Измеритель плотности жидкостей Советский патент 1993 года по МПК G01N9/00 

Изобретение относится к технике измерения плотности жидкостей и может быть использовано, в частности, в легкой промышленности.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей измерителя за счет измерения погонного веса при исследовании шлихтующих материалов на основе.

На фиг. 1 приведена структурная схема элементов измерителя, связанных с технологическим оборудованием;, на фиг.2 - структурная схема элементов, обеспечивающих работу вычислительного блока и вывод результатов измерения.

Измеритель содержит программное реле 1, управляющее работой элементов, первый электродвигатель 2 и второй электродвигатель 3, обеспечивающие вращение собственных барабанов, первую электромагнитную муфту 4 и вторую электромагнитную муфту 5, кинематически связывающие валы электродвигателей и барабанов на время приведения зондов в исходные состояния, первый барабан 6 и второй барабан 7, на которых крепятся тросы с зондами и грузами, первый зонд 8 и второй зонд 9, воспринимающие воздействие выталкивающих сил и сил сопротивления движению вязкой жидкости, первый трос 10 и второй трос 11, с помощью которых зонды крепятся на барабанах, первый дополнительный трос 12 и второй дополнительный трос 13, которыми на барабанах крепятся противовесы, первый груз 14 и второй груз 15, соответственно уменьшающий скорость погружения первого зонда 8 и обеспечивающий всплытие второго зонда 9, первый отметчик 16 угла поворота и второй отметчик 17 угла поворота, выдающие одиночные импульсы в моменты очередного поворота соответствующего барабана на

00

ел ы

СО

ы

ч

заданный угол, датчик 18 нижнего уровня, выдающий разрешающий потенциал в момент отрыва от шлихты при снижении ее уровня и заменяющий это потенциал на запрещающий при касании шлихты в случае подъема ее уровня, датчик 19 верхнего уровня, выдающий разрешающий потенциал в момент отрыва от шлихты при снижении ее уровня :й запрещающий потенциал после касания шлихты при ее подъеме, триггер 20, управляющий работой подключенных к его выходам элементов, первый элемент И 21, управляющий цепью подачи напряжения на клапан в магистрали подачи шлихты 22, через который шлихта доливается в клеевую коробку шлихтовальной машины, мерильный валик 23, число полных оборотов которого характеризует длину ошлихтованной основы, датчик длины основы 24, формирующий на выходе одиночные импульсы при каждом повороте мерильного валика 23 на заданный угол.

Кроме того, измеритель содержит элемент задержки 25 включения вычислительного блока, первый формирователь 26, второй формирователь 27, третий формирователь 28 и четвертый формирователь 29, приводящие форму входных импульсов к форме, необходимой для работы последующих элементов схемы измерителя, второй элемент И 30, пропускающий импульсы датчика длины основы )4 за время расхода обусловленного объема шлихты, первый счетчик 31, второй счётчик 32 и третий счетчик 33, суммирующие подаваемые на счетные входы импульсы первого отметчика 16 угла поворота, второго отметчика 17 угла поворота и датчика 24 длины основы соответственно, первый блок ввода информации 34 и второй блок ввода информации 35, с помощью которых в измеритель вводится информация соответственно о плотности абсолютно сухого шлихтующего материала и погонной плотности материала основы, первый регистр 36, второй регистр 37 и третий регистр 38, хранящих кодовые значения измеренного истинного приклея, плотности абсолютно сухого шлихтующего материала и погонной плотности (тексе) материала основы, соответственно, вычислительный блок 39, осуществляющий расчет измеренного значения погонного веса шлихтующего материала на .основе, цифроаналоговый преобразовательно, преобразующий код измеренного значения погонного веса шлихтующего материала на основе в пропорциональное аналоговое напряжение, индикатор 41, высвечивающий измеренное значение погонного веса шлихтующего материала на основе.

Устройство работает следующим образом.

