Автоматический плотномер Советский патент 1992 года по МПК G01N9/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться в системах автоматического контроля и управления технологическими процессами в пищевой, химической, нефтяной промышленности и других отраслях, где измеряется плотность жидкости и газа.

Известен плотномер для измерения плотности газов, измерительная система которого состоит из стеклянного поплавка, заполненного эталонным газом и установленного на призмах.

Недостатки этого плотномера - ненадежная конструкция, отсутствие поправки на возникающие погрешности, чувствительность к вибрациям и колебаниям потока контролируемого газа.

Наиболее близким к предлагаемому является плотномер, состоящий из цилиндрического корпуса, в котором размещена измерительная система. Жидкость в корпус поступает и уходит из него в один и тот же трубопровод за счет разности давлений, создаваемой дросселем, установленным в технологическом трубопроводе. Измерительная система плотномера выполнена из двух мембранных блоков, полости которых соединены трубкой и заполнены эталонной жидкостью. Преобразователь перемещения мембраны в значение плотности находится на крышке плотномера .

Недостатком этого устройства является невозможность измерения плотности сред, находящихся под давлением и разрежениХ|

ю

00

XJ

KD СО

ем, поскольку преобразователь находится под атмосферным давлением.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений.

На фиг. 1 показан плотномер, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.

3- разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - плотномер, общий вид; на фиг. 5 - узел I на фиг. 4.

Автоматический плотномер состоит из двух мембранных блоков: верхнего разделительного и нижнего измерительного. Разделительный блок состоит из корпуса 1, в котором фланцами 2 зажаты мембраны 3. Измерительный блок собран в корпусе 4, к которому фланцем 5 присоединена мембрана 6. За мембраной б находится преобразователь сигнала в измеряемую величину, который состоит из индукционной катушки 7, установленной в стакане 8 и закрытой крышкой 9. Стакан 8 имеет две направляющие 10, с помощью которых он перемещается в пазах корпуса 4. К мембране 6 с помощью тяги крепится сердечник 11. Для регулирования пределов измерения имеются пружина 12 и винт 13. Корпус 1 и корпус

4соединены между собой телескопической трубой, которая состоит из трубы 14, жестко соединенной с камерой 4, и трубы 15, жестко соединенной с камерой 1, Для раздвиже- ния телескопической трубы применяется зубчатая рейка 16, закрепленная одним концом на корпусе 1, а другой конец прикреплен к кольцу 17, которое свободно перемещается по трубе 14. Рейка 16 находится в зацеплении с шестерней 18, которая с помощью кронштейна 19 крепится натру- бе 14. Для вращения шестерни 18 имеются рукоятка 20 и фиксирующая гайка 21, которой шестерня 18 фиксируется после выбора длины телескопической трубы.

Уплотнение труб производится с .помощью сальникового уплотнения, состоящего из втулки 22, крышки 23 и сальника 24, Для выбора пределов измерения плотности имеется шкала 25, укрепленная на трубе 14, а на кольце 17 размещен указатель 26. На камере 1 с помощью кронштейна 27 установлена емкость 23, которая краном 29 сообщается с внутренней полостью плотномера. В емкости 28 имеется пробка 30 для заполнения всей системы эталонной жидкостью.

Для приведения значений плотности жидкости и газа к нормальным условиям устройство содержит герметичную систему 31, заполненную через винт 32 толуолом или ксилолом, и крышку 33, закрепленную на корпусе 4. С внутренней стороны герметичной системы 31 имеется мембрана 34,

которая крепится к крышке стакана 8. Для регулирования пределов вносимых поправок на изменение температуры имеются пружина 35 и винт 36. В корпусе 4 имеется

сальниковая втулка 37,через которую выводятся провода индукционной катушки 7.

.Для устранения отрицательного давления эталонной жидкости, возникающего от расширения ее при нагревании контролиру0 емой средой, применена система компенса- ции, которая состоит из кулисы 38, закрепленной на двух мембранах 3. Положение и ход кулисы 38 регулируются винтом 39. Верхний шарнир кулисы 38 с помощью

5 подвбски 40 подвешен на кронштейне 41, а к нижним планкам кулисы 38 шарнирно крепится нижняя подвеска 42, которая служит для регулирования величины перемещения ролика 43. Через ролик 43 перекинут тросик

0 44, к концу которого подвешен груз 45. Обе ветви тросика 44 разделены перегородкой 46, установленной в трубке 15. Второй конец тросика 44 крепится к диску 47. который поворачивается на шлицевой втулке 48. по5 следняя в свою очередь скользит по шлице- вому валику 49, к которому крепится тяга сердечника 11, второй конец валика 49 имеет резьбу для перемещения по тяге 50. На тяге 50 установлена планка 51.

0 Шлицевая втулка 48 и диск 47 подпружинены пружиной 52, которая установлена на шлицевой втулке 48 и фиксируется фланцем 53. Пружина. 52 держит в зацеплении шлицевую втулку 48 и диск 47 с помощью

5 фрикционного зацепления 54. Перемещение втулки 49 осуществляется штангой 55, закрепленной с помощью кронштейна 56 на торце стакана 8.

Штанга 55 состоит из двух частей. Дли0 на штанги регулируется при помощи резьбы и контргайки. Другой конец штанги 55 имеет галтель-для сопряжения со шлицевой втулкой 48. Крутящий момент для поворота втулки 48 в момент отпускания кулисой 38

5 тросика 44 обеспечивается грузом 57, Для выведения из зацепления шлицевой втулки 48 с диском 47 служит регулируемый упор 58.

