Пневмоэлектрический измеритель плотности Советский патент 1980 года по МПК G01N9/26 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может найти широкое применение в химической, пищевой и других отраслях промышленности, где необходимо контролировать плотности 5 жидкостей.

Известен пневматический плотномер жидкости, содержащий две пьезометрические трубки, встроенные в резервуар с контролируемой жидкостью на раз- 10 личную глубину, и преобразователь с положительной и отрицательной глухими камерами, расположенными по общей вертикальной оси. Глухие камеры снабжены вялыми мембранами, жесткие 5 центры которых подпружинены и соединены стержнем, который шарнирно опирается на одно из плеч двуплечего рычага, второе плечо которого шарнирно соединено с чувствительным 20 элементом дросселя, оснащенного проточной камерой, соединенной с входом четырехвходного сумматора, выход которого соединен с входом двухвходового усилителя. Сферическая 25 поверхность конца двуплечего рычага соосна с геометрической осью глухих камер и расположена с зазором между торцами стержней, соединяквдих жесткие центры мембран { . 30

Недостатки плотномера: сложность изготовления чувствительного элемента дросселя, наличие трения,, скольжения в трех точках (концы стержня преобразователя - сфера двуплечего рычага, сфера двуплечего рычага тело чувствительного элемента дросселя, тело чувствительного элемента дросселя - цилиндрическая поверхность дросселя), а также трение качения в опоре двуплечего рычага, что снижает чувствительность прибора и вносит значительную погрешность при контроле плотности жидкости на малых диапазонах.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является пьезометрический плотномер, содержащий две пьезометрические трубки, погруженные в контролируемую среду на различную глубину, линию подачи сжатого воздуха и измерительную схему с дифманометром,глухие камеры которого сообщены соответственно с нижней и верхней пьезометрическими трубками. Применение этого прибора ограничено низкой точностью измерения жидкостей, плотность которьк изменяется в малых диапазонах L2J Цель изобретения -повышение точности измерения. Это достигается тем, что в предла гаемой конструкции сердечник диффере циально-трансформаторного преобразователя выполнен верхним и нижним . хвостовиками, которые содержат полусферические выступакяцие пояса, расположенные в цилиндрических направляющих корпуса дифтрансформаторного преобразователя, причем конец нижнег хвостовика сердечника выполнен в виде сферы, свободно лежащей на плоскости жесткого центра мембраны. На чертеже представлена схема опи сываемого пневмоэлектрическрго измерителя плотности. Две пьезометрические трубки 1 и 2 встроены на различной высоте в резер вуар 3, плотность жидкости в котором необходимо контролировать, и сое динены соответственно с положительной и отрицательной глухими камерами дифманометра 4, В дифманометре 4 мембрана 5 выполнена вялой и снабжена массивным жестким центром 6. В качестве упругого элемента в дифманометре используется рессорообраз:ная пружина 7. Эта пружина, обладая повышенной жесткостьнУВ горизонТсшьной плоскости, способствует значительному уменьшению перекоса жесткого центра б, вызванного возможностью неравномерного распределения массы жесткого центра относительно вертикальной оси дифманометра 4. Дифференциально-трансформаторный преобразователь 8 имеет две цилиндри ческие направляющие 9, в которых с минимальным зазором размещены полусферические выступающие пояса верхне го и нижнегохвостовиков 10 и 11 фер ромагнитного сердечника 12. Нижний хвостовик 11 снабжен сферо 13, которая под действием веса сердечника 12 свободно прилегает к плос кости жесткого центра б. Пневмоэлектрический измеритель плотности работает следукидим образом Стабилизатором давления 14 через пневматические дроссели 15 и пьезо : метрические трубки 1 и 2 устанавливаются одинаковые расходы воздуха, этом давлении в положительной и отрицательной камерах дифманометра 4 будут отличаться друг от друга на величину разности гидростатических столбов контролируемой жидкости. Эта разность гидростатических давлений создает на мембране 5 диф.манометра 4 силу F , направленную .вверх, ..pHgSg poHgSa+upHgS. верху на мембрану дифманометра бу,дет действовать сила, равная весу G жесткого центра, а сила Fj рессорообразной пружины 7. Сила + слх, -текущее значение плотности контролируемой жидкости; -высота погружения пьезометрической трубки 1, -высота погружения пьезометрической трубки 2; -базовое расстояние между трубками; -плотность контролируемой жидкости, соответствующая началу предела измерения; изменение плотности контролируемой жидкости; эффективная площадь мембраны 5, жесткость рессорообразнрй пружины 7 в вертикальной плоскости; величина начального сжатия пружиныперемещение жесткого центра мембраны от начального положения. При плотности р контролируемой жидкости мембрана дифманометра находится в нейтральном положении, а ЭДС, созданная в обмотках катушки дифференциально-трансформаторного преобразователя и снижаемая на вторичнй прибор 16, соответствует начальному уровню выходного сигнала. При этом должно соблюдаться условие равенства сил, действующих на мембрану ,сХо. С увеличением плотности контролируемой жидкости увеличивается разность давлений, действующих на мембрану 5 дифманометра 4. Усилие от мембраны через жесткий центр б и сферу 13 передается сердечнику 12, дифференциально-трансформаторного преобразователя 8. Под действием этого усилия сердечник 12 перемещается в цилиндрических направляющих 9 дифференцисшьно-трансформаторного преобразователя 8 ... Перемещение сердечника 12 вызывает разбаланс ЭДС в обмотках катушки дифференциально-трансформаторного преобразователя на величину, прямопропорциональную изменению плотности контролируемой жидкости. . Настройка измерителя плотности на различные пределы измерения осуществляется изменением базового расстояния (Н) между пьезометрическими