Весоизмерительное устройство Советский патент 1982 года по МПК G01N9/10 

(54) ВЕСОИЗМЕРИТКЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к измерению физических свойств горных пород и руд и может быть использовано для определения их плотности при геолого-геофизических, инженерно-геологи-ческих и геохимических исследованиях.

Известен денситометр Самсонова, измерение плотности горных пород и руд на котором производится путем взвешивания образца на специальных весах. Денситометр представляет со бой«циферблатные весы, шкала которых отградуирована в значениях плотности. Весы имеют равноплечное коромысло, способное врацаться относительно своей оси. Па одном плече подвешивается образец, а на другом - уравновешивающий груз. Определение плотности осу11ествляется путеги относительного взвешивания образца в воздухе и воде 1.

Недостатко 1 данного устройства является низкая производительность (до 100 образцов в смену) ввиду большого количества выполняемых вручную операций, а также низкая , точность измерений (О,02,...,О,1г/см) обусловленная тexничecки 1 несовершенством измерительного устройства, включая неравномерность отсчетной

шкалы. Кроме того, для исключения систематических ошибок необходима проверка устройства на эталонах не менее 2 - 4 раз в смену.

Известен также плотностномер горных пород и руд, содержащий датчик веса образца и датчик его объема, двухкоординатный делитель, автокомпенсатор и источник питания. В ка10честве датчиков в устройстве использованы противовесы Д.И.Менделеева, используемые на весах ВЛКТ-500. Для измерения плотности на этом устройстве, образец помещают в корзину

15 и опускают до полного погружения в сосуд с водой так, чтобы он касался дна и стенок последнего. При этом отклонение датчика веса с цифровой матрицей пропорционально весу образ20ца в воде, а отклонение датчика объема с отсчетным QKHOM, численно равное объему образца, пропорцио.нально весу воды, вытесненной образцом. Против отсчетного окна устанав25ливается значение цифровой матрицы предварительно повернутое оптичес-о кой системой делителя из горизонтального положения в вертикальное, соответствующее плотности измеряемого

30 образца. Данное значение плотности

с погющью отсчетного окна и оптической системьа делителя проецируется на экран 2.

Недостатками данного устройства являются необходшюсть учета систематических ошибок путем многократных (в течение рабочего дня) поверок на эталонных образцах. Кроме того, конструкция устройства в изготовлении сложна и легко подвержена мexaничecки 1 повреждениям, что ограничивает ее использование в полевых условиях.

Наиболее близким к предлагаемому является весоизмерительное устройство, в котором используется феррожидкость . Устройство содержит грузоприемный механизм, подвешенный на одно конце кopo Iыcлa, опирающегося на опору, емкость с ферромагнитной жидкостью, поршень, погруженный в ферромагнитную жидкость и соединенный посредством штока с другим концом коромысла ограничитель, закрепленный на конце коромысла, связанным со штоком, датчик веса, установленный напротив ограничителя, электромагниты размещенные над, и под емкостью с ферромагнитной жидкостью, измерительный блок, один вход которого соединен с датчиком веса, -блок установки нуля и преобразователь электрического тока -3 .

К недостаткам данного устройства относится то, что оно предназначено для измерения только веса образца. Весоизмерительное устройство может быть приспособлено и для измерения плотности. Однако это потребует усложнения устройства и снижения его производительности. В известном весоизмерительном устройстве свойства феррожидкости используются только для гашения (демпфирования) колебательных движений весоприемного приспособления и не предназначено для непосредственного определения массы образца.

Целью изобретения является повышение производительности и точности измерения плотности образцов горных пород и руд.

Указанная цель достигается тем, что в весоизмерительное устройство, содержащее грузоприемный механизм, подвешенный на одном конце коромысла опирающегося на опору, емкость с ферромагнитной жидкостью, порш нь, погруженный в ферромагнитную жидкость и связанный посредством штока с другим концом коромысла, ограничитель, закрепленный на конце коромысла, связанном ео штоком, датчик веса, установленный напротив ограничителя, электромагниты, размещенные над и под емкостью с ферромагнитной )1 идкостью, измерительный блок, один вход которого соединен с датчиком веса, блок установки нуля

преобразователь электрического тока введены второй датчик веса, соединенный с преобразователем электрического тока, один выход которого подключен к электромагниту, расположенному над емкостью с ферромагнитной жидкостью, а второй выход - к измерительному блоку, и второй преобразователь электрического тока, вход которого соединен и блоков установки нуля, а выходы соединены, соответственно, с измерительным блоком и электромагнитом, установленным под емкостью с ферромагнитной жидкостью.

Прибор работает на принципе использования силы выталкивания немагнитных веществ, возникающей в ферромагнитной жидкости под воздействием магнитного поля.

На чертеже представлена блок-схем предлагаемого устройства.

Плотностномер содержит грузоприемный механизм 1, подвешенное на конце коромысло 2, опирающееся на опору 3 . На другом плече коромысла установлены ограничитель 4 расположенный между датчиками веса 5 и б. На этом же плече корог/исла 2 закреплен шток 7 с поршнем 8, изготовленные из немагнитных материалов. Последний помещен в заполненную ферромагнитной жидкостью 9 емкость 10, ниже и выше которой установлены электромагниты 11 и 12, соединенные с преобразователями 13 и 14. Датчик веса 5 подключен к измерительному блоку 15, другой вход которого подсоединен к преобразователю 13, соединенному с датчиком веса 6. Преобразователь 14 управляется блоком установки нуля -16 и соединен с измерительным блоком 15 и электромагнитом 12. Для измерения объема измеряемого образца, введена емкость 17, - заполняемая водой.

Устройство: работает следующим образом.

При отсутствии образца в грузоприемном механизме 1 ограничитель 4 под действием веса штока 7 и поршня В, давит на датчик 5 с силой, пропорциональной их весу. Последний вырабатывает электрический сигнал, который поступает в измерительный блок 15. С помощью блока установки нуля 16 запускается преобразователь 14, вырабатывающий электрический сигнал который поступает в катушку электромагнита 12. Последний создает магнитное поле, пропорциональное силе давления на датчик 5, под действием которого в ферромагнитной жидкости 9 создаются силы выталкивания. Эти/ силы, действуя на поршень 8 вертикально вверх, уравновешивают (балансируют) коромысло 2 относительно опоры 3.. Процесс балансировки считается законченным в тот момент.