Плотномер

 

Изобретение относится к автоматическим приборам для измерения плотности жидкости и может быть использовано в системах автоматизации в химической, нефтехимической , пищевой и других отраслях промышленности . С целью повышения точности и стабильности измерения плотности жидкости в струнный частотный тензометр, верхний конец которого закреплен, а нижний соединен с грузом, помещенным в исследуемую жидкость, введены два инерционных элемента , расстояние между которыми по крайней мере в 10 раз превышает расстояние от верхнего инерционного элемента до верхней точки крепления струны. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1436012 (5D 4 G 01 N 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4078760/40-25 (22) 05.05.86 (46) 07.11.88. Бюл. № 41 (72) В. С. Ашанин, О. П. Малофей и А. А. Степанов (53) 532.14 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 68416, кл. G 01 N 9/00, 1944.

Ашанин В. С. и др. Устройство для измерения плотности жидкости.— Заводская лаборатория, 1985, № 6, с. 55 — 58. (54) ПЛОТНОМЕР (57) Изобретение относится к автоматическим приборам для измерения плотности жидкости и может быть использовано в системах автоматизации в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности. С целью повышения точности и стабильности измерения плотности жидкости в струнный частотный тензометр, верхний конец которого закреплен, а нижний соединен с грузом, помещенным в исследуемую жидкость, введены два инерционных элемента, расстояние между которыми по крайней мере в 10 раз превышает расстояние от верхнего инерционного элемента до верхней точки крепления струны. 1 ил.!

436012

Изобретение относится к приборам ля измерения плотности жидкости и может быть использовано в системах автоматизации в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение точности и стабильности измерений путем устранения влияния уровня жидкости на результаты измерений.

На чертеже представлена схема плотномера плотности жидкости.

Плотномер содержит рабочее тело 1, струнный частотный тензометр 2 в виде струны с инерционными элементами 3, постоянный магнит 4, опору 5 верхнего конца струны, электронный автогенератор 6 колебаний, частотомер 7, сосуд 8 с исследуемой жидкостью, нить подвеса 9.

Рабочее тело 1 предназначено для преобразования выталкивающей силы Архимеда в изменение осевого натяжения струнного частотного тензометра 2 и выполнено в виде 20 стеклянного шарика.

Струнный частотный тензометр предназначен для преобразования осевой силы растяжения в частоту электрических колебаний и представляет собой ленточную струну, изготовленную на стандартных электроизмерительных растяжек. Верхний конец струны закреплен в опоре 5 и электрически связан с одним из входов электрического автогенератора 6 колебаний.

Инерционные элементы 3 предназначены для создания искусственных узлов колебаний струны, расстояние между которыми не изменяется при выскальзывании струны из точек крепления. Способы создания инерционных элементов могут быть различными (наклеп, наплавка, напыление в вакууме и т. д.). Одним из способов фиксации инерционных элементов является электролитическое осаждение. Для уменьшения температурных погрешностей материал струны и инерционных элементов выбирают одина- 40 ковым.

Места крепления инерционных элементов конструктивно определяют исходя из требования, чтобы в колебаниях принимал участие только средний участок струны, расположенный между инерционными элементами.

Это условие будет выполняться в том случае, если жесткость краевых участков намного (хотя бы в 10 раз) больше жесткости средней части. Жесткость струны зависит от целого ряда параметров: модуля 0 упругости, плотности материала, площади и геометрической формы поперечного сечения струны. При прочих равных условиях жесткость струны обратно пропорциональна ее длине, поэтому требование соотношения жесткостей призодит к необходимости того, 55 чтобы соотношение частей струны l,/lo (где

l, — расстояние между инерционными элементами на струне; 4 — расстояние от точки крепления струны до инерционного элемента) было больше 10.

