Плотномер Советский патент 1982 года по МПК G01N9/26 

( ПЛОТНОМЕР

I

Изобретение относится к устройствам для измерения плотности агрессивных, кристаллизующихся, вспенивающихся и других жидкостей.

Известен плотномер для диффузионного сока и мисцелл растительных масел, включающий чувствительный элемент, состоящий из четырех камер, и вторичный прибор. В одну камеру поступает контролируемая жидкость, вторая заполнена буферной жидкостью большой вязкости, третья предназначена для температурной котррекции при помощи манометрического термометра с пневмосиловым преобразователем и четвертая выполняет функции пневмометрического преобразователя, уравновешивающего изменение массы контролируемой жидкости в результате изменения ее плотноети 11.

Недостатками такого плотномера являются низкая чувствительность и отсутствие регулировки начального

значения выходного сигнала, поступающего на вход вторичного прибора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является плотномер, содержащий проточный корпус с исследуемой жидкостыб, снабженный патрубками.и камерой сброса7 в котором размещен сосуд с эталонной жидкостью и с погруженной

10 в нее пеьзометрической трубкой, имеющей расширенную верхнюю часть, соединенную с нижней частью с помощью трубки, преобразователь давления, вторичный прибор и задатчик

15 давления. В проточный корпус помещен также байпасный сосуд с чувствительным элементом, состоящим из двух трубок 2.

20

Однако известный плотйомер обладает недостаточной точностыо измерения, обсуловленной изменением уровня эталонной жидкости.

Целью изобретения - повышение точности измерения плотности анализируемых растворов.

Поставленная цель достигается тем, что в плотномере, содержащем 5 проточный корпус с исследуемой жидкостью, снабженном шатрубком и камерой, сброса, в котором размещен со-. суд с эталонной жидкостью и погруженной в нее пьезометрической труб- Ю кой, имеющей расширенную верхнюю часть, соединенную с нижней частью с помощью трубки , преобразователь давления, вторичный прибор и задатчик давления, преобразователь див- 15 ления выполнен в виде двухкамерного Мембранного элемента с регулируемым, соплом, установленногов нижней части проточного корпуса, плотномер снабжен пятимембранным элементом сравнения 20 с регулируемым и постоянным дросселями, .выполненным по схеме вычитания и умножения на постоянный коэффициент, при этом пьезометрическая трубка через регулируемый дроссель 25 подключена к выходу задатчика давления и через постоянный дроссель подключена к верхней камере преобразователя давления и отрицательной камере пятимембранного элемента срав- з§ нения, выход задатчика соединен с входом пятимембранного элемента сравнения и через второй постоянный дроссель подсоединен к нижней проточной камере преобразователя дав- « ления и положительной камере пятимембранного элемента сравнения, выход которого подключен к вторичному прибору.

На чертеже схематически изображен до предлагаемый плотномер.

rijioTHOMep содержит проточный корпус 1 с исследуемой жидкостью, снабженный патрубком 2 в нижней части и камерой 3 сброса. Внутри проточно- j го корпуса 1 размещен сосуд i с эталонной жидкостью постоянного уровня, имеющий расширенную верхнюю часть 5 со сливной трубкой, соединенную с нижней частью с помощью трубки. В сосуд k с эталонной жидкостьй опущена пьезометрическая трубка 6 на глубину, равную высоте столба исследуемой жидкости.

В нижней части проточного ко.рпу- 55 са 1 установлен преобразователь 7 . давления, выполненный в виде двухкамерного мембранного элемента. Преобразователь давления имеет мембрану 8, расположенную со стороны анализируемого раствора, малую мембрану 9 с закрепленной на ней заслонкой 10 и регулируемое сопло 11. Мем браны соединены между собой жестким штоком 12. Пьзометрическая трубка 6 через регулируемый дроссель 13 подключена к выходу задатчика k давления и через постоянный дроссель 15 к верхней камере преобразователя 7 давления, имеющего коэффициент усиления больше единицы, и отрицательной камере пятимембранного элемента 16 сравнения, который вместе с регулируемым 17 и постоянным 18 дросселями, выполнен по схеме вычитания с последующим умножением на .постоянный коэффициент больше единицы

Выход задатчика И давления через постоянный дроссель 19 связан с нижней проточной камерой преобразователя 7 давления и по.ггажительной камерой пятимембранного элeмeнta сравнения., выход которого подключен к вторичному прибору 20.

В техно.погической линии, к которой плотномер присоединен с помощью патрубка 2, предусмотрены перекачи.вающее устройство 21 и рабочая ванна 22, внутри которой размещено нагревательное устройство 23.

Работа плотномера осуществляется следующим образом.

Исследуемый раствор из рабочей ванны 22 с помощью перекачивающего устройства 23 поступает через патрубок 2 в проточный корпус 1 и затем, омывая сосуд k с эталонной жидкостью постоянного уровня, в качестве которой выбрана вода, через переливной порог проточного корпуса 1 попадает в камеру 3 сброса и возвращается в рабочую ванну 22.