Конец тросика 44 с натягивающим гру0 зом 45 закрепляется в трубе 15 и проходит через отверстие зажима 59 с гайкой 60. Внутри зажима 59 перемещается пробка 61. установленная шарнирно на винте 62. Для герметичности зажим имеет сальник 63 с

5 втулкой 64. Для слива эталонной жидкости из плотномера имеется пробка 65.

Автоматический плотномер работает следующим образом.

Столб контролируемой жидкости или газа давит на мембраны 3 и 6. С другой стороны на мембрану 6 давит тот же столб, что и на мембрану 3, и столб эталонной жидкости, который только по высоте равен столбу контролируемой жидкости, а по удельному весу он легче. Удельный вес эталонной жидкости выбирается меньшим минимального удельного веса контролируемой жидкости. Мембрана 6 под. весом столба контролируемой среды перемещает сердечник 11 внутри индукционной катушки, меняя ее индуктивность и тем самым определяя значение плотности. Для расширения пределов измерения применяется пружина 12, максимальная жесткость которой с помощью винта 13 настраивается на максимальную плотность контролируемой среды. При изменении температуры контролируемой среды вес столбов изменяется пропорционально их удельным весам. Поэтому равновесие мембраны 6 не нарушается.

Эталонная жидкость, заключенная между блоками и мембранами, при изменении температуры меняет свой объем. Для компенсации этих изменений предусмотрены две мембраны 3, площадь которых в два раза больше площади мембраны 6, поэтому компенсация расширения эталонной жидкости происходит за счет прогиба мембраны 3. С помощью пружины 35 и винта 36 подбираются пределы компенсации температуры.

Мембраны 3 воспринимают два давления. Это давление перемещающейся эталонной жидкости, которое создает мембрана 6 под действием меняющейся плотности контролируемой среды, и давление, возникающее от расширения эталонной жидкости при ее нагревании контролируемой средой. Для компенсации давления от расширения эталонной жидкости все мембраны соединены гибкой связью. Сигнал от перемещения мембраны 34 узла 31 температурной ком- пенсации с помощью штанги 55 вводится в систему компенсации давления. Кулиса 38 меняет свое положение. Штанга 55 выводит и вводит в зацепление шлйцевую втулку 48 и диск 47. С помощью пружины 52 втулка 48 и диск 47 находятся в зацеплении, касаясь упора 58, диск 47 выводится из,зацепления с втулкой 48. При возникновении давления в разделительной камере мембраны 3 выгибаются наружу и растягивают кулису 38,

нижние планки которой поднимаются и поднимают подвеску 42 с роликом 43.

Поскольку конец тросика 44с натягивающим грузом 45 защемлен, другой конец 5 тросика 44, перекинутый через ролик 43, приподнимает груз 57 и одновременно позволяет диску 47 повернуться на определенный угол. Если давление в разделительной камере на мембраны 3 уменьшатся, то

мембраны 3 вогнутся, а нижние планки кулисы 38 опустятся. Подвеска 42 с роликом 43 тоже опустится, тросик 44, отпуская груз 57. позволяет диску 47 повернуться в другую сторону.

5 Для расширения диапазона измерения перед установкой плотномера в емкость или трубопровод раздвигают его камеры. Для этого отпускают фиксирующую гайку 21 и с помощью рукоятки 20 вращают шестерню

0 18, которая перемещает зубчатую рейку 16. Вместе с рейкой перемещается труба 15, перемещая камеру 1. Таким образом меняется расстояние между камерами 1 и 4. Формула изобретения

5 1. Автоматический плотномер, содержащий систему из верхнего и нижнего мембранных блоков, полости которых, соединены, трубкой и заполнены эталонной жидкостью, и блок регистрации т л и ч а ю0 щ и и с я тем, что, с целью .повышения точности измерения, он дополнительно содержит мембранный блок компенсации тем- пературы, индукционную катушку с сердечником и штангу, верхний мембран5 ный блок выполнен из двух мембран и кулисы, соединенной с мембранами, нижний мембранный блок дополнительно содержит дифференциальный преобразователь, соединенный с мембраной, при этом кулиса

0 соединена через дифференциальный преобразователь и штангу с сердечником, индукционная катушка установлена в корпусе нижнего мембранного блока с возможностью перемещения и соединена с мембра5 ной блока компенсации температуры, а штанга выполнена с возможностью изменения своей длины,

2. Плотномер по п. 1. о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что. с целью расширения диапазона

0 измерений, трубка, соединяющая мембрант ные блоки, выполнена с возможностью изменения расстояния между блоками.

Фиг. 2

Использование: пищевая, химическая, нефтяная и другие отрасли промышленности. Сущность изобретения: плотномер состоит из верхнего и нижнего мембранных блоков, заполненных эталонной жидкостью и соединенных трубкой, мембранного блока компенсации температуры и индукционной катушки с сердечником. ерхний мембранный блок выполнен из двух мембран и кулисы. Нижний мембранный блок содержит дифференциальный преодразователь.Кулиса соединена через дифференциальный преобразователь и штангу с сердечником.Индукционная катушка установлена в корпусе нижнего мембранного блока с возможностью перемещения и соединена с мембраной блока компенсации температуры. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

Фиг.. 3