Устройство для измерения плотности жидких сред Советский патент 1980 года по МПК G01N9/22 

Изобретение относится к приборам технологического контроля непрерывного действия, предназначенным для определения плотности жидкостей в аппаратах, к которым предъявляются высокие требования в части стерильности, например в ферментерах, и мо жет найти применение в технологических установках микробиологической, химико-фармацевтической, пищевой, м дицинской и других отраслях промлшленности, а также в лабораторных ус тановках для получения витаминных препаратов, ферментов и средств защиты растений. Известно устройство для измерени плотности жидкости, содержащее корпус, поплавок с постоянным магнитом систему уравновешивания веса, следящую систему и установленный поя поплавком в потоке контролируемой жидкости постоянный магнит центровки и грубой температурной коррекции. Недостатками этого устройства являются невысокая точность и чувствительность, а также неширокий диапазо измеряемых величин 1 . Наиболее близким к изобретению по технической сувшости является устпой ство, состоящее из проточного корпуса, внутри которого размещен магнит термокомпенсации, поплавок полного погружения со стержневым постоянным магнитом, катушки силовой термокомпенсации, датчика перемещения поплавка и измерительной схемы. Недостатком этого устройства является невозможность использования его для измерения плотности стерильных жидких сред; культуральной жидкости, питательного раствора и т,п, конструктивные особенности плотномера не могут обеспечить проведения качественной стерилизации самого прибора и аппарата, где он установлен, так как после слива анализируемой среды из измерительного сосуда плотномера и отключения система автоматического регулирования положения поплавка последний, стремясь занять устойчивое равновесие,.притянется к одному из магнитов системы термокомпенсации, в результате чего неизбежно в местах соприкосновения поплавка со стенками сосуда возникнут нестерилизуемле зоны, в которих может сохраниться бактериальная среда-источник инфекции, система термокомпенсации будет нечувствительной в узком диа пазоне изменения температур жидкой среды. Кроме того система астатического вывоцивания поплавка в плотномере очень чувствительна к вращатель ным потокам жидкости в горизонтальной плоскости измерительного сосуда При динамическом воздействии вихревого потока на поплавок система выве шивания легко выйдет из равновесия, что приведет к потере работоспособности плотномера 2 , Целью изобретения является повыше ние надежности работы устройства. Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве магнит термокомпенсации установлен над поплавком и обращен одноименным полюсом к магниту поплавка,.противоположный конец которого обращен к одноименному полюсу катушки силовой компенсации, пр этом поплавок закреплен- в корпусе при помощи пластины, На чертеже схематично изображено устройство плотномера. Устройство для измерения плотноети жидких сред состоит из проточного корпуса 1, внутри которого с- помощью плоского упругого элемента 2 (пластинчатой пружины, например), расположенного параллельно горизонтальной плоскости, укреплен пустотелый шарообразный поплавок 3 полного погружения с установленным внутри симметрич но вертикальной оси стержневым постоянным магнитом 4. Сверху над поплавком на корпусе жестко закреплен по одной оси с магнитом 4 постоянный магнит 5, .имеющий большой отрицатель ный температурный коэффициент магни ной индукции (магнит термокомпенсаци снизу под поплавком на корпусе 1 в ном кожухе 6 укреплены катушка 7 си вой компенсации и датчик перемещени 8 поплавка (высокочастотная катушка в .диэлектрическом слое) , Корпус 1, у ругийэлемент 2, поплавок 3 и кожух 6 выполнены из немагнитного коррози онного стойкого материала. Магнит 5 обращен к магниту 4 поплавка 3 одно именными полюсами, взаимодействуя с ним (отталкивая его), удерживает по лавок от перемещения вверх. В свою очередь, магнит 4 обращен одноименным полюсом к полюсу магнитного полр, создаваемого катушкой 7, что йерживает его от перемещения вниз, 8 перемещения связан последо вательно через генератор 9 высокой частоты, усилитель 10 постоянного т ка, источник 11 питания, коммутатор 12 с катушкой 7 силовой компенсации Для измерения силы тока в катушке силовой компенсации при изменении в.еличины архимедовой силы предусмот рен изг рительный прибор 13, Устройство работает следующим об разом. Измеряемая среда протекает через корпус 1 устройства таким образом, что поплавок 3 и магнит 5 находятся полностью погруженными в нее. Поплавок выбирается по весу таким, чтобы у него была избыточная плавучесть в даняой жидкой среде. От перемещения вверх его удерживает отталкивающая сила, возникающая между одноименными полюсами магнитов 4 и 5. Датчик 8 перемещения настраивается так, что положение поплавка в жидкости, имеющей концентрацию, соответствующую нижнем:/ пределу измерения, принимается за нуль отсчета, и электрический сигнал на выходе генератора 9 равен нулю. При увеличении концентрации измеряемой жидкости и повышении ее плотности поплавок 3 под действием архимедовой силы начнет подниматься вверх, при этом изменится расстояние между нижней частью поплавка, являющейся экраном, и высокочастотной катушкой-датчиком 8 перемещения. Так как высокочастотная катушка взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита 4, то изменение расстояния между ними приведет к изменению добротности катушки 8, Датчик 8 перемеще-, ния, реагируя на это изменение, выдаст электрический сигнал, который после усиления в усилителе 10 тока, поступит-в катушку 7 силовой компенсации в виде постоянного тока. Величину тока компенсации покажет прибор 13, Ток компенсации катушки 7 пропорционален выталкивающей архимедовой силе, а следовательно, 1гпотности анализируемой жидкости или ее концентрации при нормальной температуре. Система температурной компенсации, примененная в предложенном устройстве, позволяет получить значение плотности исследуемой жидкости, приве- . денное к нормальной температуре. При изменении температуры жидкости, допустим при ее. повышении, плотность жидкости уменьшится, .что приведет к уменьшению архимедовой силы, выталкивающей поплавок. 3, Но на магнит 4 поплавкадействует также отталкивающая сила верхнего магнита 5. Магнит 5 термокомпенсации, погруженный в контролируемую среду, воспринимает ее температуру и, обладая большим отрицательным коэффициентом магнитной индукции, изменяет тяговое усилие в сторону уменьшения, и тем самым начнет слабее отталкивать поплавок. Если равнодействующая этих двух сил в рабочем диапазоне температур равна нулю, то показания измерительного прибора 13 не будут зависеть от температуры. Зная по справочным данным температурный коэффициент тягового усилия постояннбго магнита и коэффициент изменения плотности от температуры контролируемой жидкости, можно рассчитать абсолютное началь