Поплавковый плотномер жидкостей Советский патент 1993 года по МПК G01N9/22 

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

Цель изобретения - повышение точности определения плотности за счет температурной компенсации в широком диапазоне температур окружающего воздуха.

Схема поплавкового плотномера жидкостей представлена на чертеже.

Плртном.ер содержит измерительный блок, блок жидкостной термокомпенсации и блок формирования выходного сигнала.

В измерительный блок входит проточная камера 1. внутри которой размещен жесткий поплавок цилиндрической формы 2. соединенный штоком 3, имеющим опору вращения 4, и тягой 5 с блоком формирования выходного сигнала. Вывод штока 3 из проточной камеры 1 герметизирован силь- фонов 6. На проточной камере 1 закреплен корпус 7 блока температурной компенсации, внутри которого размещен термобэл- лон 8. Внутри термобаллона закреплен компенсационный сильфон 9. Полость между внутренней поверхностью термобаллона 8 и компенсационным сильфонов 9 заполнена компенсационной жидкостью 10. Подвижное донышко компенсационного сияьфона 9 соединено посредством штока 11с компенсационной пружиной 12, количество витков которой (с, следовательно, и же- сткость можно регулировать. Второй конец пружины 12 соединен с вертикальным рычагом 13 кинематической системы плотномера. Внутренняя полость между корпусом 7

00

о о со

&

со

блока термокомпенсации и термобаллоном 8 разделена герметичной перегородкой 14 на две секции. При этом перегородка 14 может устанавливаться на любом ребре термобаллона 8, разделяя указанную полость на секции равных или неравных объемов. Корпус 7 блока термокомпенсации снабжен штуцерами входа 15 и выхода 16 контролируемой жидкости, являющимися одновременно входным и выходным штуцерами проточной камеры плотномера. Для связи с проточной камерой 1 корпус блока термокомпенсации снабжен патрубками 17 и 18. Внутри проточной камеры 1 размещены входные коллектора (на чертеже не показаны) и выходной коллектор 19, закрепленный посредством патрубка 20 на проточной камере 1. В кинематическую систему плотномера и в блок формирования выходного сигнала входят также Т-образный рынаг 21, имеющий опору вращения 22, Г-образный рычаг 23, имеющий опору вращения 24, подвижная опора 25, узел сопло 26-заслона 27, сильфоны 28 и 29 обратной связи, пружины 30 корректора нуля и 31, винт корректора нуля 32, пневмоусилитель 33 и жидкостный демпфер 34.

Плотномер работает следующим образом. Контролируемая жидкость 35 через штуцер 15 входит в полость блока термокомпенсации (в заднюю секцию), омывает заднюю часть термобаллона 8 и через два патрубка 17 поступает в противоположные торцевые части проточной камеры 1, двумя встречными потоками омывает поплавок 2 и через выходной коллектор 19 и патрубок 18 поступает в переднюю секцию блока термокомпенсации, омывает переднюю часть термобаллона 8 и поступает в выходной штуцер 16.

При установившемся равновесии (при неизменных значениях плотности контролируемой жидкости и температур контролируемой жидкости и окружающегося воздуха) между выталкивающей силой, действующей со стороны контролируемой жидкости 35 на поплавок 2, и компенсационным усилием F к, развиваемым блоком термокомпенса- цйи, устанавливается определенный зазор между заслонкой 27 и соплом 26. На узле сопло-заслонка отрабатывается выходной сигнал. Этот выходной сигнал усиливается пневмоусилителем 33, поступает в сильфоны обратной связи 28 и 29 и в линию регистрации выходного сигнала.

При изменившемся значении плотности контролируемой жидкости устанавливается новое равновесное состояние измерительной системы и новое значение выходного сигнала.

