Поплавковый плотномер Советский патент 1981 года по МПК G01N9/10 

Изобретение относится к приборостроению, а именно к автоматическим приборам для измерения плотности жидкостей, и может быть применено в системах автоматизации в химической нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности. Известен плотномер с корпусом, образующим проточную камеру, в кото рой находится поплавок, закрепленны на конце рычага. Другой конец рычага закреплен на шарнирной опоре. На рычаге между поплавком и. опорой имеется груз, уравновешивакщий выталкивающую силу, действующую на поплавок. Уравновешивающий груз име ет возможность автоматически переме щаться в ту или другую сторону от оси опоры с помощью винта, вращаемо через магнитную муфту электродвигателем. Его включение для вращения в ту или другую сторону осуществляется с помсядью магнитного реде при отклонении рычага с поплавком от нейтрального положения в соответствующую сторону. Ось электродвигател соединена с показывающим механизмом по которому судят о плотности проте кающей в полости плотномера жидкости tl. Недостатком известного устройства, является его взрыво- и пожароопасность в связи с использованием электрических цепей. Наиболее близкий к првдлагае1/юму плотномер, содержащий входной и выходной штуцеры, корпус в виде проточной камеры с расположенным в ней поплавком, закрепленным на одном конце рычага, шарнирно соединенного с корпусом, второй конец которого соединен с преобразователем усилиедавление, а его выход соединен с пневматическим усилителем мощности. Из внутренней полости корпуса плотномера выход рычага наружу осуществляется с помседыо Сильфонного разделителя сред. Выталкивсцэщая сила поплавка пропорционгшьна плотности жидкости в полости плотномера и объему поплавка. Эта сила посредством рычага, проходящего через разделительный сильфон, передается на преобразователь усилие-давление, сигнал которого повторяется усилителем мощности и является выходным сигналом, пропорциональным плотности измеряемой жидкости t2j . Недостатком известного устройства является значительная погрешность

ОТ избыточного даэления измеряемой жидкости.

Повышение давления вызывает усилие на разделительном сильфоне, которое частично передается на рычаг и вызывает погрешность измерения. Этот недостаток не позволяет применять известное устройство для измерения плотности жидкости под высоким давлением (например, сжиженных, газов под давлением 50-100 кгс/см). Известнфе устройство имеет недостаточно высокую точность измерения вследствие сил упругости разделительного сильфона и Сил трения на шарнирной опоре рычага.

Цель изобретения - расширение области применения и повышение точност измерения.

Для достижения указанной цели плотномер, содержащий входной и выходной штуцеры, корпус, в виде протоной камеры с расположенным в ней поплавком, разделенным на две полости, и пневматический усилитель мощноти, снабжен трубчатыми подвесками, выполненными в виде спиралей, одни концы которых закреплены на поплавке снизу и сверху, а другие - в корпусе V-образной трубкой с регулирующим элементом объемного вытеснения, пневматическими индикатором уровня жидкости и усилителем давления, а также капиллярной трубкой, пропущенной через одну на трубчатых подвесок и соединякяцей с атмосферой внутренние полости поплавка. При этом нижняя часть верхней полости поплавка свяэана трубчатой подвеской с концом V-образной трубки, а нижняя часть нижней его полости - с индикатором уровня, выход которого связан с другим концом V-образной трубки и входом усилителя давления, выход которого соединен с пневматическим усилителем мощности .

На фиг. 1 изображен предлагаелмй плотномер, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство содержит входной и выходной штуцеры 1, корпус 2, поплавок 3, пневматический усилитель 4 мощности, две трубчатые гибкие подвески 5 поплавка 3 в виде спиралей, . V-образную трубку 6 с регулируквдим элементом 7 объемного вытеснения, пневматический усилитель 10 давления капиллярную трубку 11, перегородку 12 поплавка 3, канал 13, сообщающий верх двух частей поплавка 3 между собой, и шкалу 14.

Плотномер работает следующим образом.

