Плотномер

 

ПЛОТНОМЕР, содержащий проточный корпус с исследуемой жидкостью, снабженный патрубком и камерой сброса, в котором размещен сосуд с эталонной жидкостью и погруженной в нее пьезометрической трубкой, имеющий расширенную верхнкяо часть,соединенную с нижней с помощью трубки, преобразователь давления, выполненный в виде двухкамерного мембранного элемента с регулируемым соплом, регулируемое и нерегулируемые пневмосопротивления , вторичный прибор, задатчик давления , пятимембранный элемент сравнения с регулируемым и нерегулируемым пневмосопротивлениями, выпсйнённый по схеме вычитания и умножения на постоянный коэффициент, при этом пьезометрическая трубка через регулируемое пневмосопротивление подключена к выходу задатчика давления и через постоянное пневмо опротивление - к верхней камере преобразователя давления, выход задатчика давления соединен с входом пятимембранного элемента сравнения и через второе нерегулируемое пневмосопротивление - с нижней проточной камерой преобразователя давления и с положительной камерой пятимембранного элемента сравнения, выход которого подключе i к вторичному прибору, отли1ающийся тем, что, с целью обеспечения возможности регулировки начального и конечного выходных сигналов без изменения чувствительности преобразователя давления, в плотномер введены дополнительное нерегулируемое пневмосопрот.шление и повторитель со сдвигом, при этом проточная камера последнего соединена с Ч отрицательной камерой пятимембранного элемента сравнения и через 00 ND дополнительное нерегулируемое пневмосопротивление - с выходом задатчика давления, а глухая каме00 ра повторителя со сдвигом подклюо чена к верхней камере преобразователя давления.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 с 01 Н 9 26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР (21) 3518968/18-25 (22) 06.12.82 (46) 07.03.84. Бюл. М 9 (72) Г.Г. Ящанов, M.M. Телемтаев и Н.Н. Литовченко (71) Алма-Атинское проектно-конструкторское бюро автоматизированных систем управления (53) 548.137 (088.8) (56) 1. Приборы для определения свойства, состава и состояния вещества. Номенклатурный справочник.

M., 1966, с. 208.

2. Авторское свидетельство СССР

М 935745, кл. G 01 М 9/26, 1982 (прототип). (54) (57) ПЛОТЙОИЕР, содержащий проточный корпус с исследуемой жидкостью, снабженный патрубком и камерой сброса, в котором размещен сосуд с эталонной жидкостью и погруженной в нее пьезометрической трубкой, имеющий расширенную верхнюю часть, соединенную с нижней с помощью трубки, преобразователь давления, выполненный в виде двухкамерного мембранного элемента с регулируемым соплом, регулируемое и нерегулируемые пневмосопротивления, вторичный прибор, задатчик давления, пятимембранный элемент сравнения с регулируемым и нерегулируемым пневмосопротивлениями, выпопнен„„SU 1078280 A ный по схеме вычитания и умножения на постоянный коэффициент, при этом пьезометрическая т, бка через регулируемое пневмосопротивление подключена к выходу задатчика давления и через постоянное пневмосопротивление — к верхней камере преобразователя давления, выход задатчика давления соединен с входом пятимембранного элемента сравнения и через второе нерегулируемое пневмосопротивление — с нижней проточной камерой преобразователя давления и с положительной камерой пятимембранного элемента сравнения, выход которого подключе:r к вторичному прибору, о т л и 1 а ю шийся тем, что, с целью обеспечения воэможности регулировки начального и конечного выходных сигналов беэ изменения чувствительности преобразователя давле .ия, в .плотномер введены дополнительное нерегулируемое пневмосопроч.явление и повторитель со сдвигом, при этом проточная камера последнего соединена с отрицательной камерой пятимембранного элемента сравн ния и через дополнительное нерегулируемое пневмосопротивление — с выходом задатчика давления, а глухая каме- . ра повторителя со сдвигом подключена к верхней камере преобразова:теля давления.

1078280

10 служащей для поддержания постоянного уровня контролируемой жидкости, в которую погружен чувствительный элемент, состоящий из двух пневмометрических трубок. Для исключения вли- 5 яния скорости жидкости, протекающей через чувствительный элемент, трубки женный патрубком и камерой сброса.

В корпусе размещен сосуд с эталонной R KQcTM0 имеющий расширенную З5 верхнюю часть, соединенную с нижней частью с помощью рубки. В эталонную жидкость погружена пьезометрическая трубка. Кроме этого, плотномер содержит преобразователь давления, выполненный в виде двухка- 40 мерного мембранного элемента с регулируемым соплом, регулируемое и нерегулируемые пневмосопротивления, вторичный прибор, задатчик давления и пятимембранный элемент срав- 45 нения (23.

55

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

Известен пневмометрический плотномер проточного типа с компенсацией балластного давления и температурных изменений в общем, компенсаторе, представляющий собой цилиндрический сосуд с двумя патрубками.