После выполнения очередного замера через открывшийся первый элемент И 21

подается управляющее напряжение с входа измерителя на клапан 22 магистрали подачи шлихты. Клапан открывается, и в клеевую коробку доливается шлихта до уровня, определяемого регулятором уровня шлихты в

0 клеевой коробке шлихтовальной машины. При достижении требуемого уровня напряжение с входа измерителя снимается. Закрывается клапан в магистрали подачи шлихты. Долив шлихты прекращается,

5 в процессе шлихтования из-за уноса шлихты обрабатываемой основой уровень шлихты в клеевой коробке шлихтовальной машины снижается. В какой-то момент времени произойдет отрыв датчика верхнего

0 уровня 19 от поверхности шлихты. Появляющийся на выходе датчика разрешающий потенциал подается на единичный вход триггера 20 и переводит его в единичное состояние. Появляющимся на нулевом вы5 ходе триггера 20 запрещающим потенциалом запирается по первому входу первый элемент И 21, чем исключается возможность открытия клапана 22 и долива. шихты во время измерения. Разрешающим потен0 циалом с единичного выхода триггера 20 включается в работу формирователь 26 и программное реле 1. Первый формирователь 26 генерирует на выходе одиночный импульс, которым обнуляется первый счет5 чик 31 и второй счетчик 32.

Кроме того, этот импульс подается на вход элемента задержки 25, которым задерживается на заданный промежуток времени. Программное реле 1 переходит в первую

0 позицию, в которой выдает напряжение на свой первый выход. Это напряжение подводится к первому и второму электродвигателям 2, 3 и к электрическим входам первой и второй электромагнитных муфт 4, 5. Сраба5 тывая, электромагнитные муфты кинематически связывают оси электродвигателей 2,3 и барабанов 6,7, соответственно. Вращение роторов электродвигателей вызывает вращение барабанов. При вращении первого и

0 второго барабанов 6, 7 на первый из них наматывается трос 1t), а на второй-трос 11. Это приводит к подъему первого зонда 8 и опусканию второго зонда 9. Одновременно опускается первый груз 14 и поднимается

5 второй груз 15. После приведения зондов в исходное состояние к очередному циклу измерения плотности шлихты подготовлена измерительная часть устройства.

Через заданный промежуток времени программное реле 1 переходит во вторую

позицию, в которой снимается напряжение с первого выхода этого реле, но еще не подается на второй. Обесточенные электродвигатели прекращают вращение своих роторов, .а электромагнитные муфты разрывают кинематические связи между электродвигателями и барабанами. Первый зонд 8 имеет плотность материала, заведомо превышающую плотность жидкости. По этому он начинает погружаться в жидкость с возрастающей скоростью, которая быстро приближается к скорости равномерного движения погружения. Плотность материала второго зонда 9 (с учетом влияния противовеса 15) меньше плотности контролируемых жидкостей. Поэтому второй зонд 9 всплывает с возрастающей скоростью, которая быстро приближается к скоро.сти равномерного движения всплытия,:

Через промежуток времени, достаточный для того, чтобы скорости всплытия и погружения практически не отличались от скоростей равномерного движения погружения и всплытия, программное реле 1 пе- рёходит в третью позицию, в которой находится строго заданный промежуток времени. В этом режиме появляется напряжение на втором выходе программного реле 1, которым включаются в работу первый от- .метчик угла поворота 16, второй отметчик угла поворота 17 и после заданной временной задержки вычислительный блок 39. Отметчики угла поворота 16, 17 выдают одиночные импульсы после каждого пово- рота соответствующего барабана 6, 7 на за- данный угол. Вращение барабанов . обусловлено движением зондов, а число импульсов на выходах отметчиков угла поворо- та с требуемой дискретностью характеризует расстояния, проходимые каждым из зондов. Импульсы с.выходов отметчиков угла поворота 16, 17 подаются на входы, соответственно, второго и третьего формирователей 27, 28, с которых следуют на счетные входы, соответственно, первого и второго счетчиков 3,1,32, которыми суммируются.

После перехода программного реле 1 в четвертую позицию напряжения снимаются с обоих выходов. Отметчики угла поворота 16, 17 отключаются. В первом счетчике 31 и втором счетчике 32 фиксируются накопленные коды сумм импульсов. С учетом времени нахождения программного реле 1 в третьей позиции эти суммы позволяют рассчитать скорости равномерного движения первого и второго зондов 8, 9.

