Ареометр полного погружения Советский патент 1942 года по МПК G01N9/18 

Предлагаемый ареометр принадлежит к типу ареометров полного погружения, в которых весь поплавок находится под уровнем жидкости. Устройство это позволяет измерять плотность жидкости как на месте, так и на расстоянии, а также автоматически компенсировать влияние изменений температуры жидкости на плотность, т. е. иметь на шкале приемного прибора деления, соответствующие плотности, приведенной к нормальной температуре.

На фиг. 1 показана электрическая с.хема предлагаемого ареометра; на фиг. 2 -его конструктивная схема; на фиг. 3 изображена электрическая схема устройства в другой форме выполнения.

Электрическая схема устройства заключает в себе питающий трансформатор 3 с двумя вторичными обмотками, из которых одна служит для питания цепи 1 акала усилительной лампы /,, а другая - для питания ее анодной цепи, в которую включены фотоэлемент 2, соленоид 4, миллиамперметр 5 и конденсатор 6.

Жидкость, подлежащая измерению, поступает через трубу 7 в две трубки 8 и 9 и далее в цилиндрически) сосуд 10 внутри которого на.ходится стеклянный поплавок //. целиком погруженный в жидкость. В )ижне| части поплавка помещен сердечник 12 из трансформаторного железа, а в верхней части установлена непрозрачная трубка /5, служащая экраном для светового потока, излучаемого лампой 14.

Если экран 13 не заслоняет света, то свет про.ходит через стенки сосуда 10 и попадает через щель 15 на фотоэлемент 2. Если поплавок // находится в таком положении, что экран частично заслоняет световой поток и фотоэлемент 2 слабо освещен, то через лампу / и соленоид 4 проходит ток, создающи определенное тяговое усилие, действующее на железный сердечник 12. Это усилие заставляет сердечник вместе с поплавком глубже погрузиться внутрь соленоида 4. экран тогда передви гается ниже,-в результате чего через щель 15 попадает больший световой поток.

Увеличение светового потока на фотоэлемент вызывает уменьшение анодного тока лампы 1 и уменьшение тягового усилия соленоида 4. В результате могут возникнуть качания поплавка // с определенной

№ 61780 - 2 -

амплитудой или же поплавок может стать в такое положение, когда тяговое усилие уравновесится выталкивающей силой жидкости.

Благодаря значительному демпфирующему действию жидкости колебания поплавка // практически всегда затухают и поплавок приходит в состояние устойчивого равновесия внутри жидкости. При изменении плотности жидкости, например в случае ее увеличения, поплавок переходит авто.матически в другое положение, заслоняя свет, падающий на фотоэлемент 2, до тех пор, пока сила анодного тока ламны / возрастает, не создаст такого тягового усилия соленоида 4, которое ко.мпенсирует выталкивающую силу жидкости.

Мерой плотности в данном устройстве служит измеряе.мая обычным миллиамперметром сила тока в соленоиде 4, устанавливающаяся автоматически в зависимости от плотности жидкости. Колебания напряжения питания, изменение параметров усилительной лампы /, изменение характеристики фотоэлемента 2 и изменение накала осветительной лампы 14 совершенно не сказываются на работе схемы.

Происходит это по следующей причине. Если рассмотреть тяговую характеристику соленоида 4, то можно заметить, что в определенной области, длина которой определяется длиной соленоида (несколько сантиметров), тяговое усилие соленоида остается неизменным. Работа устройства совершается так, что конец железного сердечника 12 находится именно в этой области. При изменении плотности жидкости поплавок ареометра перейдет в новое положение и измерительный прибор 5 ъ цепи соленоида 4 покажет другую силу тока, при которой тяговое усилие соленоида 4 будет равно изменившейся выталкивающей силе жидкости. Если же изменится не плотность, а любой электрический параметр схемы, например напряжение, то сила тока, показываемая измерительным прибором, не изменится.

