Гидродинамический плотномер жидкостей Советский патент 1993 года по МПК G01N9/28 

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам для измерения плотности концентрации жидких сред в гидромелиорации и может быть использовано в тех отраслях промышленности, в которых контроль плотности является необходимым условием ведения технического процесса

Целью изобретения является повышение точности измерения

На чертеже приведена принципиальная схема устройства

Газодинамический плотномер жидкости состоит из двух газодинамических трубок 1 и 2, одна из которых установлена в сосуде 3 с исследуемой жидкостью а другая - в сосуде 4 с эталонной средой Трубки 1 и

2 погружены в упомянутые жидкости на определенные глубины и соединены с источником газа постоянного давления 5, а также с элементом сравнения давлений 6. Сосуд 6 выполнен в виде замкнутой полости и частично заполнен жидкостью, причем его газовая полость через регулируемый дроссель 7 и управляемый клапан 8 сообщена с окружающей средой. Плотномер содержит также блок управления 9, триггер 10, ключ 11, счетчик импульсов 12 и счетчик количества пузырьков газа 13, причем выход блока 10 подключен к счетчику 12, клапану 8 и к первому входу триггера 10, второй вход которого соединен с управляемым входом ключа 11. сообщающий выход счетчика пузырьков газа 13 - со входом счетчика импульсов 12

00

го N

ел

CJ 4

Плотномер работает следующим обоа- зом.

В исходном состоянии, под дейстаием избыточного давления источника 5. газ в виде пузырьков, генерируемых срезами трубок 1 и 2. барботирует соответственно через слои исследуемой и эталонной жидкостей, При этом на входе трубки 1 устанавливается давление Рх, пропорциональное плотности анализируемого продукта, а на входе трубки 2 - давление Рэ, равное сумме давления PI в газовой полости сосуда 4, гидростатического давления Р2 и давления Лапласа в пузырьке газа Рз, т.е. э Рэ PI + Р2 + Рз Pi + рэЯ Н2 +26/R, (1) где РЭ плотность эталонной жидкости;

g- ускорение свободного падения;

На - высота уровня жидкости над верхним срезом трубки 2;

д - коэффициент поверхностного натяжения жидкости;

R - радиус газового пузырька,

Ввиду открытого состояния клапана 8 газовая полость сосуда 4 сообщена с атмосферой и в ней за счет барботирующихся пузырьков газа устанавливается благодаря соответствующей регулировке расходной характеристики дросселя 7 значение давления PL отвечающего значению нижнего предела диапазона изменения измеряемой плотности.

При измерении плотности исследуемой жидкости сигналом с блока 9, управляемый им клапан 8 закрывается и газовая полость сосуда 4 разобщается с атмосферой. С момента начала отсчета в результате прохождения газовых пузырьков в газовую полость давление в ней начинает увеличиваться и, следовательно, согласно уравнению (1) будет расти давление Рэ на входе газодинамической трубки 2. Одновременно сигналом блока 9 счетчик 12 устанавливается в исходное состояние и срабатывает триггер 10, выходной сигнал которого открывает ключ 11, ввиду чего на счетчик 12 начинают поступать импульсы, пропорциональные количеству выделяемых срезом трубки 2 пузырьков газа и преобразуемые счетчиком 13.

При достижении значения давления Рэ на входе трубки 2 за счет повышения давления в газовой полости измеряемого давления Рх, т.е. РЭ - Рх, срабатывает элемент сравнения, управляющий сигнал которого возвращает триггер 10 в исходное состояI

0

ние При этом управляющий сигнал последнего запирает ключ 11 и поступление импульсов от счетчика 13 на счетчик 12 прекращается. Количество импульсов, зафиксированных счетчиком 12, будет соответствоватьизмеряемомугидростатическому давлению столба исследуемой жидкости, и, следовательно, определенному значению ее плотности.

Количество зафиксированных счетчиком 12 импульсов пропорционально количеству N пузырьков газа, прошедших через слой эталонной жидкости, и будет определяться выражением с учетом того, что в конце отсчета Рэ Рх,

0

N-,n

X

I

kln

Рэ Рэ

где V0 - объем пузырька газа; V - обьем газовой полости;

(2)

-$

коэффициент преобразования;

25

30

35

40

45

50

55

Hi - глубина погружения трубки 1; /Эх - значение плотности исследуемой жидкости;

g- ускорение свободного падения.

Формула изобретения

Газодинамический плотномер жидкостей, содержащий соединенные с источником газа постоянного давления и элементом сравнения давлений две газодинамические трубки, погруженные на постоянную глубину в сосуды для исследуемой и эталонной жидкостей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен блоком управления, триггером, ключом, счетчиком импульсов, счетчиком пузырьков газа, регулируемым дросселем и управляемым клапаном, причем сосуд для эталонной жидкости выполнен замкнутым, а его газовая полость через регулируемый дроссель и управляемый клапан сообщена с атмосферой, при этом выход блока управления соединен с управляемым входом клапана, счетчиком импульсов и первым входом триггера, второй вход которого соединен с вь ходом элемента сравнения, а выход триггера подключен к счетчику импульсов через ключ, второй вход которого соединен с выходом счетчика пузырьков газа, установленного на срезе газодинамической трубки, размещенной в сосуде для эталонной жидкости.

Сущность изобретения- в плотномер, содержащий соединенные с источником газа постоянного давления и элементом сравнения давлений две газодинамические трубки, погруженные на постоянную глубину в сосуды для анализируемой и эталонной жидкостей, дополнительно введены блок управления, триггер, ключ, счетчик импульсов, счетчик пузырьков газа, регулируемый клапан, причем сосуд для эталонной жидкости выполнен замкнутым, а его газовая полость через регулируемый дроссель и управляемый клапан сообщена с атмосферой, при этом выход блока управления соединен с управляемым входом клапана, счетчиком импульсов и первым входом триггера, второй вход которого соединен с выходом элемента сравнения, а выход триггера подключен к счетчику импульсов через ключ, второй вход которого соединен с выходом счетчика пузырьков газа, установленного на срезе газодинамической трубки, размещенной в сосуде для эталонной жидкости 1 ил. Ё