Плотномер газа

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .;. РЕСПУБЛИК

09) (И) эцио) G 01 И 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21.) 3411366/18-25 (22) 22.03.82 (46) 15.08. 83. Бюл. и 30 (72) В.k. Прилепский, С.М. Коваленко,, С.И. Шевчишин и М.А. Соловьев (71) Киевский институт автоматики им. ХХУ съезда КПСС (53) 531.75 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР и 525005, кл, 501 H 9/00, )975.

2. Тхоржевский В.П. Автоматичес" кий анализ газов и жидкостей на химических предприятиях. М., "Химия", 1976, с. 62-63 (прототип). (54)(57) 1. ПЛОТНОМЕР ГАЗА, содержа; щий проточную камеру, в которой размещены полое ареометрическое тело и противовес, связанные с двумя плечами коромысла, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, он дополнительно содержит пневмоемкость, снабженную уст" ройством для сжатия газа, сигнализатор положения коромысла, репейный блок, элемент памяти, имеющий два входа - управляющий и информационный, причем полость ареометрического тела соединена с пневмоемкостью, выход сигнализатора положения коромысла соединен с входом релейного блока, . выход которого подключен к управляющему входу элемента памяти, а пневмоемкость соединена с информационным входом элемента памяти, выход которого является выходом плотномера.

2. Плотномер по и. 1, о т л и ч а ю щ и " с я тем,,что он дополни- д тельно содержит задатчик давления с соплом, причем проточная камера задат чика соединена с проточной камерой плотномера, а сопло - с линией выхо" да анализируемого газа.

1035471

Изобретение относится к приборо- строениюю и может быт ь и спол ьзовано в химической промышленности с. целью анализа бинарных газовых смесей.

Известен датчик плотности газа, .содержащий корпус, в который .помещено ареометрическое тело, выполненное в виде полого шара, подвешенное на пружине и связанное со струной. Струна помещена в магнитное поле постоянно- 10 го магнита и соединена с блоком возбуждения колебаний струны, При изме-. рении плотности газа, выталкивающая сила, действующая на ареометрическое тело и определяемая плотностью газа, преобразуется в усилие растяжения струны. При этом изменяется частота. колебаний струны, являющаяся выходным сигналом устройства 511 .

Недостатками этого датчика плотности газа являются неработоспособность при наличии внешних магнитных полей, характерных, например для

25 электрохимических производств, вследствие их влияния на колебания струны, что обусловливает узкую область

его применения, а также. низкая точность при колебаниях температуры измеряемого газа, так как при одном и том же составе измеряемого газа изенение температуры приводит к изменению выталкивающей силы, действующей на ареометрическое тело, которое ничем,не компенсируется и приводит к З5 изменению частоты колебаний струны и выходного сигнала устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее проточную ка- 40 меру, в которой размещены полое арео-. метрическое тело и противовес, связан-, ные с двумя плечами коромысла. Полое ареометрическое тело выполнено в виде, стеклянного вара, и противовес - в 45 виде полого стеклянного шара, имеющего отверстия, Полость первого шара заполнена эталонным газом (азотом) и соединена с устройством термокомпенсации, выполненным. в виде мембранной 50 коробки, связанной с поворотным ры" чагом с грузом, а полость второго шара при помощи отверстий соединена с объемом камеры. При изменении плотности пропускаемого через камеру 55 измеряемого газа изменяется действующая на ареометрическое тело выталкива- ющая сила, что приводит к повороту на соответствующий угол трехплечего рычага и связанной с ним через магнитную муфту стрелки (2)

Недостатком этого устройства является ограниченная область его применФния. Это вызвано тем, что такое конструктивное выполнение устройства обуславливает его неработоспособность при наличии внешних .магнитных полей, характерных, на ример, для электрохимических производств, вследствие,их .влияния на элементы магнитной муфты, т.е. устройство имеет узкую область применения. Кроме того, такое конструктивное выполнение дает возможность получить .пропорциональный измеряемой величине аналоговый сигнал, что не позволяет применить устройство в системах автоматического регулирования и также сужает область. его применения.

Цель изобретения - расширения области применения за счет получения пропорционального измеряемой величине аналогового сигнала и исключения магнитного поля.

Поставленная цель достигается тем, что плотномер газа, содержащий проточную камеру, в которой размещены полое ареометрическое тело и противо-. вес, связанные с двумя плечами коромысла, дополнительно содержит пневмоемкость, снабженную устройством для сжатия газа,. сигнализатор положения коромысла, релейный блок, элемент памяти; имеющий два входа - управляющий и информационный, причем полость ареометрического тела соединена с пневмоемкостью, выход сигнализатора . положения коромысла соединен с входом релейного блока, выход которого подключен к управляющему входу элемента памяти, а пневмоемкость соединена с информационным входом элемента памяти, выход которого является выходом плотномера.

Плотномер дополнительно содержит задатчик давления с соплом, причем проточная камера задатчика соединена с проточной камерой плотномера, а сопло - с линией выхода анализируемого газа.

При таком конструктивном выполне" нии плотномера газа изменение выталкивающей силы, дейст вующей на ареометрическое тело при изменении плотности измеряемого газа, компенсируется по-. средством устройства для сжатия газа

3, .:1 035 .соответствующим изменением давления, а, следовательно, и веса эталонного . газа в полости ареометрического тела.

