Поплавковый плотномер жидкости Советский патент 1980 года по МПК G01N9/12 

(54) ПШЛАВКОВЫЙ ПЛОТНОМЕР ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к приборам для измер ния и регулирования плотности жидких сред. Известен поплавковый плотномер жидкости с тонущими поплавками, измене1шя видимого веса которых при изменении плотности yatjuKocm уравновеишваются тем или другим противодействующим устройством, например ширалыюй пружиной, уравновещивающим грузом рычажных весов, силовыми преобразователяАШ ГСП и другими 1. Однако он не обладает линейным выходшлм сигналом. Наиболее близким к изобретеш1ю по теиш ческой сущности является поплавковый плотномер жидкости с переменным плечом противодействующего груза 2. Этот плотнояюр состоит из поплавка, погруженното в жидкорть и подвешенного к поверхности вращающегося барабана, и груза поцае шейного к усгрЫ1сгву, с переменньт эвольвентным плечом, концёнгричеоси прикре 1шенным к боковой поверхности барабана. ПрЛ изменении плотности контролируемой жидкости изменяется выталкивающее усилие поплавка, а следовательно, видимый вес поплавка, в результате чего барабан и эвольвентное устройство поворачивается до тех пор, пока не будут уравновешены противодействующим моментом, создаваемым грузом. При повфоте барабана и звольвентного устройства изменяется радиус 2 навивки троса груза, т. е. изменяется плечо звопьвенты, на которое действует груз. Известный прибор имеет неравномерную щка-. лу за счет неравномерного распределения массы эвольвентного устройстве между поплавком н грузом, причем неравномерность изменяется при вращенин барабана и звольвентного устройства. Цел&ю изобретения является повышение точности и чувствительности измерений. Достигается это тем, что профилированный злемент вьшолнен в виде кулачка, размещенного ка одном валу с диском, при этом в диске вьшолнено| отверстие геометрия которого идентична геометрии кулачка, а расстояние диском и кулачком равно или больше их толщины. На фиг. I показан продольный разрез поплавкового плотномера жидкости и положение 376 подвижных элементов при минимальном значении плотности контролируемой жидкости; на фиг. 2 показан план поплавкового плотномера жидкости и положение его подвижных элементов при минимальном значении плотности контролируемой жидкости; на фиг. 3 и 4 показаны соответственно продольный разрез и план поплавкового плотномера жидкости и положение его подвижных частей при максималь ном значении плотности контролируемой жидкости; на фиг. 5 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 6 показана шкала, поясняющая методику построения лекала. Поплавковый плотномер жидкости состоит из поплавка 1 (см. фиг. 1и 2), подвешенного на тросе 2 к вращающемуся на оси 3 диску 4, на круглой поверхности которого имеется канавка 5 для за крепления и навивки троса. На диске нанесена служебная шкала 6 плотномера и вторая шкала 7 на поверхности барабана 8, прикрепленного к диску 4. Вверху вращающихся шкал 6 и находится неподвижный указатель 9. На оси 3 рядом с диском 4 на расстоянии, равном толщи не или больше толщины диска закреплено сплош ное лекало 10 с линейной зависимостью профиля кривизны и канавкой 11 на эвольвентной повер ности для закрепления и навивки троса 12 груза 13 На поверхности диска 4, изготовленного из того же листового материала, что и лекало 10, вырезано лекальное отверстие с такими же раз мерами профиля кривизны и толщины, как лекало груза, и концещ-рично расположено точно против лекала так, что диск 4 с лекальным отверстием и лекало 10 составляют вместе полный кругльп диск. Плотномер снабжен емкостным дистаищюнНым преобразователем для передачи показаний вторичному прибору (на чертеже не показан). Ротор конденсатора дистанционного емкостного преобразователя состоит из двух равных, но противополож1Я)х и электрически изолированных одна от другой частей (половин) 14 и 15, каждая из которых состоит из одинакового количества пластин в виде одинаковых и равных половина круга, закрепленных на оси 3 так, что одна половина, ротора 14 расположена справа, а вторая половина 15 - слева оси 3 так, что .пластины правых 14 и левых 15 половин ротора вместе составляют полные диски с равномерным распределением массы относительно оси вращения и обладают такой же балансировкой и ура новещенностью, как сплошные диски. Статор конденсатора дистанционного емкостного преобразователя, состоит также из двух равных полов одна из которых 16 расположена против травой части 14 ротора, а вторая 17 - прогав левой Части 15 ротора. Равные половины статора закреплены на корпусе плотномера. Ось 3 находится на двух шарикоподшипниках 18 и 19. Поплавок находится в сосуде 20, через который иепрерьшно протекает контролируемая жидкость. Емкостной дифференциальный преобразователь лотномера дифференциально включен либо индуктивно-емкостный мост электронного ндикатора уровня типа ЭИУ-2, либо в рабочую компенсационную .