Внутри сосуд разделен перегородкой, помещены в байпасный сосуд (1 g.

Недостатком данного плотномера является невозможность измерения плотности вспенивающихся и кристаллизующихся растворов непосредственно в технологическом оборудовании.

Кроме того, точность термокомпенсации данного устройства ниже, чем в плотномерах с постоянно поддерживаемым уровнем эталонной жидкости»

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является плотномер, содержащий проточный корпус с исследуемой жидкостью,снабОднако известный прибор обладает недостатком, заключающимся в том, что в процессе регулировки максимального значения выходного сигнала путем изменения коэффициента уси-! ления пятимембранного элемента срав:,нения требуется подрегулировка на чального значения. выходного сигнала .изменением положения сопла относительно заслонки, что приводит к изменению чувствительности преобразования давления.

Цель изоЪретения - обеспечение возможности регулировки начального и конечного выходных сигналов без изменения чувствительности преобразователя давления.

Указанная цель достигается тем, что в плотномер, содержащий проточный корпус,с исследуемой жидкостью, 20

30 снабженный .патрубком и камерой сброса, в котором размещен сосуд с эталонной жидкостью и погруженной в нее пьезометрической трубкой, имеющий расширенную верхнюю часть, соединенную с нижней с помощью трубки, преобразователь давления, выполненный в виде двухкамерного мембранного элемента с регулируемым соплом, регулируемое и нерегулируемые пневмосопротивления, вторичный прибор, задатчик давления, пятимембранный элемент сравнения с регулируемым и нерегулируемым пневмосопротивлениями, выполненный.по схеме вычитания и умножения на постоянный коэффициент, причем пьезометрическая трубка через регулируемое пневмосопротивление подключена к выходу задатчика давления и через постоянное пневмосопротивление к верхней камере преобразователя давления, Выход задатчика давления соединен с входом пятимембранного элемента сравнения и через второе нерегулируемое пневмосопротивление — c нижней проточной камерой преобразователя давления и с положительной камерой пятимембранного элемента сравнения, выход которого подключен к вторичному прибору, введены дополнительное нерегулируемое пневмосопротивление и повторитель со сдвигом, при этом проточная камера последнего соединена с отрицательной камерой пятимембранного элемента сравнения и через дополнительное нерегулируемое пневмосопротивление — с выходом задатчика давления, а глухая камера повторителя со сдвигом подключена к верхней камере преобразователя давления.

На чертеже схематически изображен предлагаемый плотномер.

Плотномер содержит проточный корпус 1 с анализируемой жидкостью, с патрубком 2 в нижней части и камерой 3 сброса. Внутри проточного корпуса 1 размещен сосуд 4 с эталонной жидкостью постоянного уровня, имеющий расширенную верхнюю часть 5 со сливной трубкой, соединенной с нижней частью с помощью трубки 8. В сосуд 4 с эталонной жидкостью опущена пьезометрическая трубка 7 на глубину, равную высоте столба анализируемой жицкости.

В нижней части проточного корпуса 1 установлен преобразователь 8 давления, выполненный в виде двухкамерного мембранного элемента»Преобразователь 8 давлени% имеет большую мембрану 9, расположенную со стороны анализируемого раствора, малую мембрану 10 с закрепленной на ней заслонкой 11 и регулируемое сопло 12. Мембраны соединены между собой жестким штоком 13. Пьезомет1078280 а= р, н„э рическая трубка 7 через регулируемое пневмосопротивление 14 подключена х выходу задатчика 15 давления и через нерегулируемое пневмо, сопротивление 16 — к верхней камере преобразователя 8 давления, имеющего коэффициент усиления, больше единицы, и к глухой камере повторителя

17 со сдвигом, проточная камера которого, в свою очередь, соединена с отрицательной камерой пятимембран- 10 ного элемента 18 сравнения,.который вместе с регулируемым .пневмосопротивлением 19 и нерегулируемым пневмосопротивлением 20 выполняет операцию вычитания с последующим умноже- j5 нием на постоянный коэффициент больше единицы, и через дополнительное нерегулируемое пневмосопротивление

21 — с выходом задатчика 15 давления.

Выход задатчика 15 давления через нерегулируемое пневмосопротивление

22 связан с нижней проточной камерой преобразователя 8 давления и положительной камерой пятимебранного эле-, мента 18 сравнения, выход которого подключен к вторичному прибору 23.

В технологической линии, к которой плотномер подключен с помощью патрубка 2, предусмотрены перекачивающее устройство 24 и рабочая ванна 25, внутри которой размещено

ЗО нагревательное устройс. гво 26.

Плотномер работает следующим Образом.

Исследуемый раствор иэ,рабочей 35 ванны 25 с поь.вещью перекачивающего устройства 24 поступает через патрубок 2 в проточный корпус 1 и затем, омывая сосуд 4 с эталонной жидкостью постоянного уровня, через пе- 4О реливной порог проточного корпуса 1 попадает в камеру 3 сброса, и возвращается в рабочую ванну 25.

