Поплавковый плотномер жидкостей Советский патент 1992 года по МПК G01N3/04 

Изобретение относится к приборостроению и может найти применение в химической, нефтехимической, пищевой, медицинской и других отраслях промышленности.

Известен плотномер жидкостей, содержащий измерительную систему с поплавками, рычажной системой с упругим гермо- выводом и опорой вращения и блок преобразования усилия в выходной сигнал.

Недостатками этого плотномера являются сложность КОНСТПУКЧИИ как измерительной системы (содержащей два поплавка), так и блока преобразования усилия в выходной сигнал (содержащего трех- рычажную, трехопорную кинематическую систему). Кроме того, точность измерения этого плотномера низкая,

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является плотномер жидкостей, содержащий однопоплавковую измерительную систему с рычагом, гермовыводом и опорой вращения и блок преобразования усилия в выходной сигнал.

Однако известный плотномер характеризуется сложной конструкцией блока преобразования усилия в выходной сигнал (трехрычажная, трехопорная, кинематическая система) и низкой точностью измерений, обусловленной одноконтурной системой обратной связи.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение точности измерений.

На чертеже представлена принципиальная кинематическая схема гтлотномера,

Плотномер содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. В корпусе 1 размещен поплавок 4, жестко соединенный с рычагом 5, имеющим опору 6 вращения. Вывод рычага 5 из корпуса 1 герметизирован разделительным сильфо- ном 7. Вертикальное плечо 8 рычага 5 разИ ю

мещено в плоскости АА, перпендикулярной рычагу 5 и проходящей через опору б вращения. На вертикальном плече 8 рычага 5 закреплена заслонка 9, прикрывающая сопло 10. С противоположных сторон к вертикальному п/1ечу 8 рычага 5 прикреплены подвижные торцы основного 11 и встречного 12 сильфонов обратной связи системы силовой компенсации. Неподвижные торцы сильфонов 11 и 12 обратной связи закреплены на корпусе 1 плотномера с возможностью измерения межцентрового (настроечного) расстояния между продольными осями сильфонов 11 и 12. На корпусе 1 плотномера закреплены пневмоусилитель 13, пневматически соединенный с линией питания, с соплом 10, с внутренними полостями сильфонов 11 и 12 обратной связи и линией выхода. Рычаг 5 соединен пружиной 14 корректора нуля 14с винтом 15 корректора нуля, закрепленным на корпусе 1.

Корпус 1, поплавок 4, горизонтальная часть рычага 5 с гермовыводом - сильфоном 7 и опорой 6 вращения составляет измерительную систему плотномера.

Вертикальное плечо 8 рычага 5, сильфо- ны 11 и 12 обратной связи, узел сопло-заслонка (10 и 9) и пневмоусилитель 13 составляют блок преобразования усилия в выходной сигнал.

Плотномер работает следующим образом.

Контролируемая жидкость 16 через патрубок 2 поступает в проточную камеру - корпус 1 плотномера, омывает поплавок 4 и выходит из корпуса 1 через выходной патрубок 3. Со стороны контролируемой жидкости 16 на поплавок 4 действует выталкивающая сила Рвыт, пропорциональная плотности контролируемой жидкости. Изменение плотности контролируемой жидкости вызывает изменение выталкивающей силы, которая и является мерой плотности. Выталкивающая сила, действующая на по плавок, передается на рычаг 5 и уравновешивается относительно опоры б вращения усилием, развиваемым системой силовой компенсации: усилием, развиваемым выходным давлением Рвых сжатого воздуха в сильфонах 11 и 12 обратной связи. Выходное давление Рвых отрабатывается узлом сопло-заслонка.

При неизменной плотности контролируемой жидкости в кинематической системе плотномера устанавливается равновесие, характеризующееся выражением:

, . (1) где Мр - момент вращения, создаваемый выталкивающей силой Рвыт относительно опоры б вращения.

Мк - момент вращения, создаваемый системой силовой компенсации относительно опоры 6 вращения.

Ln, (2)

-Ii-Fk2 (3)

где Ln, h и г - плечи от опоры 6 вращения до оси поплавка 4, сильфона 11 и силь- фона 12 соответственно.

FM и Fk2 - компенсационные усилия, развиваемые сильфонами 11 и 12 под действием выходного давления Рвых.

-Si,(4)

-Sz(5)

где Si и Sa - эффективные площади сильфо- нов 11 и 12.

Если ,(6)

то подставив выражение (6) в (4), и (5), а затем выражения (4) и (5) в (3), получают

Мк-Рвых5(1Н2)(7)

Обозначив

1Н2 1нэстр(8)

подставляют в (7) выражение (8), получая

-S Миастр(9)

Подставив (2) и (9) в (1), получают

Рвыт-и Рвых 8-1настр(Ю)

Выражают выталкивающую силу РВыт через плотность жидкости/э и объем поплавка Vn:

РВыт р -Vn(11)

Подставив (11) в (10), получают

/Э-Vn -In-Petix -S Чнастр(12)

Из выражения (12) видно, что для любого значения плотности контролируемой жидкости р можно обеспечить соблюдение условия (12) путем настройки межцентрового расстояния 1настр между осями сильфонов 11 и 12. Это позволяет настраивать диапазоны измерений плотномера в широких пределах, причем, чем меньше межцентровое расстояние 1настр между осями сильфонов 11 и 12, тем меньше диапазон шкалы плотномера А/о, т. е. тем чувствительней плотномер и тем выше его точность измерения.

Формула изобретения

Поплавковый плотномер жидкостей, содержащий измерительную систему с поплавком, рычагом с вертикальным плечом, гермовыводом и опорой вращения, систему

силовой компенсации, содержащую рычаг, опоры вращения и упругий чувствительный элемент обратной связи и блок формирования выходного сигнала, отличающий- с я тем, что, с целью упрощения конструкции

и повышения точности измерений, рычаг и опоры вращения системы силовой компенсации совмещены с рычагом и опорой вращения измерительной системы, упругий чувствительный злемент обратной связи выполнен в виде двух встречных сильфонов, подвижные торцы которых закреплены на вертикальном плече рычага с противоположных сторон на разных расстояниях от

оси опоры вращения, причем участок вертикального рычага, к которому прикреплены сильфоны обратной связи, лежит в плоскости, проходящей через ось опоры вращения

Использование: приборостроение, химическая, нефтехимическая и пищевая промышленность. Сущность изобретения: плотномер содержит измерительную систему с поплавком, рычагом с упругим гермо- выводом и опорой вращения, а также блок преобразования усилия в выходной сигнал, содержащий рычажную систему с опорами вращения и систему силовой компенсации с сильфонами обратной связи. Рычаг и опоры вращения блока преобразования усилия в выходной сигнал совмещены с рычагом и опорой вращения измерительно системы. 1 ил.

9 8 11 12