Это соотношение не может быть слишком большим, поскольку длину рабочего участка l, стремятся обычно уменьшить, так как при этом уменьшаются габариты датчиков и пропорционально повышается частота, а следовательно, растет чувствительность. Рекомендуется придерживаться условия 1,/d=

=300 †5, где d — диаметр круглой или толщина ниточной струны. При использовании стандартных электроизмерительных растяжек (ГОСТ 9444 — 74), исходя из приведенного соотношения, длина участка между инерционными элементами составляет 15—

20 мм. Исходя из изложенного, в предлагаемом устройстве выбрано l,/4)10.

Масса инерционных элементов ограничивается следующими требованиями:для того, чтобы наносимые на струны инерционные элементы могли выполнять роль узлов колебаний, их момент инерции должен быть больше, чем момент инерции самого чувствительного элемента, следовательно, масса каждого инерционного элемента должна быть не меньше, чем масса используемого в виде струны чувствительного элемента; сумма веса инерционных элементов и погружаемого в исследуемую жидкость тела не должна превышать допустимой силы натяжения чувствительного элемента, определяемой его площадью сечения и предельным допустимым напряжением материала струны.

Плотномер работает следующим образом.

Электронный автогенератор 6 колебаний возбуждает и поддерживает непрерывные поперечные колебания тензометра 2 на участке между инерционными элементами 3. Частота колебаний струны регистрируется частотометром 7. Затем рабочее тело 1 погружают в исследуемую жидкость, при этом за счет выталкивающей силы происходит уменьшение натяжения струны 2, т. е. изменение ее резонансной частоты колебаний. Это изменение частоты, функционально связанное с плотностью жидкости, регистрируется частотометром 7.

Поскольку масса погружаемого тела обычно составляет несколько грамм, ограничение массы инерционного элемента сводится к тому, что она не должна превышать 100 г. Это во много раз больше практически возможной массы инерционных элементов.

Постоянный магнит 4 предназначен для создания постоянного магнитного поля, способствующего возбуждению поперечных колебаний струны. Электронный автогенератор

6 колебаний предназначен для возбуждения и поддержания поперечных колебаний рабочего участка струны 2. Частотомер 7 предназначен для регистрации изменения резонансной частоты колебаний струны 2 между узловыми точками, возникающими в местах расположения инерционных элементов 3. Со14360

3 суд 8 предназначен для заполнения исследуемой жидкостью, в которую погружено тело l. Нить подвеса 9 предназначена для крепления рабочего тела 1 к нижнему концу струны, электрически связанного с другим входом электронного автогенератора 6 участка, а следовательно, и начальной частоты, обеспечивает высокую точность и стабильность измерения плотности жидкости.

Экспериментальная проверка осущест- 10 влялась на упругом чувствительном элементе, выполненном из бериллиевой бронзы БрБ2. Сравнивались упругий чувствительный элемент с инерционными элементами из меди, полученными электролитическим осаждением, а также упругий элемент без инерционных элементов. Рабочая длина в одном и во втором случае выбиралась одинаковой и равной 17 мм. В условиях термостатирования с точностью 0,1 С и при одинаковом рабочем теле погружении массой

5 г изменение начальной частоты колебаний за 8 ч составило для обычной стру12

4 ны 2 Гц, для струны с инерционными элементами 0,15 Гц.

Использование струны с элементами фиксации узлов колебаний позволяет почти на порядок повысить стабильность устройства для измерения плотности, а следовательно, и точности измерений в условиях непрерывного контроля плотности жидкости.

Формула изобретения

Плотномер, содержащий струнный частотный тензометр, верхний конец которого закреплен, а нижний соединен с грузом, помещенным в исследуемую жидкость, отличаюи4ийся тем, что, с целью повышения точности и стабильности измерений путем устранения влияния уровня жидкости на результаты измерений, струна частотного тензометра снабжена двумя инерционными элементами, расстояния между которыми по крайней мере в 10 раз превышает расстояние от верхнего инерционного элемента до верхней точки крепления струны.

Составитель В. Крутин

Редактор Л. Зайцева Техред И. Верес Корректор Л. Пгтай

Заказ 5638/43 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР пи делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4