Ареометр для жидких сред Советский патент 1980 года по МПК G01N9/12 

(54) АРЕОМЕТР ДЛЯ ЖИДКИХ СРЕД

Изобретение относится к устройствам} дпя измерения плотности жидкостей и концентрации растворов. Известен ареометр, представляющий сюбой стеклянный поплавок, вьшопненнь:(й в виде трубки с делениями и грузом внизу 03 Этот ареометр можно применить для измерения только одного диапазона измеряемых плотностей. Известен ареометр для измерения пло ности и концентрации растворов, который представлйет собой симметричное относительно продольной оси удлиненное тело сосчЪягщее из полого корпуса цилиндрической или веретенообразной формы к припаянного к нему в верхней части стержн Стержень вьтолнен в виде тонкостенной хшлиндрической трубки круглого сечения с запаяным конном. Нижняя часть ареометра заполнена балластом, который неподвижно закреплен при помощи связующего вещества. Балласт предназначен для понижения центра тяжести ареометра чтобы последний при погружении в жидкость плавал в строго вертикальном положении и находился при этом в устойчивом равновесии {2 . Однако этим ареометром нельзя измерить пгютность жидкости в любом диапазоне ее изменения. Для расширения диапазона измерения поплавок вьтолнен в виде двух полых цнлиндрбв, скрепленных один в другом с помощью винта с двумя плоскими щайбами, одна из которых закреплена во внутреннем цилиндре, а другая - в наружном цилиндре, соединенном резьбой со стержнем, при этом грузовая камера снабжена дополнительной полостью дпя сменных грузов. Кроме того, наружный . цилиндр вьшолнен с окном со щкалой из прозрачного материала, а стержень может быть вьшолнен с полостью для размецения груза, уравновешивающего массу стержня. На чертеже изображен предлагаемый ареометр в разрезе, общий вид. Он имеет камеру 1, внутри которой помещается дополнительный сменный груз 2 и балласт 3, которые пожимаются ко дну. камеры при помощи крышки 4 со шлицем, ввинчиваемый с помощью отвфткя во внутреннюю резьбу камеры 1 Камера с помощью резьбы соедютяется с полым наружным цилиндром 5, в верхней части которогхэ вьшолнёно окно б из прозрачного материала, имеющее щкалу 7 из трех рисок, расстояние между которымя равно 1 мм. По внутренней поверх ности цилиндра 5 установлен внутренний цилиндр 8, на наружней поверхности которого также нанесена щкала 9. Шкалы 7 и 9 служат для определения величи ны выдвижения внутреннего цилиндра из наружнего путем совмещения рисок щкалы 9 со средней риской шкалы 7. В вер ней части.цилиндра 8 имеется резьбовое отверстие, в которое ввинчивается измерительный стержень Юс утолщенной нижней частью и со шкалой 11 погружения. Внутри утолщения стержня. 10 имеется камера для размещения груза 1 закрываемая крышкой 13. Груз 12 служит для уравновешивания массы стержня 10 с массой стержней другого диаметра К ареометру прилагается набор измерительных стержней разного диаметра с помощью которых измеряют с-требуемой точностью плотность различных жидкостей и концентрашпо растворов. Во внутренней полости цилиндров 5 и 8 помещается резьбовой винт 14, обес печивающий перемещение внутреннего гшливдра 8 вдоль оси наружного цилиндра 5. На одном конце винта имеется цилиндрическая гчэловка, в торец которой утфается пластина 15, прижатая защпли тованной шайбой 16. Посадочное место винта 14 в месте соединения с пластиной 15 резьбы