Вибрационный погружной плотномер жидкости

 

Вибрационный погружной плотномер жидкости предназначен для измерения плотности растворов в аппаратах технологических процессов различных отраслей промьшленности, в том числе химической, пищевой, фармацевтической , обогатительной. Изобретение позволяет повысить точность измерений за счет компенсации температурной погрешности в чувствительном элементе плотномера. Вибрационный погружной плотномер жидкости содержит чувствительный элемент в виде лопатки, закрепленной на конце упругого стержня, две установленные крест-накрест перпендикулярно к стержню системы возбуждения и съема колебаний и измерительный блок, содержащий последовательно включенные смеситель, низкочастотный фильтр и частотомер, причем упругий стержень выполнен многослойным с нечетным числом продольных слоев С различными температурными коэффициентами линейного расширения, а сечение стержня симметрично относительно оси пересечения плоскостей колебаний . 5 ил. (Л to Од СП 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ио 4 01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3749971/24-25 (22) 31.05.84 (46) 23.04.86. Бюл. Р 15 (71) Калушское производственное объе динение "ллорвинил" им. 60-летия

Великой Октябрьской социалистической революции и Днепропетровский химико-технологический институт им. Ф.Э.Дзержинского (72) В.И.Снегур, !О.К.Тараненко, И.В.Мозолевский и О.Н.Гулий (53) 532.14(088.8) (56) Milton Н. Electronig densitymessuring sistern is accurate versati1e."0il and Gas", 1972, В 8, р.782-786.

Авторское свидетельство СССР

У 799908, кл. G 01 N 9/00, 1980.

Кивилис С.С. Плотномеры. — М.:

Энергия, 1980, с. 248. (54) ВИБРАЦИОННЫЙ ПОГРУЖНОЙ ПЛОТНОМЕР ЖИДКОСТИ (57) Вибрационный погружной плотномер жидкости предназначен для измерения плотности растворов в аппара„„SU„„1226158 тах технологических процессов различных отраслей промышленности, в том числе химической, пищевой, фармацевтической, обогатительной. Изобретение позволяет повысить точность измерений эа счет компенсации температурной погрешности в чувствительном элементе плотномера. Вибрационный погружной плотномер жидкости содержит чувствительный элемент в виде лопатки, закрепленной на конце упругого стержня, две установленные крест-накрест перпендикулярно к стержню системы возбуждения и съема колебаний и измерительный блок, содержащий последовательно включенные смеситель, низкочастотный фильтр и частотомер, причем упругий стержень выполнен многослойным с нечетным числом продольных слоев с различными температурными коэффициентами линейного расширения, а сечение стержня симметрично относительно оси пересечения плоскостей колебаний. 5 ил.,1226158

10 (2) . где!

5 а Ь

1 . и

1 12

20 аЬ

I =

25

m, m

Изобретение относится к вибрационным плотномерам и может найти применение для измерения плотности растворов в аппаратах технологических процессов различных отраслей промышленности, в том числе химической, пищевой, фармацевтической, обогатительной. Цель изобретения — повышение точности измерений за счет компенсации температурной погрешности в чувствительном элементе плотномера.

На фиг.l представлена схема пред:I лагаемого устройства; на фиг.2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг.3 — сечение Б-Б на фиг. I; на фиг.4 и 5— диаграммы температурных деформаций стержня.

Чувствительный элемент состоит из лопатки 1, укрепленной на конце упругого стержня 2, второй конец которого установлен в отверстие 3 днища

4 корпуса 5. В корпусе установлены также системы возбуждения 6 и 7 и съема 8 и 9 колебаний, обеспечивающие колебания стержня в двух плоскостях. Системы возбуждения и съема включены в цепь усилителей 10 и 11 по по схеме автогенератора. Выходы уси. лителей 10 и 11 подключены к входам смесителя 12 частот, выход которого через низкочастотный фильтр 13 подключен к частотомеру 14. Стержень выполнен с нечетным числом слоев, например тремя 15-17, причем крайние слои 15 и 17 изготовлены из материала с температурным коэффициентом линейного расширения, отличным от температурноro коэффициента линейного расширения материала центрального слоя. Сечение стержня симметрично оси 0„ 0„ и относительно оси

0 0, лежащих в плоскостях колебаний стержня.

