Поплавковый плотномер Советский патент 1991 года по МПК G01N9/02 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к приборам для автоматического измерения плотности газов и жидкостей, и может быть использовано в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Известен автоматический плотномер газов, который реагирует на изменение частоты колебаний измерительного элемента, представляющего собой цилиндр или камертон, погруженный в газ. Частота колебаний измерительного элемента зависит от его геометрии и массы и снижается при увеличении плотности среды. Вибрационные автоматические плотномеры для газов сложны, не обеспечивают высокой точности измерений и уступают по этому параметру гравиметрическому взвешиванию на лабораторных весах заранее известных объемов газа.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является плотномер жидкостей, содержащий вертикальный измерительный сосуд с постоянным уровнем жидкости, погруженный в жидкость поплавок из диамагнитного материала с ферромагнитным хвостовиком, расположенным в дифференциально-трансформаторном датчике положения подвижной системы, реле времени включения электромагнитных катушек датчика, выходной измерительный прибор и блок питания. В основу прибора

о о о ю о VI

положен принцип ареометрического взвешивания тела известного объема. Плотность контролируемой жидкости определяется величиной погружения в нее поплавка и фиксируется измерительным прибором на выходе дифференциального трансформатора с переменной электромагнитной связью между обмотками.

Недостатками известного плотномера являются необходимость отдельного электромотора для принудительного вращения поплавка в жидкости, сложность схемы и кинематики блока образования сил вращения поплавка, наличие дополнительных погрешностей, вызванных биением вращающегося поплавка о стенки сосуда, необходимость постоянного ухода за приводом, подборка и подгонка подвижных контактов для работы с жидкостями различной вязкости, затрудняющих эксплуатацию прибора.

Целью изобретения является повышение надежности и расширение области применения.

На чертеже представлен поплавковый плотномер, общий вид.

Поплавковый плотномер содержит вертикальный цилиндрический измерительный сосуд 1 с жидкостью 2, в которую погружен поплавок 3, нижняя часть которого представляет собой открытую снизу полость в ферромагнитном цилиндре со сквозным каналом 4 в верхней его части. В верхней части поплавка размещаются электрический клапан 5, например шариковый, для сброса газа из полости поплавка 3, а также стойки 6, на которых установлена ферромагнитная трубка 7, выполняющая роль магни- топровода электрического клапана 5.

Вертикальный измерительный сосуд 1 имеет входной патрубок с обратным клапаном 8 и выходной патрубок с запорным клапаном 9, через входной патрубок подается жидкость или барботируются пузырьки 10 газа. В верхней части измерительного сосуда 1 расположена индуктивная катушка 11 клапана 5, которая обеспечивает магнитную связь с ферромагнитной трубкой 7, свободно перемещающейся в каркасе 12.

Для поддержания постоянного уровня жидкости в измерительном сосуде 1 предусмотрен переливной порог 13.

Индуктивная катушка 11 клапана соединена с формирователем 14 однополярных импульсов, который получает питание с выхода блока 15 питания через реле 16 времени. Второй выход реле 16 времени подключен к входу генератора 17 нарастающих электрических импульсов, выход которого включен в диагональ пмгания 4-плечего измерительного моста 18. Измерительная катушка 19 включена в одно плечо измерительного моста 18 и выполняет роль реактивного сопротивления, три активных резистора 20 включены в остальные три

плеча моста 18, а выходной измерительный прибор 21 подключен в измерительную диагональ моста 18.

Для стабилизации температуры жидкости внутри сосуда предусмотрен штуцер 22

0 для датчика температуры и нагреватель 23 с термоизоляцией.

На поплавке 4 устанавливаются кольца- утяжелите «и 24 из диамагнитного материала для установки нуля или смещения

5 области измерения при работе с различными по удельному весу газами и жидкостями. Поплавковый плотномер работает следующим образом.

Измерение плотности жидкости сводит0 ся к определению величины погружения в нее полого поплавка 3, заполненного заранее известным газом, при поддержании постоянным уровня исследуемой жидкости в измерительном сосуде. При этом испытуе5 мая жидкость поступает через входной патрубок с обратным клапаном 8 в измерительный сосуд 1 и. переливаясь через порог 13, удаляется через открытый кран выходного патрубка 9.