не имеет. Концы пластины 15 запрессованы в нижнюю часть цилиндра 5. Ко1шы второй пластины 17 запрессованы в нижнюю часть цилиндра 8 На втором торце винта 14 вьшолнен паз под отверстия и с этой стороны на винте установлена зашплинтованная шайба 18, предохрайяюваая при работе отвертку от соскальзывания со шлица. Для вьщвиженкя внутреннего цилиндра из на руткного вьгоорачивают измерительный стержень 10 и через отверстие в верхней части цилиндра 8 вводят в шлиц винта 14 отвертку. Вращением отвертки по часовой или против часовой стрелки цилиндр опускается или поднимается дс совйадения рисок требуемых значегшй ипсал 7 и 9. Пример. При конструировании ареометра необходимые параметры (объем, массу, диапазон и-точность измерения) рассчитывают по известным формулам, вытекающим из закона Архимеда. Если максимальный объем ареометра с учетом объема утолщения измерительного стержня 10 равен ЗО см , а его масса равна 19,5 г, (в случае, когда цилиндр 8 выдвинут из цилиндра 5 до предела , т.е до деления 40 шкалы 9), плотность жидкости при погружении ареометра до деления О на измерительном стержне 10 равна 19,5 г на ЗО см и равна 0,65 г/см . Если минимальный объем ареометра (в случае, когда цилиндр 8 до предела задвинут в цилиндр 5, что соответствует совпадению риска О на шжале 9 со средней риской шкалы 7) равен 2О см , плотность, соответствующая этому объему при погружении ареометра до деления О на измерительном стержне, равна 19,5 г на 20 см равна 0,975 г/см . Для измеретжя плотности, большей приведенной в примере, масса ареометра j должна быть 0,975 г/см на 30 см и равна 29,25 г. Тогда для уравновеши- . вания массы ареометра в камеру 1 добавляют дополнительный груз, равный 9,75 г (что следует из расчета- 29,25 г - 19,5 г - 9,75 г). При массе ареометра 29,25 г пределы измерения плотности будут от 0,975 г на 1 см до 29,25 г на 20 равна 1,462 г/см Для измерения етае большей плотности масса ареометра должна быть соответственно увеличена, а именно: 1,462 г/см на 30 см и равна 43,86г, т.е. в камеру 1 необходимо добавить груз, равный 43,86 г - 29,25 г - 14,61 г. Таким образом, при массе ареометра 43,86 г пределы измерения плотности будут от 1,462 до 2,193 г/см(43,86 г на 20 см ) при этом данная плотность верхний предел измерения ареометра. Точность измерения плотности рас.считывается сл- дуюшим образом. Принимаем Т:лощадь сечения измерительного стержня 1О равной 2О мм. На его шкале имеется 50 миллиметровых делений. Тогда его объем будет равен 2Ох5О 1ООО мм 1 см. Это значит , что с помощью данного сгержня, когда он погружен в жидкость до. деления ЗО можно измерить плотность от 0,65 0,6.39 г/см (т.е. 19,5 г: 3U см -1 см ) и цена одного деления стержня при этом будет равна (0,65О - 0,629) : 50 1О 1,3614 2О 1,2187 ЗО 1,1250 гден высота выдвижения цилиндра 8 из цили1щра 5, мм; h - глубина погружения измерительног стержня 10, мм; Рмакс Рмин -максимальная и минимальная плотности жидкости, измеряемые при высоте Н, г/см ; - Р Яма«А.у.н- разность максимал ной и минимально плотностей -:j -средняя цена одHOIX) деления данного измерительного стержня, г/см K-i,,K-3;K-h-изменение величины плотнос-щ в г/см, соответствующее одному, двум, трем и любо числу п делений .на данном кзм&рпя тельном стержне. Величина плотностей для всех делений -измерительного стержня Ю и для

