Датчик плотности прозрачных жид-КОСТЕй Советский патент 1981 года по МПК G01N9/12 

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в тех областях промышленности и науки, где необходимо производить непрерьшное или дистанционное измерение плотности прозрачных жидких сред, в частности в химической промышленности. Известно устройство для непрерывного измерения плотности жидкости, содержащее проточную часть, выполненную в виде двух соединенных трубой цилиндров, в один из которых помещен сосуд с жидкостью эталонной плотности и компе.нсируютим поплавком,, а в - измерительный поплавок, омывае-: УФ1Й контролируемой жидкостью.Оба поплавка подвешены с помощью гибких свя зей к горизонтальному равноплечному рычагу, который связан с вертикальным суммирующим рычагом, соединенным с преобразователем типа сопло-заслонка, а подвижный элемент настройки на диапазон-с сильфоном обратной связи tH/. Однако сложность рычажной преобразующей схемы, наличие технологических зазоров в опорах, возможность появления сухого трения и т.п. вызывает дополнительные погрешности, отрицательно сказывающиеся на стабильности О шкалы, усложняют настройку и эксплуатацию прибора. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является арео метр, широко применяемый для визуального наблюдения и измерения плотности жидкостей, в том числе и прозрачных. Он выполнен в виде стеклянных колб с дробью и пробкой, к которым сверху соосно припаяна мерная трубка со шкалой отсчета. Чем меньше относительная плотность жидкости, тем глубже погружается в нее ареометр. Поэтому на его шкале вверху нанесено наименьшее значение относительной плотности, которое можно определить дйиным ареометром, внизу-наибольшее 2. Недостатком является то, что прибо не позволяет производить замеры плотности одновременно визуально и дистан ционно с записью показаний. Цель изобретения - обеспечение воз можности дистанционного измерения плотности прозрачных жидкостей и повышения точности измерения. Цель достигается тем, что в устройстве, состоящем из колбы, частично заполненной балластом, трубки со шкалой отсчета, соосно прикрепленную к верхяей части колбы, колба выполнена В виде полого тороида из прозрачного материала, в полости которого параллельно его оси размещены фотозлемент злектрически связанный с блоком-анали затором (на чертеже не показан) , и .баллон с термочувствительной жидкость своей полостью соединенный с полости oбpaзoвaнE oй внутренней прозрачной стенкой тороида и светочувствительной поверхностью фотозлемента; полостью трубки отсчета, в полость прозрачной трубки со шкалой отсчета снабжена источником излучения, расположенным по оси тороида выше верхнего края светочувствительной поверхности фотоэлемента,и светочувствительной панелью, размещенной коаксиально по вксоте трубки- выше верхней кромки светочувствительной панели закреплен на трубке второй источник излучения, ориентированный под углом к светочувствительной поверхности зтой панели. Кроме того, светочувствительные поверхности фотоэлемента и панели вы полнены цилиндрическими и размещены в полостях колбы и трубки коаксиально, при этом и второй источник излученкя, размещенный на верхней части трубки, выполнен в виде тора и также размещен коаксиально, а светочувстви тельные поверхности имеют высоту по крайней мере 2/3 соответственно высо ты колбы и трубки, что позволяет при менять датчик в широком диапазоне тем ператур. На чертеже представлена конструкция датчика плотности прозрачных жидких сред. Датчик состоит из прозрачного тороида 1, представляющего собой колбу ареометра, где размещен балласт (свин цовая дробь) 2, ограниченный пробкой 3, имеющего полость 4 в виде зазора, размером от десятков микрон до миллиметра (в зависимости от вязкости прозрачной термочувствительной жидкости) сообщающуюся с полостью баллона 5 с жидкостью 6 и ограниченной фотоэлементом 7, светочувствительная поверх ность которого обращена к внутренней ограждающей прозрачной поверхности тороида, прозрачной трубки 8 со шкалой отсчета, трубок 9, соединяющих пдлости тороида 1 и показывающей труб ки 8, а также полость 