Устройство для измерения плотности жидких сред Советский патент 1979 года по МПК G01N9/26 

t

Изобретение относится к контрольноизмерительным устройствам для измерения плотности жидких сред. Оно может применяться в качестве анализатора состава жидких сред в системах автматического регулирования и оперативного контроля технологическими прюцес- сами в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известен поплавковый плотномер для измерения плотности однородных жидкостей. Принцип его действия заключается в определения глубины погружения поплавка постоянного веса в контролруемую срецу 1 .

При измерении плотности растворов полимеров, обладающих высокой адгезией, из-за невозможности поддерживать вес поплавка постоянным, значительно снижается точность измерения.

Известен также пневмометрический плотномер с проточным датчиком типа КМ. Принцип его действия основан на измерении перепада павлений, создаваемом в пневмометр1гческих трубках, погруженных в контролируемую и эталонную жидкости .

Известное устройство не примеш1мо цля измерения плошости растворов лолик еров непосредственно в технологическом процессе. Это связано с невозможностью сброса прокачиваемого впэ.духа в атмосф1фу или в емкость с постоянным давлением.

Наиболее близким по технической -сущности является устройство для иэмерения плотности газов и жидкостей. Оно состоит из измерительного пневматического (гидравлического) моста, задатчкка постоянного расхода и регистрирующего прибора. Измерительный мост состоит из турбулентных пневматических (гидравлических) сопрот}шлений (дросселей), которых в противоположных плечах моста равны, а в смежных - различны по величине. Регистрирующий прибор подключен к диагонали моста 3J .

Принцип его действия заключается в измерении перепада давления в диагонали моста, вызваннс1Го изменением пневк1 тичесхого (гидравлического) сопротивле ния -дросселей при изменении плотности контролируемой среды.

Недостатком устройства является недостаточно высокая точность измерений, обусловленная неполной компенсацией влияния вязкости на результат измерения при протекании газов или жидкостей по цилиндрическим каналам, соединяющим турбулентные дроссели. Кроме того, известное устройство имеет невысокую чувствительность при измерении плотности двухкомпонеятных смесей, компоненты которых незначително отличаются друг от друга по плотности. Уто выражается в,том, что при изменении плотности одного из компонентов от минимального до максимапь- кого значения/ выходной сигнал, соответствующий этому изменению, находитс на фоне сигнала, соответствующего плотности пругого компонента. Поэтому при измере1ши концентррции одного из компнентов по плотности их смеси обычно используется небольшой диапазон измерения (перемещение стрелки регистрирующего прибора).

Цель предлагаемого изобретения повышение точности и чувствительности измерений.

Она достигается тем, что гидравлический мост выполнен в виде проточной полости, разделенной двумя горизонтальными перегородками на три части, причем средняя часть полости разделена на две равные камеры, имеющие вход- -нее и выходное отверстия разных диаметров, при этом диаметр входного отверстия первой камеры равен диаметру выходного отверстия второй камеры, а диаметр входного отверстия второй камеры равен диаметру выходного отверстия первой камеры, обе камеры подсоединены к дифманометру, а между первой камерой и цифманометром установлен блок компенсации балластного давления.

На чертеже изображен общий вид предлагаемого устройства.

Предлагаемое устрюйство состоит из задатчика 1 постоянного расхода, гидравлического измерительного моста 2, дифманометрического преобразователя 3, регистрирующего прибора 4. Гидравлический измерительный мост 2

представляет собой прямоугольную полость 5, разцеленную перегородками 6 и 7 на три части. Обе перегородки имеют отверстия 8 и 9 малого оиамет- ра и отверстия 10 и 11 большого диаметра. Средняя часть полости разделяется дополнительной перегородкой 12, размещенной перпендикулярно к перегородкам 6 и 7, на плюсовую и минусовую

меж дроссельные камеры 13 и 14. Отверстия 8 и 9 малого диаметра и отверстия 10 и 11 большого диаметра являются турбулентными дросселями и образуют измерительный мост, причем диаметрь дросселей в противоположных плечах моста равны, а в смежных .- различны по величине. В импульсную линию, соединяющую плюсовую междроссельную камеру 14 гидравлического моста и минусовую камеру дифманометрического преобразователя 3, включен вентиль 15. В импульсную линию, соединяющую плюсовую междроссельную камеру 13 с плюсовой камерой дифманометрического преобразователя 3, вентиль 16 и блок 17 компенсации балластного давления. Блок 17 выполнен в виде разделительного сосуда с разделяющим элементом - сильфоном

18, поджимной пружиной 19 и подстроечным винтом 20. Полости сосуда сообщены между |робой, на линии связи имеется вентиль 21. Плюсовая и минусовая камеры дифманометрического преобра- зователя 3 также связаны между собой, на линии связи расположен усрец- нительный вентиль 22.

