Устройство для измерения плотности жидкостей Советский патент 1980 года по МПК G01N9/26 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам для измерения и контроля плотности различных жидкостей и реагентов, используемых преимущественно в практике лабораторных медицинских и биохимических исследований, а также может быть использовано в ;фугих областях науки и техники, где для измерения требуются малые количества жидкости и высокие точности.

Известны гидростатические плотномеры, содержащие две трубки, погруженные в исследуемую среду 1.

Однако измерение этими плотномерами требует большого количества исследуемой среды.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является гидростатический (пьезометрический) плотномер, который содержит дифманометр, две пьезометрические трубки, импульсные трубки, .дросселирующие устройства и цилиндрические емкости (распределитель воздуха) 2.

Однако для этого плотномера характерны повышенная сложность конструкции и недостаточная надежность работы, 4Td обусловлено наличием

двух отдельных линий, подводящих воздух к пьезометрическим трубкам, а также необходимость иметь большой объем исследуемой жидкости, достаточный для создания разности глубин, измеряемой плотномером, при которой возможно получение требуемой высокой точности измерений.

Целью изобретения является уменьtoшение объема исследуемой жидкости при одновременном повышении точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что гидростатические трубки с цилинд15рическими емкостями установлены в одной вертикальной плоскости, при этом нижний конец второй гидростатической трубки помещен в цилиндрическую емкость первой трубки, а цилинд20рическая емкость второй гидростатической трубки сообщена посредством дополнительной гидростатической трубки с приспособлением д.пя создания разрежения, а также тем, что глуби25на h, на которую опущены концы гидростатических трубок в ци.1индрические емкости, определяется выражением

0,7Н « h 0,9, где Н - высота цилинлрических емкостей .

30

На чертеже схематически представена конструкция предлагаемого устойства.

Устройство состоит из трех гидостатических трубок 1, 2 и 3, распооженных в одной вертикальной плосости и подключенных через дросселиующий клапан 4 к приспособлению 5 ля создания пониженного давления разрежения) во внутренних полостях стройства. Гидростатические трубки и 2 в верхних частях снабжены цииндрическими емкостями б и 7, к ерхним частям воздушных полостей которых с помощью трубок 8 и 9 подсоединен дифференцисшьный микроманометр 10. Нижние концы гидростатических трубок 2 и 3 опущены внутрь цилиндрических емкостей 6 и 7 без нарушения их герметичности на глубину h, а нижний конец гидростатической трубки 1 опущен в емкость 11, заполненную исследуемой жидкостью на некоторую глубину, значение которой может быть произвольным. В отличие от этого глубина h, на которую опущены нижние концы гидростатических трубок 2 и 3 внутрь цилиндрических емкостей 6 и 7, должна быть лимитирована в определенных пределах.

Как показывают произведенные расчеты и экспериментальная проверка, наиболее оптимальной является глубина h в пределах (0,7-0,9)Н, в кото-« рых обеспечивается как минимальное влияние сил поверхностного натяжения, так и минимсшьный объем исследуемой жидкости, необходимый для измерений.

Устройство работает следукацим образом.

В емкость 11 заливается исследуемая жидкость и в нее опускается нижний конец гидростатической трубки 1, после чего с помощью приспособления 5 внутри этой трубки создается пониженное давление разрежение), под действием которого исследуемая жидкость засасывается внутрь трубки 1 и ее уровень в ней начинает подниматься. Дойдя до среза нижнего конца гидростатической трубки 2, находящегося внутри цилиндрической емкости 7, уровень жидкости будет продолжать подниматься в гидростатической трубке 2, но остановится в емкости 7. Вернее уровень жидкости, поднимается несколько выше нижнего среза конца трубки 2, но этот подъем будет незначительным, поскольку будет определяться только упругими свойствами чувствительного элемента дифманометра, площадью S поперечного сечения цилиндрической емкости 7 и объемом ее воздушной полости.

Одновременно при дальнейшем подъеме уровня жидкости в гидростатической трубке 2 показания дифманометра .начнут изменяться под действием образовавшейся разности давлений в его нижней и верхней полостях, так как нижняя его полость оказывается отсеченной от источника 5 пониженного давления. Дойдя до среза нижнего конца гидростатической трубки 3, находящегося внутри цилиндрической емкости 6, уровень жидкости в ней снова остановится, а в гидростатической трубке 3 будет продолжать подниматься. При этом изменение показаний дифманометра также прекратится и дальнейший подъем уровня жидкости в гидростатической трубке 3 уже не будет влиять на показания дифманометра, так как его верхняя полость, подсоединенная к верхней части цилиндрической емкости 6, также окажется отсеченной от источника 5 пониженного давления.

Таким образом, показания дифманометра в выбранном масштабе будут соответствовать лишь плотности исследуемой жидкости, поскольку разность 1. высот установки нижних концов гидростатических трубок 2 и 3 кинус значение uli подъема уровня исследуемой жидкости выше среза нижнего конца гидростатической трубки 2 является величиной постоянной и не будет зависеть ни от глубины погружения нижнего конца гидростатической трубки 1, характеризуемой значением 1,2 (см.фиг.1), в емкость с исследуемой жидкостью, ни от высоты lij дальнейшего подъема уровня жидкости в гидростатической трубке 3, что является важным преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с известными, так как обеспечивает возможность производить измерения не I только в малых объемах исследуемой жидкости, но и в ее тонких слоях (по вертикали), до 3-5 мм.

Наличие цилиндрических емкостей 6 и 7, площади поперечного сечения

выбраны значительно большими площади поперечного сечения гидростатических трубок 2 и 3, обеспечивает высокую точность отсечки уровня жидкости в этих емкостях, что обусловлено, в первую очередь, почти полным исключением влияния явлений каппилярности, вызываемых силами поверхностного натяжения, и тем самым значительно повышает точность измерений. Наличие регулируемого дроссельного клапана 4 обеспечивает возможность задания и поддержания оптимальной скорости подъема уровня жидкости в гидростатических трубках, что в свою очередь позволяет исключить погрешность, обусловленную субъективными ошибками оператора за счет неравномерности скорости подъема уровня исследуемой жидкости, а также при необходимости автоматизировать про5 Цесс измерений.