Поплавок 3 погружен в измеряемую жидкость и плавает в ней в режиме нулевой плавучести. Гибкие трубчатые подвески 5 Обеспечивают свободное перемещение поплавка. 3 вдоль вертикальной оси корпуса ареометра 2 и в

то же время центрируют его с этой осью. Нулевая плавучесть поплавка 3 обеспечивается за счет жидкости, вытесняемой из V-образной трубки 6 в верхнюю полость поплавка 3, Отклонение нулевой плавучести поплавка определяется посредством пневматического индикатора 8 уровня жидкости, связанного гибкой трубчатой подвеской 5 с нижней полостью поплавка 3, которая частично заполнена жидкостью. Уровень

этой жидкости по принципу сообщакхцихся сосудов поддерживается на уровне в поплавке 3 и в пневматическом индикаторе 8 уровня. Открытая площадь жидкости в поплавке в десятки раз

больше открытой площади жидкости в пневматическом индикаторе уровня. Это обеспечивает, при изменении положения поплавка, изменение уровня жидкости в пневматическом индикаторе

уровня на величину, близкую к перемещению поплавка

д Иц Su SM

где uh - изменение уровня в индикаторе уровня;

4Н„ - перемещение поплавка; SUL - открытая площадь жидкости в индикаторе уровня;

п открытая площадь жидкости

в поплавке.

Всплытие поплавка 3 под действием гидростатической выталкиваквдей силы повышает уровень жидкости в пневматическом индикаторе 8 уровня, который преобразует этот сигнал в пропорциональное увеличение давления на выходе. Это давление поступает на конец У-образной трубки и вытесняет из нее жидкость в верхнюю полость

поплавка. При этом вес поплавка увеличивается за счет протока вытесненной жидкости и достигает значения, при котором начинается его погружение. В процессе погружения поплавка

уровень жидкости в индикаторе уровня уменьшается и уменьшается давление на его выходе. За счет давления гидростатического столба жидкости от разности уровней жидкости в верхней

части поплавка и в конце V-образной трубки происходит вытеснение жидкости из поплавка в эту трубку и изменение уровня в ней до значения, соответствующего входному.давлению. Описанный процесс приводит к установлению нулевой плавучести поплавка 3, а изменение плотности анализируемой жидкости, соответствующее изменению количества жидкости в V-образной трубке 6, уровня в ней и

величины давления на ее конце. Это давление усиливается усилителем 10 давления до давления, находящегося в диапазоне значений стандартного „ пневматического сигнала 0,2-1 кгс/см, Величина этого давления повторяется усилителем 4 мощности и является выходным сигналом плотномера -г; V-j-w-(Vo-Vp-VT)yol, где Р - давление на выходе плотномера;К г коэффициент усиления усили теля 10 давления, Sf площадь проходного сечения V-образной трубки; V - объем вытесняемый поплавко У - плотность анализируемой жидкости; m - вес поплавка 3 без уравновешивающей жидкости; VP - полный объем уравновеошваю щей жидкоёти; VP - объем уравновешивающей жид кости в регулирующем элементе 7; lf - объем уравновешивающей жид кости в V-образной трубке при нулевом входном пневма тическом сигнале; У- - плотность уравновешивающей жидкости. Плотности жидкости, измеряемой в ареометре, можно также отсчитывать по уровню в V-образной трубке 6 на шкапе 14 где h - разность уровней уравновеши вающей жидкости в поплавке и V-образной трубке. Регулируквдий элемент 7 объемного вытеснения позволяет настроить шкал ареометра на заданную величину плотности измеряемой жидкости. Формула изобретения Поплавковый плотномер, содержащий входной и выходной штуцеры, корпус в виде проточной камеры с расположенным в ней поплавком, разделенным на две полости, и пневматический усилитель мощности, отличающ и и с я тем, что, с целью расширения области пряменения и повышения точности измерения, он снабжен трубчатым подвесками, выполненными в виде спиралей, одни концы которых закреплены на поплавке снизу и сверху а другие - в корпусе, V-образной трубкой с регулирующим элементом объемного вытеснения, пневматическими индикатором уровня жидкости и усилителем давления, а также капиллярной трубкой, пропущенной через одну из трубчатых подвесок и соединяющей с атмосферой внутренние полости поплавка, при этом нижняя часть верхней полости поплавка связана трубчатой подвеской с концом V-образной трубки, а нижняя часть нижней его полости - с индикатором уровня, выход которого связан с другим концом V-образной трубки и входом усилителя давления, выход которого соединен с пневматическим усилителем мощности. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 2727392, кл. 73-452, 1968. 2.Патент США № 2459542, кл. 73-452,1964 (прототип).