Для объяснения этого явления допустим, что напряжение питания схемы изменилось, например увеличилось. Вначале это должно вызвать увеличение силы тока, протекающего через соленоид 4, которое однако вызовет перемещение железного сердечника 12 и ареометра книзу, увеличение освещенности фотоэлемента 2 и ослабление анодного типа. При этом сила тока должна будет достичь прежней величины, т. е. величины силы тока до повыщения напряжения, так как плотность жидкости и вытекающая ее сила не изменились, а равновесие возможно лищь при равенстве тягового усилия соленоида 4 и выталкивающей силы жидости.

Таким образом при изменении напряжения питания поплавок // перейдет в другое положение и автоматически скомпенсирует увеличение напряжения тем, что увеличит освещенность фотоэлемента .2 и не позволит увеличиться силе тока, протекающей через соленоид 4. Точно такие же действия вызывает любое изменение параметров электрической схемы.

Шкала ареометра по плотности наносится на щкале миллиамперметра 5: при соблюдении определенных условий она практически линейна. Для получения линейной щкалы необходимо, чтобы железный сердечник 12, входящий в соленоид 4, был насыщен. В этом случае тяговое усилие соленоида 4 пропорционально не квадрату силы тока, как обычно, а первой степени силы тока.

В предлагаемом ареометре автоматическая температурная компенсация может быть осуществлена электрическим путем, так как здесь имеется для этого основное условие, а именно-линейное соотношение между отклонением стрелки измерительного прибора и плотностью жидкости. Схема устройства фотоэлектрического ареометра с компенсацией изменения плотности жидкости под влиянием изменения температуры

показана на фиг. 3. Эта схема отличается от схемы фиг. 1 наличием моста, одним из плеч которого служит термометр сопротивления.

Допустим, что плотность жидкости, контролируемая фотоэлектрическим ареометром, изменилась, например уменьшилась под влияиием увеличения температуры жидкости. Это у.меньшение плотности, как было ноказано выше, автоматически вызовет соответствуюшее уменьшение силы анодного тока, протекаюш,его по активному сопротивлению R включенному в анодную цепь усилительной лампы У. Уменьшение падения напряжения на сопротивлении /, вызовет уменьшение силы тока, протекаюшего через гальвано.метр 5а. При этом стрелка гальванометра должна будет отклониться, например, вправо. В то же время, однако, увеличится сопротивление электрического термометра 16, измеряюш,его температуру жидкости. Это даст изменение силы тока в диагонали моста, куда включен гальванометр 5а.

Под дер1ствием изменения тока в диагонали стрелка гальвано,метра должна будет отклониться в противоположную сторону (влево). Если же стрелка останется на прежнем месте, то это будет свидетельствовать о наличии компенсации изменений температуры (при изменении плотности жидкости под влиянием изменения температуры жидкости стрелка указывающего прибора не отклоняется).

Предмет изоб;5етения

1.Ареометр полного погружения, отл и ч а ю ш:и и с я тем, что для компенсации усилия, выталкивающего поплавок из жидкости, поплавок снабжен в нижней части сердечником соленоида, включенного в электрическую цепь, в которой сила тока регулируется в зависимости от перемещений поплавка в жидкости.

2.Форма выполнения ареометра по п. 1, отличающаяся тем, что поплавок снабжен в верхней части экраном, который при перемещении поплавка изменяет освещение фотоэлемента, управляющего регулированием силы тока в цепи соленоида в зависимости от перемещений поплавка в жидкости.

3.В ареометре по пп. 1 и 2 применение включенного в цеиь соленоида электроизмерительного прибора, служащего для указания плотности жидкости.

4.Форма выполнения ареометра по пп. 1-3, отличающаяся тем, что в цепЬ электроизмерительного прибора включен термометр сопротивления, измеряющий температуру жидкости и служащий для компенсации влияния этой температуры на показания электроизмерительного прибора.

№ 61780

У S

.-iWiWAXAAA-

I0CM0-I

VM/V VMfW-

ФиаЗ