Напряжение с единичного выхода триггера 20 подается также на четвертый формирователь 29 и первый вход второго элемента И 30. Четвертый формирователь 29 на основе перепада напряжения на собственном входе генерирует одиночный импульс, которым обнуляется третий счетчик 33. Открывающийся по первому входу второй элемент И 30 начинает пропускать на счетный вход третьего счетчика 33 импульсы датчика длины основы 24. Вход этого датчика связан с мерильным валиком 23, вращаемым обрабатываемой основой. Импульсы на его выходе появляются при каждом новом повороте мерильного валика 23 на заданный угол. Поэтому число импульсов на выходе датчика пропорционально длине обработанной основы, а код третьего счетчика 33 характеризует длину обработанной основы за время в течение которого открыт второй элемент И

зо. ; ; .. -.- ;

Этот промежуток времени (его начало соответствует моменту отрыва шлихты-.от датчика верхнего уровня 19) заканчивается в момент отрыва шлихты от датчика нижнего уровня 18.,

Таким образом, в тот момент времени, когда произойдет отрыв шлихты отдатчика нижнего уровня 19, первый счетчик 31 и второй; счётчик 32 будут хранить данные, необходимые для расчета текущего значения плотности шлихты в клеевой коробке, а в третьем счетчике 33 будут данные, необходимые для расчета погонного веса шлихтующего материала на основе. При необходимости расчета истинного приклея необходимо через первый блок ввода информации 34 и второй блок ввода информации 35 ввести во второй регистр 37 и третий регистр 38 данные о погонном весе (тексе) материала основы и ее вытяжке. При наличии технических средств, осуществляющих автоматическое измерение двух последних параметров, их выходы должны быть под-, ключены к первой и второй группам входов измерителя.

При отрыве шлихты от датчика 18 нижнего уровня на его выходе- появляется раз-. решающий потенциал, передаваемый на обнуляющий вход триггера 20, которым этот триггер переводится в нулевое состояние. Появляющимся запрещающим потенциалом на единичном выходе триггера 20 запи- рается по первому входу второй элемент И 30, а разрешающим потенциалом на нулевом выходе триггера открывается по первому входу первый элемент И 21. Фиксируется состояние третьего счетчика 33. При появлении напряжения на входе измерителя от-. крывается клапан 22 в магистрали подачи шлихты. Уровень шлихты в клеевой коробке повышается до заданного.

Через промежуток времени, достаточный для записи требуемой информации в счетчики 31, 32, 33 и регистры 37, 38, появляется задерживающий импульс на выходе элемента задержки 25, который передается на управляющий вход вычислительного блока 39 и обнуляющий вход первого регистра 36. Содержимое регистра сбрасывается в нуль, а вычислительный блок 39 включается в работу на счет по внутренней программе, Им осуществляется перезапись содержимого счетчиков 31, 32, 33 и регистров 37, 38 в собственную память и расчет, плотности шлихты, а также погонного веса шлихтующего материала на основе. Код рассчитанного- значения переписывается в первый регистр 36, выходные потенциалы которого управляют цифроаналоговым преобразователем 40, Этим преобразователем формируется аналоговое напряжение, пропорциональное зн ачению кода первого регистра 36. Это напряжение выдается на выход измерителя и поступает на вход индикатора 41, которым высвечивается измеренное значение погоино.го веса ; шлихтующего материала на основе,

Промежуточный расчет плотности шлихты в клеевой коробке шлихтовальной машины осуществляется по формуле: :

. Рпр1 V2 +Рпр2 V1

/Ож рз - -/-;:--- ---., R3g(Vi+v2)

.- - -. О - . - -

где R-радиус зондов;

pz - плотность материалов зондов;

fa - измеряемая плотность жидкости;

g - ускорение свободного падения;

Pnpi - вес первого груза 14;

Рпр2 - вес второго груза 15; : yi - равномерная скорость погружения первого зонда 8;

V2. - равномерная скорость всплытия /второго зонда 9.