При этом запоминаемое в момент равновесия коромысла давление в пневмо емкости пропорционально лотности измеряемого газа. Получаемый на выходе элемента памяти аналоговый сигнал дает возможност.ь испольэовать плотномер газа в системах автоматического 10 управления, а исключение магнитной муфты позволяет применять его при наличии магнитных полей, что расширяет область применения предлагаемого плотномера .газа.. !5 . На чертеже представлена схема плотномера г а за.

Плотномер газа содержит проточную камеру 1, которая соединена через

20 вентиль 2 с линией подачи измеряемого газа; а через проточную камеру задатчика 3 давления — с линией выхода измеряемого газа. 8 яроточной камере

1 расположены ареометрическое тело 4, 25 выполненное в виде стеклянного вара и противовес 5,:выполненный в виде полого. стеклянного шара, имеющего такую же массу и площадь поверхности стекла. Через отверстия 6 полость противовеса 5 сообщена с объемом камеры 1. Посредством трубки 7 ареометрическое тело 4 связано с плечом полого коромысла 8,. второе плечо . которого при помощи штока 9 связано с противовесом 5..8 средней точке .З5 коромысла 8 закреплек сигнализатор положения коромысла, содержащий образованный двумя сферическими поверхностями корпус 10, заполненный до определенного уровня электропроводя- 40 щей жидкостью 11, например ртутью, в котором закреплены электроды 1214, соединенные с входами релейного блока 15. Через трубку 7 и полость коромысла 8 .полость ареометрического .тела 4 соединена посредством гибкой трубки l6 с пневмоемкостью 17, заполненной эталонным газом и снабженной устройством 18 для сжатия газа, выполненным в виде сильфона. Пневмо- 50 емкость 17 соединена с информационным входом элемента 19 памяти, выход которого Р ы является выходом плотномера. Привод 20 устройства 18 для сжатия газа содержит повторитель 21 SS со сдвигом, глухая камера которого соединена через нормально разомкнутый пневмоконтакт 22 с линией пита"71 . 4 ния, а через дроссель 23 - с его проточной камерой. Сопло повторитель 21 со сдвигом соединено с сильфоном 18 и через нормально замкну тый пневмоконтакт 24 и дроссель 25с атмосферой. Управляющие. входы weмента 19 памяти и пневмоконтактов

22 и 24 соединены с выходом"релейно го блока .15.

Плотномер газа работает следующим образом. Измеряемый газ поступает через вентиль 2 в проточную камеру 1 и . выходит через проточную камеру и сопло задатчика 3 в линию выхода. При . этом в проточной камере устанавливае-тся определенное давленид Р, определяемое настройкой задатчика 3; и под действием выталкивающей силы, действующей на ареометрическое тело, коромысло 8 поворачивается на определенный угол. При этом замыкаются контак-.— ты 12 и 13 и релейный блок l5 выдает единичныи сигнал Pt5 = 1, ко орыи размыкает пневмоконтакт 24, замыкается пневмоконтакт 22, и сильфон 18 заполняется воздухом, поступающим через пневмоконтакт 22., дроссель 23 и проточную камеру повторителя 21. со сдвигом. При заполнении сильфон сжимает эталонный газ в пневмоемкости

17, вследствие чего растет давление и соответственно вес эталонного газа в ареометрическом теле 4, коромысло поворачивается в сторону равновесия, При достижении коромыслой положения равновесия, которое определяется е равенством веса газа в ареометрическом теле и действующей на него выталкивающей силы, замыкаются контакты

13 и 14, на выходе релейного блока появляется сигнал; Р15 Р», менте 19 памяти запоминается и поступает на выход устройства давление, равное давлению в пневмоеыкости, которое в этот момент пропорционально плотности измеряемого газа. Одновременно замыкается пневмоконтакт

24, размыкается пневмоконтакт 22, воздух из сильфона стравливается в атмосферу со скоростью, определяемой настройкой дросселя 25, давление в пневмоемкости и ареометрическом теле падает и коромысло 8 поворачивается под действием выталкивающей силы, действюущей на ареометричесое тело.

При-повороте коромысла на определенный угол замыкаются контакты 1? и 13, на выходе релейного блока появляется

Составитель Е. Карманова

Техред Т.Маточка, Корректор В. Гирняк е

Редактор И. Касарда

Заказ 5818/43 ... Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал Wll "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 10354 сигнал Р. — — l, и цикл измерейия пов-. торяется.

При изменении температуры.и соответственно плотности измеряемого газа одновременно изменяется температура и плотность эталонного газа без .изменения величины давления в ареометрическом теле, соответствующей равновесию коромысла, т.е. происходит автоматическая компенсация температурных изменений измеряемого газа.

Таким образом, предлагаемое конструктивное выполнение плотномера газа позволяет получать на его выходе (выход элемента памяти ) аналоговый пне вмати ческий си гнал, пропорциональ ный измеряемой величине, что дает возможность использовать его в системах автоматического регулирования, и, следовательно, расширяет область применения. Исключение из конструкции устройства магнитной муфты позволяет применять его при наличии магнитных полей, что также расширяет область применения плогномера газа и позволяет. применять его с целью определения содержания водорода в хлоре в производстве хлора и каустика по ртутному методу, характеризующемуся наличием сильйых магнитных полей.