При изменении температуры контролируемой жидкости изменяется выталкивающая сила, действующая на поплавок. При повышении температуры жидкости ее плотность уменьшается, выталкивающая сила также уменьшается, поплавок несколько тонет, рычаг 3 поворачивается на некоторый угол против часовой стрелки и через рычажную систему увеличивает зазор меж0 ду соплом и заслонкой, что приводит к уменьшению выходного сигнала. Но в это же время увеличивается температура ком- . пенсационной жидкости 10 внутри термобаллона 8, объем этой жидкости

5 увеличивается, компенсационный сильфон 9 сжимается, уменьшается натяжение компенсационный пружины 12, уменьшается величина компенсационного усилия Ркиза-; слонка приближается к соплу, восстанавли0 вая первоначальную величину зазора, а, следовательно, и первоначальное значение выходного сигнала. При понижении температуры контролируемой жидкости происходит обратный процесс, плотность жидкости

5 увеличивается, значение выталкивающей силы увеличивается, поплавок несколько всплывает, поворачивает рычажную систему по часовой стрелке, зазор между заслонкой и соплом уменьшается и выходной

0 сигнал увеличивается, но в это же время уменьшается температура компенсационной жидкости в блоке термокомпенсации, уменьшается объем этой жидкости и уменьшается поджатие компенсационного силь5 фона. Увеличитсянатяжение компенсационной пружиной 12, увеличится и величина компенсационного усилия FKи j заслонка отойдет от сопла до первоначального зазора, восстанавливая первоначаль0 ное значение выходного сигнала.

При равенстве температур контролируемой жидкости и окружающего плотномер воздуха температура жидкости на входе в плотномер {в штуцер 15) и на выходе из

5 плотномера (в штуцере 16) будет одинаковый и блок термокомпенсации будет работать с односекционным блоком температурной компенсации,

Более сложные процессы возникают

0 при неравенстве температур контролируемой жидкости и окружающего воздуха. Если температура окружающего воздуха выше температуры контролируемой жидкости, то за время прохождения контролируемой

5 жидкости через проточную камеру, температура жидкости повысится и в самой проточной камере, и в штуцере 16 станет выше, чем в штуцере 15. Увеличение температуры жидкости в проточной камере (из-за превы- шения температуры окружающего воздуха)

приведет к уменьшению плотности контролируемой жидкости и к уменьшению выход- ного сигнала. Но т.к. температура контролируемой жидкости-на выходе из плотномера (в передней секции блока термокомпенсации и в штуцере 16) тоже повысится, то частично повысится температура компенсационной жидкости 10 в термобаллоне 8. т.к. передняя часть термобаллона омывается более теплой жидкостью, компенсационная жидкость расширится и произойдет восстановление первоначального значения выходного сигнала.

Если температура окружающего воздуха будет ниже температуры контролируемой жидкости, то за время прохождения жидкости через проточную камеру контролируемая жидкость несколько охладится, плотность ее увеличится, выходной сигнал увеличится, Но в это же время более холодная жидкость поступит в переднюю секцию блока термокомпенсации и на штуцер 16. Произойдет частичное охлаждение компенсационной жидкости 10 в термобаллоне 8. т.к. передняя часть термобаллона омывается более холодной жидкостью, и за счет увеличения компенсационного усилия (как указывалось выше) произойдет

5

восстановление значения выходного сигнала.

Формула изобретения

Поплавковый плотномер жидкостей, содержащий измерительный блок, состоящий из проточной камеры с входом и выходом для жидкости, поплавка и кинематической

системы блока жидкостной температурной компенсации с термобаллоном, компенсационным сильфоном и компенсационной пружиной, соединенной с кинематической системой измерительного блока, и блок

формирования выходного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения плотности, термо- баллрн блока жидкостной температурной компенсации размещен в дополнительно

введенной двухсекционной оболочке с герметичной перегородкой между секциями, полость одной секции этой оболочки сообщена с входом, полость другой секции - с выходом проточной камеры измерительного блока, а герметичная перегородка установлена с возможностью регулирования объемов этих секций одна относительно другой.

Использование: химическая, нефтехимическая, пищевая и др. отрасли промышленности. Сущность изобретения: поплавковый плотномер жидкости содержит измерительный блок, состоящий из проточной камеры с входом и выходом для жидкости, поплавка и кинематической.системы, блока жидкостной компенсации с термобаллоном, компенсационным сильфоном и компенсационной пружиной, соединенной с кинематической системой измерительного блока и блок формирования выходного сигнала.. Термобаллон блока жидкостной температурной компенсации размещен в дополнительно введенной двухсекционной оболочке, полость одной секции этой оболочки сообщена с входом, полость второй секции - с выходом проточной камеры измерительного блока, а герметичная перегородка между секциями оболочки установлена с возможностью ре- гулирования объемов этих секций друг относительно друга. 1 ил. W Ё