Усилие, действующее на большую мембрану 9 преобразователя 8 давления со стороны исследуемого раствора, определяется уравнением где g — ускорение свободного паде- 5О ния; рР - плотность анализируемого раствора;

Н1 — высота столба анализируемой жидкости, находящейся в проточном корпусе;

S — эффективная площадь большой мембраны 9.

Эталонную жидкость с помощью нагревательного устройства 26 подо- 6() гревают до температуры анализируемого раствора и подают в расширитель

5 сосуда 4. Расход жидкости регулируется игольчатым вентилем (показан, но не обозначен). Предварительный 65 подогрев сводит к минимуму разность температур между эталонной жидкостью и контролируемым раствором.

В пьезометрическую трубку 7 с выхода эадатчика 15 давления через регулируемое пневмосопротивление 14 подается сжатый воздух, выходное давление которого р„= у, Н,, (2) где о — плотность эталонной жидл 9 кости

H> - глубина погружения пьезометрической труб и в эталонную жидкость.

Выходное давление Р пьеэомет к рической трубки одновременно выполняет роль балластного давления.Давление с пьеэометрической трубки 7 через нерегулируемое пневмосопротивление 16, уменьшающее пульсацию выходного сигнала от влияния барботирующих пузырьков воздуха, поступает в верхнюю камеру преобраэова; теля 8 давления и глухую. камеру nosторителя 17 со сдвигом, выходной сигнал которого подается в отрицательную камеру пятимембранного элемента 18 сравнения. Сжатый воздух с выхода мощного задатчнка 15 давления через нерегулируемое пневмосопротивление 22 подается в положительную камеру пятимембранного элемента 18 сравнения и нижнюю проточную камеру преобразователя 8 давления. Иэменением положения сопла 12 относительно заслонки 11 регулируется расход воздуха (начальное выходное давле" ние Р„ преобразователя давления), а следовательно, и чувствительность преобразователя давления.

При прохождении воздуха через пьезометрическую трубку 7 и эталонную жидкость возникает дополнительная циркуляция и некоторый слив последней из расширителя 5, .что дополнительно уменьшает постоянную времени перемешивания эталонной жидкости и разницу температур между эталонной жидкостью и анализируемым раствором. При работе плотномера мембранный блок преобразователя 8 давления находится в равновесии.

Усилия, действующие на шток 13, находятся в следующей зависимости:

Z " Р„(В -В„) + Р,В„,, (3) где  — эффективная площадь малой мембраны 10;

Р— давление на выходе пре1 образователя 8 давления.

После подстановки в уравнение (3) значений уравнений (1) и (2) и проведения соответствующих преобразований выходное давление преобразователя 8 давления определится выражением

1078280 становки в уравнение (5) значений

Р1 и Р> и проведения соответствующйх преобразований значение выходного сигнала плотномера принимает

Р = (Р„-Р )К„, где Р = Р. + д — давление на выходе

2 повторителя 17 со сдвигом

Ь вЂ” величина сдвига. повторителя 17;

К = 4 + — — коэффициент умно1 жения пятимембранного элемента 18 сравнения; 30

Р и о(. — проводимости пневмосопротивлений

19 и 20.

Регулировка коэффициента умножения пятимембранного элемента 18 35 сравнения производится регулируемым пневмосопротивлением 19. После под(7) ВНИИПИ Заказ 935/35 Тираж 823 Подписное

Филиал ППП "Патент", ° r. Ужгород, ул. Проектная,4

P = - (рр-р ) Н вЂ” -+фу Н (4)

Иэ уравнения (4) следует, что при изменении плотности анализи- руемого раствора и неизменных значениях g, Н„ $,5 р сигнал на выходе преобразователя 8 давления прямо пропорционален разности плотностей анализируемого раствора и эталонной жидкости.

Так как пятимембранный элемент

18 сравнения совместно с пневмосопротивлениями 19 и 20 собран по схеме вычитания с последунмцим умножением на постоянный коэффициент больше единицы, то давление РВ„,„ на выходе элемента 18 сравнения и на входе вторичного прибора 23 определяется уравнением вЫх 2ГФ 2(б Рэ)

S где К .= — — коэффициент усиления

2 преобразователя 8 давления.

Так как величины К, К2, Н и Ь постоянные, то давленйе на выходе плотномера прямо пропорционально изменению плотности анализируемого раствора относительно эталонной жидкости

Прн g> -p начальное давление на выходе плотномера описывается уравнением вых из которого следует, что после изменения коэффициента умножения К

1 пятимембранного элемента 18 сравнения при установке максимального выходного сигнала плотномера, регулировку его начального значения достаточно производить изменением величины сдвига д повторителя 17.

Таким образом предлагаемое устройство позволяет производить регулировку начального и конечного значений выходного сигнала плотномера без изменения чувствительности преобразователя давления.