Плотномер жидкости Советский патент 1991 года по МПК G01N9/00 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - упрощение конструкции плотномера жидкости

На фиг.1 изображен плотномер жидкости, поперечный разрез;-на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 (разрез по продольной оси поплавка плотномера жидкости).

Плотномер жидкости содержит проточную камеру 1, в которой размещен поплавок 2, соединенный штоком 3 с блоком 4 формирования выходного сигнала. Шток 3 герметизирован разделительным сильфоном 5 и имеет оперу 6 вращения. В проточкой камере 1 размещен выходной коллектор 7. Проточная камера 1 снабжена входным 8 и выходным 9 патрубками и наружным распределителем 10 потоков жидкости Поплавок 2 содержит цилиндрическую обечайку 11, к торцам которой приварены компенсационные сипьфоны 12 и 13. подвижные торцы которых герметизированы донышками 14 и 15скапиллярами 16и 17 Внутрисильфонов 12 и 13 размещены ограничители 18 и 19 объема газа герметично приваренные к торцам обечайки11. Внутри компенсационных сильфонов 12 и 13 размещены компенсационные пружины 20 и 21, подвижные торцы которых соединены с подвижными торцами сильфонов 12 и 13 фиксаторами 22 и 23, а неподвижные торцы закреплены на торцах обечайки 11. На обечайке 11 приварена плаCN|СЛ

Ј i4

Ю

СЛ

та 24 для соединений поплавка 2 со штоком 3. Внутренние полости компенсационных сильфонов заполнены компенсационным газом 25 под давлением Р0. После заполнения сильфонов 12 и 13 газом через капилляры 16 и 17 торцы последних герметизируют сваркой. Внутренняя полость плотномера жидкости заполнена контролируемой жидкостью 26.

Таким образом, компенсационные сильфоны, пружины, ограничители объема и компенсационный газ являются блоком температурной компенсации плотномера.

Плотномер жидкости работает следующим образом.

Контролируемая жидкость 26 через входной патрубок 8 и наружный распределитель 10 потоков с двух сторон поступает в проточную камеру 1, омывает поплавок 2 и через выходной коллектор 7 поступает в выходной патрубок 9. На поплавок 2 со стороны контролируемой жидкости 26 действует выталкивающая сила РВыт, поворачивающая шток 3 относительно опоры 6 вращения на некоторый угол. При этом усилие от поплавка 2 передается на блок 4 формирования выходного сигнала, в котором формируется выходной сигнал плотномера, пропорциональный плотности контролируемой жидкости. При изменении плотности контролируемой жидкости 26 изменяется величина выталкивающей силы РВыт, а следовательно, и значение выходного сигнала плотномера.

При изменении температуры контролируемой жидкости (при измененной ее нормальной плотности) происходит температурное изменение выталкивающей силы, действующей на поплавок, вызванное температурным изменением плотности контролируемой жидкости. Для обеспечения неизменности выходного сигнала плотномера при изменении температуры необходимо обеспечить постоянство выталкивающей силы, действующей .на поплавок, что возможно при обеспечении соответствующего изменения наружного объема поплавка.

Условие обеспечения температурной компенсации плотномера при изменении температуры контролируемой жидкости выражается равенством

,(1)

где Vi - наружный объем поплавка при температуре ti;

V2 - наружный объем поплавка при температуре t2;

р - плотность контролируемой жидкости при температуре ti;

pi - плотность контролируемой жидкости при температуре т.2.

При увеличении температуры жидкости от ti до значения t2 плотность жидкости изменится (уменьшится) до значения

Р2

-ЈL

1 + #к At

(2)

где At t2-ti

В то же время, при изменениях температуры на величину At изменится (увеличится) давление компенсационного газа в полостях компенсационных сильфонов Это изменение давления А Рг газа определяется выражением

АРг Р0 А At.(3)

где РО - давление компенсационного газа приО°С;

Д- - температурный коэффициент расширения газа.

