Камертонный плотномер для жидких сред

 

КАМЕРТОННЬЙ ПЛОТНОШР ДЛЯ ЖИДКИХ СРЕД, содержащ{{й корпус, дат чик, выполненный в воде трубчатого сдвоенного камертона, сильфонов, установленных на выступаювтх за корпус if ножках камертона и образующих с ним единую полость, заполненную двумя яесмешивающимися жидкостями с различной плотностью и границей раздела в середине ветвей, систему возбуждения колебаний камертона и измерительный прибор, отличающийся тем, что, с целью обеспечения максимальной чувствительности датчика во всем диапазоне измерений, на ножках камертона дополнительно установлены два компенсационных сильфона, торцовью стенки которых через равноплечий рычаг связаны с пропорциональным преобразователем силы. w с о 00 00 00

СО03 СОВЕТСНИХ

NUPIPOI

РЕСПУБЛИК,SU.;, 087830

З(50 601 М9 32

/ Д

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

Н PRTOPCNOMV V

ГОСЗЩМРСТВЕННЫЙ НОИИТЕТ OC_#_pP

ЛВЮ В PIN II (21} 3595510/18-25 (22) 24.05.83 (46) 23.04.84. Бюл. У l5 (72) 10. K. Тараненко (53) 621.396(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

У 731353, кл., G. 01 Я 9/32, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

В 742762, кл. G 01 И 9/32, 1980 (прототип). (54)(57) КАМЕРТОННЫЙ ПЛОТНОИЕР ДЛЯ

ЖИДКИХ СРЕД, содержащий корпус, дат.- . чик, выполненный в виде трубчатого сдвоенного камертона, сильфонов, установленных на выступающих за корпус ножках камертона и образующих с ним едищую полость, заполненную двумя несмешивающимися жидкостями с различной плотностью и границей раздела в середине ветвей, систему возбуждения колебаний камертона и измерительный прибор, о т л и ч à io шийся тем, что, с целью обеспечения максимальной чувствительности датчика во всем диапазоне измерений, на ножках камертона дополнительно установлены два компенсационных сильфона, торцовые стенки которых через равноплечий рычаг связаны с пропорциональным преобразователем силы.

1 !087

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может найти применение для измерения плотности жидких сред в химической, нефтехимической, горнодобывающей и других отраслях промышленности.

Известен камертонный плотномер для жидких сред, датчик которого выполнен в виде двух последовательыо установ" ленных в герметичном корпусе сдвоеннык трубчатых камертонов, на выступающих за корпус основаниях которых установлены сильфоны, при этом камер-. тоны и сильфоны заполнены несмешивающимися жидкостями с границей раздела

15 в середине ветвей р 1 ).

Недостатком укаэанного плотномера является снижение абсолютной чувствительности при отклонении границы раздела жидкостей, запвлняющих ветви, от положения, для которого рассчитывают20 ся оптимальные геометрические размеры ветвей.

Наиболее близким к изобретению является камертонный плотномер для жид25 ,ких сред, содержащий корпус, датчик, ;выполненный в виде трубчатого сдвоенного камертона, сильфонов, установленных иа выступающих за корпус ножках камертона и образующих с ним единую полость, заполненную двумя несмешива-ЗО ющимися жидкостями с различной плотностью и границей раздела в середине ветвей, систему возбуждения колебаний камертона и измерительный прибор $2). 35

При погружении известного плотномера в контролируемую среду сильфоны деформируются под действием разности ее гидростатических давлений v, перемещают границу раздела жидкостей, 40 заполняющих камертон. Так как заполняющие камертон жидкости имеют различные плотности, то при перемещении границы . раздела изменяется масса ветвей камертона, а следова- 45 . тельно, его частота колебаний, которая зависит or контролируемой плот.ности, ° Однако в известном плотномере мак-50 симум чувствительности резонатора достигается только в одной точке диапазона измерений (обычно в середине диапазона), для которой определены геометрические размеры резонатора. 55

Это объясняется тем, что в соотношение для определения толщины стенки и камертона, обеспечивающей максимум

830 2 чувствительности, входит плотность среды в камертоне.

При отклонении контролируемой плот йости от значения, для которого определена толщина п стенки, абсолютная чувствительность уменьшается.