0Для очистки полости поплавка 3 от остатков газа или воздуха открывают клапан 5, для чего подают питание на катушку 11 от формирователя 14 однополярных прерывистых импульсов. При этом с частотой про5 хождения импульсов ферромагнитная трубка 7 притягивает к полюсному наконечнику стальной шарик 5, открывая канал 4 поплавка. Остатки газа или воздуха в полости поплавка 3 вытесняются в атмосферу

0 входящей в полость испытуемой жидкостью. Газы проходят по каналу 4 мимо стоек 6 в жидкость над поплавком и далее через отверстие в переливном пороге 13, а также зазор между каркасом12и ферромагнитной

5 трубкой 7. Далее отключают формирователь, чем обесточивают катушку 11 и закрывают клапан 5. Для подготовки плотномера к измерениям через входной патрубок 8 впускают в полость поплавка 3 воздух или

0 другой газ заранее известной плотности. Пузырьки воздуха (или известного газа) вытесняют жидкость из полости поплавка 3 и канала 4, которая удаляется через открытый кран 9 выходного патрубка. После полного

5 заполнения полости поплавка 3 воздухом или известным газом избыток его огибает снаружи поплавок, проходит отверстие в пороге 13 и далее уходит в атмосферу через верхнюю часть сосуда 1. Заполняясь газом, поплавок занимает определенное положение, а состояние равновесия его определяет плотность испытуемой жидкости.

Измерение плотности газов сводится к определению величины погружения полого поплавка в жидкость известной плотности и постоянного объема. Для этого заполняют сосуд 1 жидкостью заранее известной плотности, например силиконовым маслом (кремнийорганической жидкостью). Заполнение производят через патрубок 8 при от- крытом патрубке 9, через который сливается избыток жидкости. Далее сбрасывают остатки воздуха или газа от предыдущих измерений из полости С. Дг-я этого подают питание на катушку 11 от фор- мирователя 14 однополярных прерывистых импульсов.

Через открытый клапан 5 газ из полости поплавка 3 удаляется в атмосферу. Полость поплавка по мере ухода газа заполняется жидкостью. Поплавок погружается, а уровень жидкости в сосуде 1 уменьшается за счет заполнения ею полости поплавка. После этого отключают питание катушки 11 и через входной патрубок 8 вводят дополни- тельное количество жидкости до уровня переливного порога 13. Затем кран 9 закрывают и вводят испытуемый газ через патрубок 8 в полость поплавка 3. Избыток газа после заполнения полости поплавка 3 уходит в атмосферу через верхнюю часть сосуда 1. Начальная величина погружения поплавка в жидкость или смещение области измерения плотности газов определяется весом утяжелителей 24.

При измерении плотности как жидкостей, так и газов, меняется положение поплавка 3 в измерительной катушке 19. Это приводит к изменению индуктивного сопротивления в реактивном плече электри- ческого измерительного четырехплечего моста 18, разбалансу моста и возникновению сигнала в измерительной диагонали, который фиксируется выходным измерительным прибором 21.

Для исключения трения между поплавком и стенками сосуда производится электрическое центрирование поплавка вдоль вертикальной оси сосуда 1. При этом мост 18 вместе с входящей в него измерительной катуш-

кой 19 питают от генератора 17 нарастающими во времени импульсами, например, пилообразной формы. Вокруг измерительной катушки 19 создается пульсирующее пилообразное магнитное поле, которое вызывает в ферромагнитной части поплавка 3 местные токи и встречное пилообразное магнитное поле. При этом поплавок четко центрируется вдоль вертикальной оси сосуда 1, чем исключается его биение поплавка о стенки сосуда и повышается эксплуатационная надежность плотномера.

С целью исключена искажений в гска- запиях выходного ,. Ј s40ff ipM6c pa, вызываемых воздействием на поплаэок магнитных полей индуктивной катушки мэгнит- ного клапана, индикация последнего измеренного значения положения поплавка производится в интервале времени, когда питание не подается ни на индуктивную катушку магнитного клапана, ни на измерительную индуктивную катушку 19.

Формула изобретения Поплавковый плотномер, содержащий проточный сосуд, полый поплавок с ферромагнитным хвостовиком, датчик положения поплавка, выполненный в виде измерительного моста с тремя активными и одним реактивным сопротивлениями, реле времени с блоком питания и измерительный прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения, он дополнительно содержит электромагнитный клапан, размещенный в верхней части поплавка и соединенный с ферромагнитным хвостовиком, блок управления клапаном и блок формирования нарастающих импульсов, при этом поплавок выполнен из ферромагнитного материала открытым снизу, реактивное сопротивление измерительного моста выполнено в виде катушки индуктивности, размещенной в зоне перемещения поплавка, первый выход реле времени соединен с блоком управления клапана, в одну диагональ измерительного моста введен блок формирования нарастающих импульсов, соединенный с вторым выходом реле времени, а в другую - измерительный прибор.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к приборам для автоматического измерения плотности газов и жидкостей, и может быть использовано в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности и расширение области применения. Измерение плотности газов сводится к определе- нию величины погружения в жидкость заранее известной плотности пустотелого и открытого снизу поплавка, полость которого периодически заполняется исследуемым газом. Измерение плотности жидкостей сводится к определению величины погружения в нее полого открытого снизу поплавка, объем которого заполняется заранее известным газом (например, воздухом) и поддерживается постоянным уровень исследуемой жидкости в измерительном сосуде. Открытый снизу пустотелый ферромагнитный поплавок плотномера снабжен электромагнитным клапаном, предназначенным для сброса газа из полости поплавка. 1 ил. (Л С