Усилие, действующее на большуюмембрану 8 преобразователя 7 давления со стороны исследуемого раствора определяется уравнением

... Q g9p-H,s :о

где g - ускорение свободного падения;р - плотность анализируемого

раствора;

И - высота столба исследуемой жидкости, находящейся в проточном корпусе; Sx - эффективная площадь мембраны 8.

Эталонную жидкость с помощью нагревательного устройства 23 подогревают до температуры контролируемого раствора и подают в расширитель 5 сосуда k. Расход ЖИДКОСТИ регулируется игольчатым вентилем (на чертеже показан, но не обозначен). Предварительный подогрев сводит к минимуму разность температур между эталонной жидкостью и контролируемым раствором,

- В пьезометрическую трубку 6 с выхода мощного задатчика 1 через дроссель 13 подается сжатый воздух, выходное давление которого

. РО

где р - плотность эталонной жидкос ти;

11„ - глубина погружения пьезометрической трубки.

Величина выходного давления в пьезометрической трубке одновременно выполняет роль балластного давления. Сигнал о величине давления, через постоянный дроссель 15 уменьшающий пульсацию выходного сигнала от влияния барботирующих пузырьков воздуха, поступает в верхнюю камеру преобразователя 7 давления и отрицательную камеру пятимембранного элемента 16 сравнения.

.Одновременно сжатый воздух с выхода мощного задатчика через постоянный дроссель «19 подается в положительную камеру элемента 16 сравнения и нижнюю проточную камеру преобразователя 7 давления. Изменением положения сопла 11 регулируют расход воздуха, а следовательно, vi чувствительность преобразователя давления;

При прохождении воздуха через эталонную жидкость возникает дополнительная циркуляция и некоторый слив последней из расширенной части 5, что дополнительно уменьша(вт постоянную времени перемешивания эталонной жидкости и разницу температур мевду эталонной жидкостью и анализируемым раствором. При работе плотномера шток 12 преобразователя .7 давления находится в равновесии. Усилия действующие на него, находятся в следующей зависимости:

Q Po(S6 -s) , Сз

где 5.д- эффективная площадь малой мембраны 9;

Р- - давление на выходе преобразователя 7 давления. После подстановки в уравнение ( 3 } значений уравнений(1)и(2)и проведения соответствующих преобразований давление на выходе преобразователя 7 давления определится выражением

Рг 8(,Чр-я,)нгде при изменении плотности анализируемого раствора и неизменных знйчениях g, Sg, Sj и Рр выходной сигнал на выходе преобразователя 7 давления прямо пропорционален разности плотностей между анализируемым раст- вором и эталонной жидкостью.

Так как пятимембранный элемент 1б сравнения с дросселями 17 и 18 выполнен по схеме вычитания с последующим умножением на постоянный коэффициент больше единицы, то выходной сигнал Р- на входе вторичного прибора 20 определяется уравнением

Ра(.

Р

- коэффициент умножения пятимем-1 бранного элемент та 16 сравнения ,oL - проводимости

дросселей 17 и 18.

Регулировка коэффициента умножени пятимембранного элемента 16 сравнения производится регулируемым дросселем 17. После соответствующих преобразований значение выходного сигнала i плотномера принимает вид

Р;, gHK,-Vpp.-p),

. - коэффициент усилегде К, М ния преобразователя давления.

Так как величины И, К и K/j. ° стоянные, то давление на входе вти- ричного прибора прямо пропорционально изменению плотности анализируемого раствора относительно эталонной жидкости.

Поскольку температура анализируемого раствора и эталонной жидкости в процессе анализа мало отличаются друг от друга, то погрешность измерения плотности раствора сводится к минимуму. Однаковая высота столбов измеряемой и эталонной жидкостей 7 также позволяет свести к минимуму погрешности как при изменении температуры, так и при изменении плотности и значительно упростить расче Формула изобретения fc Плотномер, содержащий проточный корпус с исследуемой жидкостью, снабженный патрубком и камерой сброса, в котором размещен сосуд с эталонной жидкостью и погруженной S нее пьезометрической трубкой, имеющей расширенную верхнюю часть, соединенную с нижней частыЬ с помощью трубки, преобразователь давления, вторичный прибор и задатчик давления, о т Л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точнос ти измерения плотности исследуемых растворов, преобразователь давления выполнен в виде двухкамерного мембранного элемента с регулируемым соплом, установленного в нижней части проточного корпуса, плотноме снабжен Пятимембранным.элементом 5 сравнения с регулируемым и постоян ным дросселями, выполненными по схеме вычитания и умножения на постоянный коэффициент, при этом пьезометрическая трубка через регулируемый дроссель подключена к выходу задатчика давления и через постоянный дроссель подключена к верхней камере преобразователя .давления и отрицательной камере пятимембранного элемента сравнения, выход эадатчика соединен с входом пятимембранного элемента сравнения и через второй постоянный дроссель подсоединен к нижней проточной камере преобразователя давления и положительной камере пятимембранного элемента сравнения, выход которого подключен к вторичному прибору. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Глыбин И.П. Автоматические плотномеры и концентратомеры в Ъищевой промышленности. М., Пищевая промышленность, 1975, с. 950. 2.Там же, с. 83-89 (прототип).