7359656

0,ООО42 г/см . При расчете цены делвгния для другого диапазона плотностей можно пользоваться этим же способом, применяя специальную табл1щу (см. табл. 1).

Таблица 1 1,2707 0,09О7 0,00181 0,ОО362 0,О0543 0,00724 ... 0,00181 1,1700 0,0488 0,ОО098 0,00196 О,00294 0,00392 ... 0,ОО098 1,0833 0,0417 0,О0083 0,О0166 0,00249 0,00332 ... О.ОО083 всех значений массы и объемов ареометра, рассчитываются по правилам, описанным выше. На основании этих правил расчета всезначения массы и объема сведены в таблицу 2. При ее составлении принято, что площади сечения выдвижного цилиндра 8 и измерительного стержня 10 равны соответственно 2,0 и 0,2 см , а масса всего ареометра равна 29,25 г. Например, высота выдвижения цилиндра 8 равна 30 мм, объем ареометра без измерительного стержня равен 20 см + 2 3 см 26 см, а с учетом объема стержня 10-26 см + + 1 см - 27 см . При этих параметрах ареометр o6e6ne4Hf3aeT -измерение плотности от 29,25 г на 27 см и равную 1,0833 29,25 г на 26 равную 1,1:25 г/см. Расчет плотности в зависимости от величины h производится следующим обра&)м. Например, мм, h 4 мм. По табл. 1 в стро ке мм находим величину К.4 0,ОО392. г/см. Путем вычитания от величины значения К.4, т.е. 1,2187 г/см - 0,0039 г/см -1,2148 г/см . Именно это значение и заносится в таблицу 2 на пересечении строк 20 и 4 и т.д. Таблица2; Для массы ареометра 19,5 г и 43,86 г ссютабпяются аналогагчные таб лицы, в которых указьгваются плотности ЬсютВбтствуютцие всем возможным значением И и всем делениям измеритель ного стержня. Еслик ареометру прикладывается несколько измерительных стержней разного сечения, для каждого из них составляются отдельные таблииы. Таблицы концёнтрашш ингредиентов в растворах рассчитьтают по известным правилам, исходя из. плотности этих растворов. Работа с ареометром осуществляется следующим образом. С помощью любого ареометра или денсиметра предварительно определяются плотность с точностью 0,01-0,03г/с К примеру, измеренная приблизительно плотность равна 1,19 г/см . По табл. 2 в столбце между О и 50 находится высота Н, соответств тощая высоте плотности 1Д9 г/см и равная 20 мм От цилиндра 5. отнинчивается камера 1, . из нее с помощью отвертки снимается крышка 4 и в камеру устанавливается груз массой 9,75 г. Груз Прижимается крыщкой 4 и камера соединяется с цилиндром 5. Затем, отвинчивается измерительный стержень 10 и в отверстие внутреннего цилиндра вводится отвертка до уйора в щлиц винта 14. Вревщ сем в нужную сторону с oднoвpетv eнriым гфи держивающим ареометра за цилиндр 5 обеспечивается совпадение деления 20 шкалы 9 со средней риской шкалы 7. После этого извлекается из щлица и измерительный стержень 1О прйвшршвается,к цилиндру 8. По извест ным правилам ареометр опускается в измеряемую жидкость и по шкале 11 измерительного стержня замечается глу бина погружения. Предположим, что в данном случае она равна 4 мм. По табл.2:на пересечении строк 20 и 4 65 : .8 находится точная искомая плотность 1,2148 г/см . Поправка на капиллягрность и температуру жидкости рассчитывается по известным правилам. По окончании работы ареометр промывается, высушивается, от него отвинчивается измерительный стержень 1Ои камера 1,а цилиндр 8 выдвигается из цилиндра 5 до последнего деления (по, чертежу деление 40). Формула изобрет е н и я i- АрвЮметр дйя жидких сред, содержащий поплавок с грузовой камерой и стержнем, на котором нанесена шкала для отсчёта плотности среды, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения, поплавок выполнен в виде двух полых цилиндров, скрепленных один в другом с помощью винта с двумя плоскими шайбами, одна из которых закрёцленд во внутреннем нилзщдре, а другая - в наружном цилиндре, соединенном резьбой со стержнем, при этом грузовая камера снабжена дополнительной полостью для сменных гру;зов. . 2. Ареометр по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что наружный цилиндр вьшолнен с окном со шкалой из прозрачного мате|риала. 3. Ареометр по п. 1,отлича ющ и и с я тем, что стержень выполнен с полостью для размещения груза, уравновешивающего массу стержня. сточники информации, 1. Кивилис С. С. Техшпса измерения плотности жидкocteй и твердых тел, М., Стандартгиз, 1959, с. 34-35. 2. Кивилис С. С.. Техника измерения плотности жидкостей и твердых тел, М., Стандартгиз, 1959, с. 35 (прототип).