Изменение давления ДРГ газа вызывает деформацию компенсационных сильфонов, равную

,(4)

AL п

где п - количество компенсационных силь- фонов (для приведенного на фиг 1 плотномера жидкости п 2)

Деформация A L сильфонов вызывает изменение наружного объема поплавка на величину

AV S AL.

(5) Таким образом,величина Р0 равна

(6)

Ро

Выражение (6) является условием обес- печения автоматической температурной компенсации конкретного плотномера жидкости (при известных объемах поплавка, эффективной площади компенсационного сильфона и коэффициентах/ ж обьемно- го температурного расширения контролируемой жидкости компенсационного газа).

Задаваясь требуемым начальным давлением компенсационного газа Р0 (это дав- ление выбирают таким, чтобы свести к минимуму влияние изменения статического давления контролируемой жидкости на выходной сигнал), определяют требуемую суммарную жесткость компенсационного сильфона и пружины по формуле

Zg. -

s2-A

ViT#T

Жесткость компенсационной пружины равна

Zr.p Zt- 2,

где Z - жесткость компенсационного силь- фона.

Следует придерживаться условия

Ро Рст,

где Рст - статическое давление контролируемой жидкости.

Начальное давление Ро компенсационного газа рационально выбирать на 1-2 порядка выше давления РСт.

Конструкцию компенсационной пружины выбирают такой, чтобы она могла работать как на растяжение, так и на сжатие: до заполнения сильфонов компенсационным газом пружины притягивают подвижные торцы сильфонов до их упора в торцы ограничителей обьема, а после заполнения сильфонов компенсационным газом сйль- фоны расширяются до своего номинального размера. В дальнейшем, т.е. при измерении температуры контролируемой жидкости, обеспечивается возможность деформации сильфона и пружины как в сторону растяжения, так и в сторону сжатия.

0

5

0

5

0

Ограничители обьема уменьшают обь- ем компенсационного газа и уменьшают температурную инерционность измерений и компенсации.

Конструкция поплавка позволяет вносить коррекцию з реально зафиксированную температурную погрешность плотномера жидкости. Определив величину и знак температурной погрешности, можно увеличить или уменьшить значение давления Р0 газа в полостях компенсационных сильфонов и уменьшить температурную погрешность плотномера жидкости до допустимых значений.

Формула изобретения Плот номер жидкости, содержащий проточную камеру, измерительную кинематическую систему с поплавком, блок газовой темперагфной компенсации и блок формирования выходного сигнала, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, блок газооой температурной компенсации размещен в поплавке, дополнительно снабженном компенсационными сильфонами. пружинами и ограничителями обьема газа, при этом подвижные торцы компенсационных сильфонов и пружин соединены между собой.

Изобретение относится к приборостроению, а именно к плотномерам жидкости, предназначенным для непрерывного измерения плотности контролируемой жидкости и преобразования результатов измерения в стандартный выходной сигнал. Цель изобретения - упрощение конструкции устройства, Плотномер содержит проточную камеру, измерительную кинематическую систему с поплавком, блок газовой темперэтуоной компенсации и олок формирования выходного сигнала. Блок газовой гемпера- турчпи компенсации размещен о поплавке, снабженном компенсационными сильфона- ми, пружинами и ограничителями объема газа Подвижные торцы компенсационных сильфоноз и пружин соединены между собой Давление компенсационного газа в полостях сильфочов определено выражением Po(Vi )/(n S2 Д), где Ро-давление компенсационного газа при температуре, °С; Vi - номинальный наружный объем поплавка, S - эффективная ппощадь компенсационного сильфона; ZЈ - суммарная жесткость компенсационного сильфона и компенсационной пружины,/Зж - коэффициент температурного объемного расширения контролируемой жидкости, Д-- температурный коэффициент расширения газа, л - количество компенсационных сильфонов 2 ил е

П 15 13 21

1Z W М1&16

L