Устройство для измерения концентрации суспензий Советский патент 1991 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к устройствам для измерения концентрации дисперсной фазы в жидкой и газообразной фазах и может быть применено в целлюлозно-бумажной промышленности в качестве датчиков измерения концентрации бумажной массы (волокнистой суспензии).

Цель изобретения - повышение точности измерения концентрации суспензии.

Нафиг.1 изображено устройство для измерения концентрации суспензии; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство содержит корпус 1, установленный на трубе 2, в котором на измерительной оси 3 установлен чувствительный элемент 4, выполненный в виде пластины, а на ведущем валу 5 - пропеллер б, преобразователь момента 7, соединенный с измерительной осью 3, полый вал 8, установленный соосно с измерительной осью 3 и связанный с приводом 9, на котором размещена компенсирующая пластина 10, которая может быть выполнена с буртиками 11. Пластина образует с чувствительным элементом 4 зазор 12. который сообщен посредством полого вала 8 с нагнетательной установкой 13.

Устройство работает следующим образом.

Суспензия, протекая по трубе 2, захватывается пропеллером 6 внутрь корпуса 1, получает вследствие вращения пропеллера вихревое движение и отбрасывается на неподвижный чувствительный элемент 4 На поверхности чувствительного элемента обО

о

ч

(А

разуется вращающийся пограничный слой, касательные напряжения т в котором создают момент на измерительной оси 3, зависящий от концентрации суспензии и от скорости вращения со пропеллера. Значение скорости вращения пропеллера выбирают таким образом, чтобы градиент окружной скорости у (и)) в пограничном слое находился в линейной области зависимости касательных напряжений гот градиента у . В этой области градиентов суспензия полностью диспергирована, т.е. волокна не образуют связанной структуры, поэтому касательные напряжения пропорциональны малому изменению концентрации. При некотором заданном значении концентрации в потоке суспензии Со и скорости вращения пропеллера на поверхности чувствительного элемента возникают касательные напряжения т (ом , Со), а на измерительной оси 3 - момент Mi (ft)i , Co):

R , Mi (wi, Co) 2 лг/r r(, Co, r)dr,

о

где R - радиус чувствительного элемента;

г радиальная координата.

Одновременно от нагыетательной установки 13 через полый вал 8 в зазор 12 подается вода. Вследствие вращения компенсирующей пластины 10, направление вращения которой противоположно направлению вращения пропеллера 6, на поверхности чувствительного элемента 4, обращенной к компенсирующей пластине 10, возникают напряжения, обратные по знаку напряжениям на поверхности чувствительного элемента 4, обращенной к пропеллеру. Угловую скорость вращения компенсирующей пластины од выбирают таким образом, чтобы момент М2 (Чг) на поверхности чувствительного элемента, обращенной к компенсирующей пластине, уравновешивал момент Mi (ft)i , Co) на противоположной поверхности:

М2(ОД) -Ml(, Со).

Таким образом, при заданной концентрации Се суммарный момент сопротивления на измерительной оси, который регистрируется преобразователем момента 7 (Мсопр - Mi + М2), равен нулю.

При малом изменении концентрации в потоке суспензии до значения С0 + АС приращение касательных напряжений в пограничном слое на поверхности чувствительного элемента, обращенной к пропеллеру, как показано выше, линейно зависит от приращения концентрации АС. Следовательно, момет сопротивления на измерительной оси Мсопр, регистрируемый преобразователем момента также линейно зависит от приращения концентрации.

Расход воды, поступающей из зазора 12

во внешний поток, зависит от скорости вращения полого вала 8, от давления, развиваемого нагнетательной установкой 13, и от гидравлического сопротивления зазора 12.

При измерении больших значений концентрации (С S 8%) скорость вращения полого вала значительна, поэтому для того, чтобы расход воды, поступающей из зазора 12 во внешний поток, практически не изменял

концентрацию суспензии, компенсирующая пластина 10 может быть выполнена с буртиками, что увеличивает гидравлическое сопротивление зазора и уменьшает расход воды.

Пример. Применение устройства для измерения концентрации суспензии.

В потоке суспензии создавались следующие базовые значения концентраций: Со 1 %, Со 3 %, Со 9 %. Для каждого базового значения изменялась дискретно концентрация с интервалами 5 10 Со, которая фиксировалась весовым методом, путем отбора проб и выпаривания из них воды, имеющим погрешность менее 1 10 С .В

устройстве скорость вращения компенсирующей пластины подбиралась таким образом, что момент сопротивления на измерительной оси, а вместе с HPIM и выходной сигнал преобразователя момента были

равны нулю. Таким образом, устройством измерялись отклонения концентрации с указанными интервалами от базовых значений. Данные измерений представлены в таблице.

Формула изобретения

Устройство для измерения концентрации суспензий, содержащее корпус, внутри которого на измерительной оси, расположенной внутри ведущего вала, соосно с ним

установлен чувствительный элемент, на одном конце ведущего вала установлен пропеллер, а на другом - преобразователь момента, который соединен с измерительной осью, отличающееся тем, что, с

целью повышения точности измерения концентрации суспензии, в корпусе соосно с измерительной осью установлен полый вал, на конце которого размещена компенсирующая пластина так, что пластина образует с

чувствительным элементом зазор, который сообщен посредством полого вала с нагнетательной установкой, установленной вне корпуса.

Фив. 1

A-A

Устройство предназначено для измерения концентраций суспензий, преимущественно волокнистых. Цель изобретения - повышение точности измерения концентрации суспензий. Для этого в устройстве для определения концентрации суспензий в корпусе соосно измерительной оси установлен полый вал, на котором установлена компенсирующая пластина так, что компенсирующая пластина образует с чувствитель- ным элементом, расположенным на измерительной оси, зазор, который сообщен посредством полого вала с нагнетательной установкой.2 ил.