Это выражение упростится, если выбрать 2Рпр1 Рпр2. Учитывая, что время измерения фиксировано, а движение равномерное, при расчетах можно пользоваться соотношением:

РЖ рз

3 РПР1 Li + 2 L.2

Li .+ L2

4rcR3g

где Li - путь, проходимый за время измерения первым зондом 8;

1.2 - путь, проходимый за бремя измерения вторым зондом 9.

Погонный вес материала на основе рассчитывается по формуле:

рр

ршм Q

AV AT

где АР - погонный вес шлихтующего материала на основе;- . .. РШМ плотность абсолютно сухого (высушенного до постоянного веса) шлихтующего материала; . --... . . ..

/Эр - плотность жидкости-растворителя, в качестве которой наиболее часто применяется вода;; . ..... .. ..;.

AV - объем шлихты, унесённой из клеевой коробки шлихтовальной машины за время измерения; .

A L -длина основы, ошлихтованной за время измерения.

,

20

Формула изобретения

0

5

0

5

Измеритель плотности жидкостей, содержащий программное реле, первый.и второй зонды, барабаны, отметчики угла поворота, электродвигатели, грузы и элект5 ромагнитные муфты, первый, второй и третий формирователи, первый и второй счетчики, элемент задержки, первый регистр, вычислительный блок, цифроаналого- вый преобразователь и индикатор, причем электрические входы первого и второго электродвигателей и первой и второй электромагнитных муфт соединены с первым выходом программного реле, а их выходы заземлены, входы и выходы первого и второго отметчиков угла поворота соединены с вторым выходом программного реле:и входами второго и третьего формирователей соответственно, входные и выходные оси первой и второй электромагнитных муфт кинематически связаны с осями первого и второго электродвигатепей и первого и второго барабанов соответствен но, первый и второй зонды и первый и второй грузы с помощью первого и второго основных тросов и первого и второго дополнительных тросов закреп- лены на первом и втором барабанах соответственно, вход первого формирователя соединен с вторым выходом программного реле, а его выход подключен к

0 обнуляющим входам первого и второго счет- . чиков непосредственно и через элемент задержки - к обнуляющему входу первого регистра и входу вычислительного блока, счетные входы и выходы первого и второго счетчиков соединены с выходами второго и третьего формирователей и первой и второй группами входов вычислительного блока соответственно,труппы входов и выходов первого регистра соединены с выходами

5

ычислительного блока и входами цифроа- алогового преобразователя соответствено, вход индикатора соединен с выходами цифроаналогового преобразователя и измерителя, о т л,и ч-а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения погонного веса при исследовании шлихтующих материалов на основе, он дополнительно содержит датчик длины основы, клапан с управляемым входом, четвертый формирователь, триггер, первый и второй элементы И, третий счетчик, второй и третий регистры, первый и второй блоки ввода информации и датчики верхнего и нижнего уровней, выходы которых соединены с единичным и нулевым входами триггера соответственно, первый вход первого элемента И соединен с единичным выходом триггера, второй вход первого элемента И соединен с управляемым входом измерителя, выход первого элемента И соединен с управляемым входом клапана, нулевой выход триггера соединен с входом программного реле, входом четвертого формирователя и первым входом

второго элемента И. второй вход которого соединен с выходом датчика длины основы, обнуляющий и счетный входы и выходы третьего счетчика соединены с выходами четвертого формирователя, второго элемента И и третьей группой входов вычислительного блока соответственно, выходы первого блока ввода информации соединены с первой группой входов измерителя и входами второго регистра, выходы которого соединены с четвертой группой входов вычислительного блока, а выходы второго блока ввода информации соединены с второй группой входов измерителя и входами третьего регистра, выходы которого соединены с пятой группой входов вычислительного блока.

Использование: легкая промышленность. Сущность изобретения: Измеритель основан на оценке плотности жидкости при измерении ее вязкости способом Стокса. Введение в измеритель дополнительных электронных блоков позволяет наряду с плотностью определять также погонный вес шлихтующего материала на основе. 2 ил.

ФИГ, I