Контролируемый раствор при помощи задатчика 1 постоянного расхода не-

прерывно прокачивается через прямоугольную полость 5. Исследуемая среда проходит через отверстия 8 и 10 малого и большого диаметра, заполняет плюсовую и минусовую междроссельныо камеры 13 и 14, и через отверстия 9 н 11 малого и большого диаметра попадает в линию сброса. Отверстия 8, 9, 10 н 11 являются турбулентными и образуют гидравлический измерительный мост с размещением в смежных плечах дросселей разного, а в противоположных - дросселей одинакового диаметра. Перепад давления между плюсовой и минусовой междроссельнымн камерами 13 и 14 связан с плотностью контролируемой среды одиозначнпй зэвисимостью. в том случае, когда исследуемая среца является двухкомпонент565

ной смесью, ее плотность фу 1кциональн( связана с содержанием (кощентрацней) оцного иэ компоне}1тов в смеси при постоянном количестве tipyroro компонента. При этом плотность смеси будет меняться от некоторого минимального цо некоторого максимального значения. Минимальное значение перепаца давлений в меж дроссельных камерах 13 и14 определяется параметрами гидрав- яического моста, плотностью основного компонента.

При прокачивании через полость 5 одного из компонентов (растворителя) в междроссельных камерах 13 и 14 возникают давления, разность которых пропорциональна плотности этого компонента. Эта разность давлений воспринимается дифманометрическим преобразователем 3. При этом давление в межцроссельной камере 13 больше давления в междроссельной камере 14. При помощи блока 17 компенсации балластного давления, посредством сильфона 18, поджимной пружины 19 и подстроечного винта 2 О выравнивается давление в плюсовой и минусовой камерах дифма- нометрическоги преобразователя 3. Стрека регистрирующего прибора 4 при этом находится в начальном (нулевом) положе ши, С постепенным увеличением содержания другого компонента будет увеличиваться разность давлений в междроссельных камерах 13 и 14 и, следовательно, будет расти выходной сигнал цифманометрического преобразователя 3, фиксируемый регистрирующим прибором 4. Ввиду того, что дифмано- метрический преобразователь 3 настроен на перепад, соответствующий всему диапазону изменения плотности смеси, при наличии компенсации балластного давления, этому же изменению плотности соответствует максимально возможн перемещение стрелки регистрирующего прибора. Таким образом, значительно повышается чувствительность измерений по плотности, а значит и по концентрации.

Предлагаемое устройство обеспечивает устранение влияния на результат

316

измерений вязкостных сил, особенно при работе с высоковязкими жицкими средами, когда практически недосттким турбулентный режим истечения. Кроме того, повышается чувствительность измерений плотности смесей топуопа и дивинила, изопрена и иэопентана, расворов каучука СКЛ в толуоле, растворов каучука СКИ-3 в изопентане и др., т. е. жидких сред, плотность которых изменяется в незначительных пределах с изменением состава.

Формула изобретения

Устройство для измерения плотности жидких сред, содержащее гидравлический измерительный мост, состоящий из турбулентных дросселей и снабженный междроссельными камерами, дифмано- метрический преобразователь с плюсовой и минусовой камерами, регистрирующий прибор и задатчик постоянного расхода, отличающийся тем,

что, с целью повышения чувствительности измерений, гидравлический мост выполнен в виде проточной полости, разделенной двумя горизонтальными перегородками на три части, причем средняя часть полости раз делена на две равные камеры, имеющие входное и выходное отверстия разных диаметров, при этом диаметр входного отверстия первой камеры равен диаметру выходного отверстия второй камеры, а диаметр входного отверстия второй камеры равен диаметру выходного отверстия первой камеры, обе камеры подсоединены к дифманометру, а между первой камерой и манометром установлен блок компенсации балластного давления.

Источники информации,принятые во внимание при экспертизе

1.Глыбин И. П. Автоматические плотномеры, Киев, Техника, 1965, с. 13.

2.Глыбин И. П. Автоматические плотномеры, Киев, Техника, 1965, с. 13-15.

3.Авторское свидетельство СССР NO 393641, кл. 0 O1N 9/26, 1973.