Плотномер работает следующим образом.

Стержень 2 вместе с лопаткой I приводится в режим автоколебаний с частотами f, относительно оси 0 0г ,и Е относительно оси 0 0, для чего потери колебательной энергии стержня восполняются через цепи элементов

9, 10, 6 и 8, 11, 7 соответственно.

Сумма и разность частот Е, и Е образуются на выходе смесителя 12, а в низкочастотном фильтре 13 выделяется разность частот f — f,, которая не зависит от температуры стержня, а

3 определяется только присоединенной массой жидкости к стержню, однозначно связывая ее с плотностью. Плотность регистрируется прибором 14.

Частоты колебаний стержня относи- . тельно осей O„ 0„ 0, 0 соответственно определяются из соотношений:.E I, f

2KЬ m ° m

:, Л

f.

Ю

2%Ь т+тч постоянный коэффициент, зависящий от условий закрепления (= 1,875); статический момент инерции поперечного сечения стержня относительно оси

o„o„; статический момент инерции поперечного сечения стержня относительно оси

1 длина стержня; единица массы длины стержня и присоединенной массы жидкости соответственно;

Š— модуль юнга стержня; а, Ь вЂ” толщина и ширина пластины.

Соотношение для разностной частоты f на выходе фильтра получим подИ ставляя в (1) и;(2) выражения для

3S

1 Ф

Е аЬ

=I -I = — --- — — — -- (Ь-а) (3) д ° " 2 lT Ьа 12 (m+mg

Температурные удлинения ab < и

h b < слоев 15 и 16 уравниваются до одного значения за счет дополни-. тельных упругих деформаций 4Ъ„ и вю

A b, вызванных взаимодействием

45 этих слоев (фиг.4 и 5) . Температурный коэффициент линейного расширения ширины стержня с равен ь

Е Гд+ d>E F d +@ K ь ЕХ+Е. F 1+К и 2

50 где E„,F — модуль упругости и площадь поперечного сечения слоев 15 и 17;

Е,Р— модуль упругости и пло5f щадь поперечного сечения слоя 16;

E F

К = - - — коэффициент зависящий

Е„ F, Э от выбранных материалов

1226158 и геометрических размеров слоев.

Коэффициент температурного расширения толщины а стержня легко определить из диаграммы фиг.4 и 5:

1а = Ы„а М = 2М, I да -0(I Ь с (5)

Учитывая, что а=3, т.е. состоит иэ трех слоев 16, 15, 17 одинаковой длины, получим

ot = о(+ — — с(.2, 1 (6) а 3 3 а

Используя соотношения (4) и (6), определим разность (Ь-а), стоящую множителем в соотношении (3), получим .

Ь-а = Ь,-а.+(ЬЫ -à g ) y t (7) где Ь,,а, — ширина и толщина стержня при температуре t .

Иэ (7) следует, что разность (Ь"а) не зависит от температуры при выполнении соотношения:

Ь Ы (6Ы, +39< (pl+Kg (8) ао (3 (х. + К)

Соотношение .(8) можно использовать для определения K при заданном соотношении b, /а,, которое обеспечивает температурную компенсацию разности (Ь-а), а следовательно, и частотную компенсацию.

5 ф о р м у л, а и з о б р е т е н .и я а

Вибрационный погружной плотно; мер жидкости, содержащий чувстви10 тельный элемент в виде лопатки, закрепленной на конце упругого стержня, две установленные крест-накрест перпендикулярно к стержню системы возбуждения и съема колебаний и из15 мерительный блок, соединенный с системой съема колебаний и содержащий последовательно включенные смеситель, низкочастотный фильтр и частотомер, о т .л и ч а ю шийся

20 тем, что, с целью повышения точности измерений за счет компенсации температурной погрешности в чувствительном элементе плотномера, упругий стержень выполнен многослойным с не25 четным числом продольных слоев с различными температурными коэффициентами расширения, причем поперечное сечение стержня симметрично относительно оси пересечения плоскостей колебаний.

) 226) 58

Фиа Ф

Составитель В.Крутин

Техред В.Кадар

Редактор С.Льакова

КоРРектоР И.Эрдейи

Заказ 21)6/34 Тираа 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие,. r.укгород, ул. Проектная,4