схемы удвоения напряжения мкостного уровнемера, к выходу которых ключен вторичный прибор, например, типа лектронного автоматического потенциометра или милливольтметра магнитоэлектрической системы (схемы ЭИУ-2 и емкостного уровнемера и вторичных приборов на чертеже не показаны) . Известно, что для поплавка, погруженного в жидкость, справедливо следующее уравнение nB niPjkt, где iTijj - масса гирь, уравновешивающих поплавок в жидкости; tTlnr.- масса гирь, уравновешивающих по поплавок при взвешивании в воздухе; - объем поплавка при температуре измерения; - плотность контролируемой жидкости при температуре измерения. Поплавковый плотномер жидкости работает следуюшрим образом. При изменении плотности контролируемой жидкости изменяется (видимый вес поплавка), в результате чего изменяется момент поплавка М(,, поворачивающий ось плотномера до тех пор, пока не будет уравновешен противодействующим моментом Mjt, создаваемым массой груза в воздухе tPpg. Уравнение равновесия Mf, Mr.(2) , где R . радиус диска (плечо постоянной величины), через который действует поплавок, иогруженньш в жидкость, на ось плотномера; R д - радиус лекала (переменное плечо), через который действует груз на ось поплавка. Подставив в уравнение (3) значение frinjtt из уравнения (1), после образования полутам iДля конкретной конструкции поплавкового плотномера вёличинь1П1(,. д Ж являются постоянными, следовательно P)).(5) т.е. при изменении плотности контролируемой жидкости изменяется радиус навивкн троса на 576 эвольвентной поверхности лекала, т. е. изменяется длина плеча, на которое действует масса груза - ось плотномера поворачивается на определенный угол. Угол псшорота оси линейно, , зависит от плотности жидкости. Нэ неподвижном корпусе плотномера закреплена стрелка 9, показывающая значение плотности на враьцающихся шкапах 6 и 7. Кроме того, показания плотномер передаются вторичному прибору при помощи ем костного дистанционного преобразователя, изменение емкости которого также яропорционально углу поворота оси и плотности жидкости Так, например, при увеличении плотности жидкости ось 3 поворачивается по направлению часо вой стрелки, пластины левой половины 15 ротора конденсатора входят в зазоры между пластиuaivra статора 17 - емкость увеличивается, а пластины правой части 14 ротора выходят из зазоров пластин статора 16 - емкость уменьшается. Так как левая и правая половины конденсаторного преобразователя включены дифференциально в смежные плечи моста электрического измерения уровня типа ЭИУ-2 или в рабочую и компенсационные схемы уровня напряжения емкостного уровнемера, чувствительность дистан ционной передачи в два раза увеличивается по фавнению с прямым включением емкости конденсатора. Методика построения профиля лекала с линей ной зависимостью: 1.В масштабе 1:1 начертить окружность даска. 2.Разделить линиями площадь диска не менее, чем на 12 равных секторов (чем больше равных секторов, тем точнее можно начертить профиль лекала с линейной зависимостью). Присвоить номера секторам римскими цифрами, а лучи секторов обозначить арабскими от О до 11 (см. фиг. 6). 3.Отметить на окружности Диска начало и конец шкалы. Если угол между началом и концом шкалы равен 300°, то начало шкалы будет на 1Ьм луче XI сектора, а конец шкалы на 1-м луче 11 сектора. 4.Разность между радиусом лекала R.y начал и концом цжалы Пд делим на количество секторов шкалы п. В нашем примере RA-R; 4,8 мм П . 10 . На величину г необходимо постепенно уменьшать длину смежного луча по убывающему направлению. Ксшцы уменьшенных лучей будут расположены на кривой лекала. Результаты вычислений приведены в таблице. 5.Нанести на лучи диска концы радиусов лакала, т. е. отметить точками длину радиусов лекала и соединить эти точки плавной линией. 6.На нулевом луче нанести (поставить) точки конца и начала лекала. Точка начала лекала расположена на расстоянии, равном , а точка конца лекала - на расстоянии Яд ,. В нашем примере Пд + г 60+4,8 64,8 мм Вд- г 12-4,8 7,2 мм 7.На поверхность лекала наносят метки начала и конца рабочей части лекала. Эти метки должны быть расположены против начала и конца шкалы. Точность измерения плотномера, настроенного на диапазон измерения плотности растворов пйваренной соли отр 1,16 г/см до РМОКС 2 г/см, достигает величины -Ю,0005 г/см. Формула изобретения Поплавковый плотномер жидкоста, содержащий тонущий в жидкости поплавок, установленный на валу диск, и устройство для уравновешивания поплавка спрофилированным элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительное-. ти измерений, профилированный элемент выполнен в виде кулачка, размещенного на одном валу с диском, при этом в диске вьшолнено .отверстие, геометрия которого идентична геомет. рии кулачка, а расстояние между диосом и кулачком равно или больше их тояшины. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Глыбии И. П. Автоматичеосие плотномеры и концентратомеры в пищевой промышленности Киев, Техника , 1975, с. 46. 2.Патент Франции №158577, кл. G 01 N 9/12, 1968 (прототип).

76SWS .Я

Р05РВ5 Д-fl

/gg

J

Cfi)

9иг5

-.:-..

t , -. .

. ,:...- .--./бЗУСЗ-