Целью, изобретения является обеса лечение максимальной чувствительности датчика во всем диапазоне измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в камертонном плотномере для жидких сред, содержащем корпус, датчик, выполненный в виде трубчатого сдвоенного камертона, сильфонов, установленных на выступающих за корпус ножках камертона и образующих с ним единую полость, заполненную двумя несмешивающимися жидкостями с различйой плотностью и границей раздела в середине ветвей, систему возбуждения колебаний камертона и измерительный прибор, на ножках камертона дополнительно установлены два компенсационных сильфона, торцовые стенки которых через равноплечий рычаг связаны с пропорциональным преобразователем силы, Такое выполнение плотномера позволяет застабилизировать границу раздела заполняющих камертон жидкостей в одном положении независимо от значения измеряемой плотности. Посколь-. ку толщина стенки камертона выбрана для указанного положения границы раздела, то камертон имеет максимальную чувствительность во всех диапазонах измерения.

На чертеже изображена блок-схема плотномера.

Плотномер содержит резонатор 1 типа сдвоенного трубчатого камертона установленного в герметичном корпусе 2. На основаниях 3 и 4 камертона, выступающих эа корпус, установлены основные сильфоны 5 и 6. В корпусе 2 также установлены компенсационные снльфоны 7 и 8, сообщающиеся через основания камертона с основными сильфонами..Основные и компенсационные сильфоны, а также ветви камертона до их середин заполнены двумя несмешивающимися жидкостями 9 и 10 с различной плотностью и границей раздела в середине ветвей. Центры компенсационных сильфонов при помощи шарниров соединены с рычагом 11, установ ленным на оси 12.

Составитель В.Крутин

Редактор П. Коссей Техред О.Явце . Корректор А. Зимокосов

Тираж .823 Подписное

ВНИИПИ Государственного- комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2646/37

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

3 1087

Конец рычага механически связан с пропорциональным преобразователем силы 13. Измерительная цепь плотномера включает приемник колебаний 14, усилитель 15, возбудитель колебаний

16, включенные по схеме электромеханического автогенератора. В измери" тельную цепь входит опорный генера- тор 17, например любой низкочастотный генератор с плавной регулировкой 1р частоты, блок 18 вычитания частот, например, собранный по схеме с знакочувствительным входом.

На вход блока вычитания частот подключен выход опорного генератора и системы возбуждения колебаний камертона, а выход блока вычитания частот поцключен ко входу стандартного дискретно-аналогового преобразова. теля 19, выход которого подключен к измерительному прибору 20, например к автоматическому потенциометру, и к пропорциональному преобразователю силы.

Плотномер погружается в контроли- 25 руемую среду 21 с помощью штанги 22, в которой проложены соединительные кабели для связи датчика с измерительной цепью.

Прибор работает следуницим образом.

После погружени:> датчика в среду

21 так, что верхний сильфон 5 погружен на глубину Ei а нижний силь" фон 6 на глубину llgq на сильфоны на-„ чинает деистнов;и:.ь гидростатическое

35 дав ение 1 - = рГ" 11 рг = рог кон тролируемой среды. Пол действием разности этих давлений ар р .- p =

= Pg(h -. > ) пропорциональной контро2 40 лируемой плотности, перемещается за счет деформации сильфонов граница раздела жидкостей 9 и 10 в камевто830 4 не В результате этого изменяется масса ветви камертона, а следователь" но, частота его колебаний, возбуждае" мых возбудителем 16, сигнал обратной связи на который поступает от приемника 14 через усилитель 15, отклоняется от своего начального значения f

Это значение установлено на генераторе 17, поэтому на выходе блока 18 вычитания частот появляется сигнал, пропорциональный отклонению частоты камертона, а следовательно контролируемой плотности.

Этот частотный сигнал преобразуется в аналоговый блоком 19, регистрируется измерительным прибором 20 и преобразуется преобразователем 13 в усилие, которое вызывает поворот рычага 11 вокруг оси 12, при этом сильфоны 7 и 8 деформируются, возвращая границу раздела жидкостей 9 и 10 в положение, близкое к первоначальному. Этим обеспечивае>тся статическое следящее уравновешивающее сохранение границы раздела жидкостей

9 и 10 в одной зоне при любом значении контролируемой плотности, что, обеспечивает при заданной относительнои толщине стенки и — камертона

3 д максимум чувствительности во всем диапазоне измерений.

В предлагаемом приборе при толщине стенки резонатора, обеспечивающей максимум чувствительности о в се>ах редине диапазона контролируемых плотностей, чувствительность S„,ß на краях диапазона примерно в три раза меньше Я, поэтому средняя > >ах чувствительность датчика предлагаемого плотномера втрое выше, Это позволяет повысить точность измерения на ЗОБ.