4. В полости т|)убки 8 размещена светочувствительная панель 10, электрически связанная как и фотозлемент 7 с блоком-анализатором (на чертеже не показан). Выше кромки светочувствительной поверхности панели 10 к трубке 8 прикреплен источник излучения 11, выполненный, например, в виде тора, а в нижней час ти трубки 8 размещен источник излучения 12 с отражателем 13. Позицией 14 указаны электрические связи фотопре-образователей с блоком-анализатором. Работа датчика плотности прозрачных жидкостей, в случае визуальр1ого принципа действия, осуществляется следующим образом, (При визуальном контроле этот датчик работает также как обычный ареометр). Погруженный в контролируемую проз рачную жидкость датчик плотности благодаря своей плавучести находится в определенном положении, но его колба 1 всегда находится ниже уровня контролируемой жидкости. Электрическими связями источники излучения 11 и 12 (в случае неавтономного питания) подключены к источникам питания (на чертеже не показан), а фотоэлемент 7 и светочувствительная панель 10 связями 14 соединены с блоком-анализатором (на чертеже не показан). Температура контролируемой жидкости оказывает влияние на термочувствительную жидкость б, которая в зависимости от температуры окружающей среды устанавливается на том или ином уровне в зазоре 4. Свет от источника излучения 12, в зависимости от величины светотени, зависящей от столба термочувствительной жидкости б в зазоре 4 и образующейся на границе раздела прозрачной внутренней ограждающей поверхности тороида 1, воздействуя на светочувствительную поверхность фотозлемента 7, вызывает определенную величину ЭДС, которая соответствует конкретной температуре блока-анализатора (находящейся в памяти его). При этом измерительная трубка 8 занимает по высоте относительно уровня контролируемой жидкости определенное положение. Свет от источника 11 излучения благодаря светотени на границе раздела прозрачная ограждающая поверхность трубки 8 - газ в зазоре между трубкой и светочувствительной панелью 10 (светотень устанавливается только на отрезке трубки, который в конкретный момент времени погружен впрозрачную контролируемую жидкость, вызывает определенную ЭДС, равную конкретному погружению датчика в жидкую среду, измеряется ее плотность. ЭДС соответствует конкретной величине при соответствующей температуре плотности, имеющейся в памяти блока-анализатора. Итак, сигналы можно получать непрерывно, регистрируя величину плотности или управляя технологическим процессом. Формула изобретения 1. Датчик плотности прозрачных жидкостей, содержащий герметичную колбу, частично заполненную балластом, трубку со шкалой отсчета, соосно прикрепленную к верхней части колбы, отличающийся тем,что, с целью повышения точности измерения, колба выполнена в виде полого тороида из прозрачного материала, в полости которого параллельно его оси размещены фотоэлемент и баллон с жидкостью, сообщенный с полостью, образованной внутренней прозрачной стенкой тороида и светочувствительной поверхностью фотоэлемента и полостью трубки отсчета, полость прозрачной трубки со шкалой снабжена источником излучения, расположенным по оси тороида выше вер хнего края светочувствительной поверхности фотоэлемента, и светочувствительной панелью, размещенной коаксиал но по высоте-трубки, при этом на верхнем конце трубки, выше верхней кромки светочувствительной панели, закреп лен второй источник излучения. 2. Датчик по п. 1, отличающ и и с я тем, что, с целью обеспечения возможности контроля плотности в широком диапазоне температур, светочувствительные noBepxHociK выполнены по высоте, равными по крайней мере 2/3 от высоты колбы к трубки отсчета соответственно. 3. Датчик по пп. 1и2, отличающийся тем, что, светочувствительные поверхности фотоэлемента и панели выполнены цилиндрическими, при этом второй источник излучения выполнен в виде тора, установленного коаксиально тороиду. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Кивилис С.С. Техника измерения плотности . 2.П.И.Воскресенский. Техника лабораторных работ изДi б. Л., Химия, 1964, с. 467 (прототип).