Поплавок плотномера жидкости Советский патент 1982 года по МПК G01N9/22 

(54) ПОПЛАВОК ПЛОТНОМЕРА ЖИДКОСТИ

1

Изобретение относится к контрольно-измерительным приборам и средствам автоматики и может быть использовано в пЬплавковых плoт oмepax жидкости.

Известен поплавок плотномера жидкости, содержащий цилиндрическую тонкостенную обечайку с приваренными к ее торцам сильфонами. Подвижные донышки сильфонов глухие. Поплавок имеет элемент креп-, ления к штоку измерительного блока илотномера. Внутренняя полость поплавка заполнена эталонной жидкостью для обеспечения автоматической температурной компенсации. При изменении температуры конт-. ролируемой плотномером жидкости изменяется и температура эталонной жидкостивнутри поплавка, что вызывает соответртвуюш,ее изменение наружного объему поплавка (уменьшение - при понижении температуры, увеличение - при повышении температуры), а значит и соответствующее изменение выталкивающей силы, действующей на поплавок со стороны контролируемой жидкости 1.

Недостатком известного поплавка является большая температурная инерционность:

требуется значительное время для изменения температуры большой массы эталонной жидкости в поплавке.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является поплавок плотномера жидкости, содержащий две герметизированные концентричные оболочки с сильфонами и донышками. Компенсационной жидкостью, в качестве которой используется сама контролируемая жидкость, заполнена только межоболочковая полость поп10лавка, что позволяет резко уменьшить температурную инерционность 2.

Недостатком указанного поплавка плотномера жидкости является ограниченное рабочее давление, выдерживаемое поплавком.

При воздействии на поплавок давления

15 контролируемой жидкости в компенсационной полости поплавка возникает давление компенсационной жидкости, во столько раз превышающее давление контролируемой 2Q жидкости, во сколько раз разность эффективных площадей сильфонов наружной и внутренней оболочек поплавка меньше эффективной площади сильфона наружной оболочки поплавка. Например, если эффективная площадь наружного сильфона в 2 раза больше разности эффективных площадей наружного и внутреннего сильфонов обечаек поплавка, то давление компенсационной жидкости в межоболочковой полости поплавка в 2 раза больше давления жидкости, контролируемой плотномером. Таким образом, на внутренней обечайке поплавка возникает перепад давлений, в 2 раза превышающий давление контролируемой жидкости. Целью изобретения является повыщение рабочего давления поплавка. Поставленная цель достигается тем, что поплавок плотномера жидкости, содержащий две (наружную и внутреннюю) герметизированные концентричные оболочки, образованные цилиндрическими обечайками с сильфонами и донышками, и компенсационную жидкость, которой заполнена полость между оболочками, дополнительно снабжен третьей герметизированной оболочкой с двумя сильфонами, концентричными сильфону внутренней оболочки, причем неподвижные отбортовки сильфонов третьей оболочки жестко соединены с внутренними торцами цилиндрических обечаек внутренней оболочки, подвижные отбортовки этих сильфонов имеют глухие доныщки, а полость, ограниченная сильфонами внутренней и третьей оболочек, заполнена разгрузочной жидкостью. На фиг. 1 приведен поплавок плотномера жидкости, разрез; на фиг. 2 - поперечное сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - поперечное сечение Б-Б на фиг. I. Поплавок плотномера жидкости содержит три оболочки. Первая - наружная оболочка состоит из цилиндрической обечайки 1 и двух наружных сильфонов 2, неподвижные отбортовки которых приварены к торцам обечайки 1. Подвижные отбортовки сильфонов 2 приварены к глухим донышкам 3, являющимся одновременно донышками второй - внутренней оболочки, состоящей из двух цилиндрических обечаек 4 и сильфона 5, обе отбортовки которого являются подвижными и приварены к внутренним торцам обечаек 4 через донышки 6. К донышкам 6 приварены также неподвижные отбортовки сильфонов 7, подвижные отбортовки которых приварены к глухим донышкам 8. Сильфоны 7 с доныщками 6 и 8 образуют третью оболочку поплавка. В донышки 3 вварены капилляры 9, а в донышки 6 вварены капилляры 10. Капилляры 10 проходят сквозь донышки 3 и приварены к ним для герметизации последних. К обечайке 1 приварена бобышка с резьбовым отверстием 11 для крепления поплавка к щтоку измерительного блока плотномера. Полость между наружной и внутренней оболочками поплавка заполнена компенсационной жидкостью 12, а полость между внутренней и третьей оболочками заполнена разгрузочнЪй жидкостью 13. Заполнение полостей компенсационной и разгрузочной жидкостями производится через капилляры 9 и 10 соответственно. Торцы капилляров 9 и 10 после заполнения полостей поплавка обжимаются и герметично завариваются. При работе поплавок крепится к штоку измерительного блока плотномера через бобышку 11. Поплавок плотномера жидкости работает следующим образом. Через бобышку 11 поплавок крепится к штоку измерительного блока плотномера и погружается в контролируемую жидкость 14. При изменении температуры контролируемой жидкости 14 изменяется температура поплавка и компенсационной жидкости 12, что приводит к изменению объема последней, а следовательно, и к изменению наружного объема поплавка. Это обеспечивает автоматическую температурную компенсацию поплавка и плотномера при . незначительной температурной инерционности (вследствие малого объема компенсационной жидкости). При температурном изменении объема компенсационной жидкости 12 происходит растяжение или сжатие (в зависимости от увеличения или понижения температуры) сильфона 5, что вызывает синхронное сжатие или растяжение сильфонов 7, компенсирующие изменения положения донышек 6. Сильфоны 7 сжимаются или растягиваются также при изменении температуры разгрузочной жидкости 13 вследствие теплопередачи к ней через стенки сильфона 5. При растяжении или сжатии сильфонов 7 изменяется расстояние между двумя донышками 8, компенсируя увеличение или уменьшение количества (объема) жидкости 13 и полости между сильфоном 5 и сильфонамн 7. При изменении статического давления контролируемой жидкости 14 поплавок работает следующим образом. Пусть давление жидкостей 14 равно значению PJ. ТогДа на торцы поплавка действует усилие, равное F. P,-БэФг (1) где F- осевое усилие на поплавок со стороны контролируемой жидкости; 5эф2 - эффективная площадь сильфона 2 Это усилие. F воспринимается компенсационной жидкостью 12 и так как площадь поперечного кольцевого сечения этой жидкости в п раз меньше эффективной площади Sacpz сильфона 2, то давление в жидкости 12 устанавливается равным Рг п Р. (2) т. е. давление жидкости 12 в полости между наружной и внутренней оболочками поплавка в п раз больше давления контролируемой жидкости 14. На оболочках поплавка возникают следующие перепады давлений: на наружной