткой 28 последовательно соединена вторичная обмотка 20 датчика 3 наклона. Первичные обмотки 20, 22, 36 и 28 соединены с источником переменного тока.4

Выход усилителя 5 соединен с реверсивным электродвигателем 29, который кинематически связан с кулачком 30 плунжера 31 и ротором 35 нелинейного блока 4. Выход усилителя 6 сое3

5

динен с реверсивным электродвигателем 32, кулачком 33 плунжера 34 и стрелкой индикатора 7.

В качестве усилителей 5 и 6 применены усилители типа УПД-432, а в качестве реверсивных электродвигателей 29 и 32 применены реверсивные электродвигатели типа ДКМР-1.

Q 5

Q5 Q Q 5

5

0

5

Устройство работает следующим образом.

При вертикальном положении устройства на блок сильфонов действует сила

p MV s ih

где уэ- плотность электролита;

IP-,| - плотность жидкости внутри

блока полых сильфонов 8 и 9; S - площадь сильфона,; U И - расстояние между днищами

сильфонов.

При этом происходит деформация сильфонов, что вызывает перемещение подвижной части 11 датчика 2 перемещения. Величина перемещения равна

,

где Zc - жесткость сильфонов 8 и 9.

Перемещение подвижной части 1I датчика 12 перемещения вызывает изменение ЭДС ыо вторичной обмотке 22. При У, Уj положение подвижной части 11 датчика 2 перемещения выбрано таким образом, чтобы ЭДС во вторичной обмотке отсутствовала.

Под действием силы веса G подвижной части 15 датчика 3 наклона упругий элемент 16 деформируется, что приводит к перемещению подвижной части 15 на величину

где Z„ - жесткость упругого элемента

16.

При отклонении датчика 3 наклона от вертикального положения на угол od величина перемещения подвижной части 15 равна

I, l COS.

Это вызывает изменение ЭДС во вторичной обмотке 20. Очевидно, что изменение ЭДС во вторичных обмотках 20 и 22 при наклоне датчика зависит только от величины угла наклона tf, и не зависит от стороны, в которую происходит наклон. Величина и фаза ЭДС вторичной обмотки 20 зависит от положения подвижной части 15 и пропорциональна cosbd,, ЭДС поступает на вход усилителя 5, на выход которого подключен реверсивный электродвигатель 29.

Электродвигатель 29 при своем вращении с помощью кулачка 30 перемещает плунжер 31 до момента на вторичных катушках 28 ЭДС, равной по величине и

3162

противоположной по направлению ЭДС вторичной обмотки 20.

Одновременно с кулачком 30 разворачивается ротор 35 нелинейного блока 4, изменяя коэффициент трансформации. При &i 0 положение ротора таким, чтобы коэффициент трансформации был отличен от максимальнее.

При изменении плотности элсктроли- та и отсутствии наклона ЭДС вторичной обмотки 22 поступает на первичную обмотку 23 нелинейного блока 4. Со вторичной обмотки 24 ЭДС, пропорциональная плотности электролита J , посту- пает на вход усилителя 6, на выход которого подключен реверсивный электродвигатель 32. Электродвигатель 32 при своем вращении с помощью кулачка 33 перемещает плунжер 34 до момен- та получения на вторичных обмотках 26 ЭДС, равной по величине п противоположной по направлению ЭДС вторичнои обмотки 24 нелинейного блока 4. Одновременно с кулачком 33, пропорциипаль но 12 поворачивается стрелка индикатора 7.

Изменение угла наклона ud при неизменной у,изменяет ЭДС на выходе вторичных обмоток 23, одновременно раз- ворот ротора 35 нелинейного блока 4, вызванный тон же причиной, изменяет коэффициент трансформации и ЭДС вторичных обмоток 24 останется неизменной и пропорциональной у.

При одновременном изменении плотности электролита и угла наклона в условиях качки) ЭДС второй обмотки 22 зависящая от р и поступает на первичную обмотку 23 трансформатора нелинейного блока 4. Под действием

Э ДС датчика 3 наклона одновременно вращается ротор 35 нечинрнтто Олока 4, который изменением коэффициента трансформации компенсирует искажение ЭДС вторичной обмотки 24, вызванное наклоном датчика 2 перемещения 2 и оставляет ее зависящей только от изменения J . Таким образом, показания индикатора 7 иропорциона 1ьны У9 и не зависият от угла наклона .

Формула изобретения

Устройство для определения плотности жидкостей, содержащее корпус с размещенным в нем датчиком перемещения, неподвижная часть которого закреплена на корпусе, датчик перемещения выполнен в виде блока из двух сильфонов равных эффективных площадей, расположенных вертикально днищами в разные стороны и заполненных несжимаемой жидкостью, о т л и ч а ю - щ е е с я гем, что, с целью расширения области применения, повышения точности определения и повышения эксплуатационной надежности, оно снабжено , 1,с.11чиком наклона, нелинейным блоком, двумя усилителями, неподвижная часть датчика наклона жестко закреплена на корпусе, подвижная часть датчика наклона соединена с корпуосм посредством упруюго элемента, днища сильфонов жестко связаны с подвижной частью датчика перемещения, при этом датчик перемещения соединен с нелинейным блоком, выход которого соединен с индикатором через один из усилителей, а датчик наклона соединен с нелинейным блоком через другой усилитель.

Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам для измерения плотности жидкостей, и может быть использовано для измерения плотности электролита аккумуляторов плавучих транспорных средств. Цель изобретения - расширение области применения, повышение точности определения и повышение эксплуатационной надежности. Устройство содержит корпус, датчик перемещения, датчик наклона, нелинейный блок, два усилителя н индикатор. Датчик перемещения выполнен в виде блока гчльфонов равных эффективных площадей, расположенного вертикально, жестко соединенного с корпусом и заполненного несминаемой жидкостью. Днища сильфонов направлены в противоположные стороны, жестко связаны с подвижной частью датчика перемещения н между собой„ Датчик наклона содержит неподвижную часть, закрепленную на корпусе, и подвижную часть, котор л соединена с корпусом посредством упругого элемента. Датчик перемещения соединен с нелинейным блоком, выход которого соединен с индикатором через одни из уел- а литепей, а датчик наклона соединен с нелинейным блоком через другой усилитель. Неподвижные части датчиков представляют собой индукционные катушки, подвижные части - сердечники из мапш- .-, томягкого материала. В качестве пели- нейного блока применен вращающийся трансформатор. 3 нл. (Л Ю 1 со

Гг

J

Фиг.1

15 14

Фм.2

flteJ