Плотномер жидкости
Изобретение относится к приборостроению , а именно к плотномерам жидкости, предназначенным для непрерывного измерения плотности контролируемой жидкости и преобразования результатов измерения в стандартный выходной сигнал. Цель изобретения - упрощение конструкции устройства , Плотномер содержит проточную камеру, измерительную кинематическую систему с поплавком, блок газовой темперэтуоной компенсации и олок формирования выходного сигнала. Блок газовой гемпературчпи компенсации размещен о поплавке, снабженном компенсационными сильфонами, пружинами и ограничителями объема газа Подвижные торцы компенсационных сильфоноз и пружин соединены между собой Давление компенсационного газа в полостях сильфочов определено выражением Po(Vi )/(n S2 Д), где Ро-давление компенсационного газа при температуре , °С; Vi - номинальный наружный объем поплавка, S - эффективная ппощадь компенсационного сильфона; ZЈ - суммарная жесткость компенсационного сильфона и компенсационной пружины,/Зж - коэффициент температурного объемного расширения контролируемой жидкости, Д-- температурный коэффициент расширения газа, л - количество компенсационных сильфонов 2 ил е
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ iQ 1 ф IC) Щ > (21) 4702734/25 (22) 06.06.89 (46) 15.06,91,Бюл,¹ 22 (72) Е.Ф.Шполянский (53) 532.14(088.8) (56) Кивилис С.С. Платномеры, M Энергия, 1980, с.186, рис. 6-5. Приборы и системы управления, 1975, № 12. с.22-23. (54) ПЛОТНОМЕР ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к приборостроению, а именно к плотномерам жидкости. предназначенным для непрерывного измерения плотности контролируемой жидкости и преобразования результатов измерения в стандартный выходной сигнал, Цель изо- . бретения — упрощение конструкции устройства, Плотномер содержит проточную . камеру, измерительную кинематическую систему с поплавком, блок газовой темпераИзобретение относится к приборостроению и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности. Цель изобретения — упрощение конструкции платнамера жидкости, На фиг.1 изображен плотномер жидкости, поперечный разрез;-на фиг,2 — разрез А-А на фиг.1 (разрез по продольной оси поплавка плотнамера жидкости). Плотномер жидкости содержит проточную камеру 1, в которой размещен поплавок 2, соединенный штоком 3 с блоком 4 формирования выходного сигнала. Шток 3 герметизирован разделительным сильфонам 5 и имеет опору 6 вращения, В проточной камере 1 размещен выходной коллектор 7, Про„, . Ц„„16564О5 Al туонай компенсации и блок формирования выходного сигнала, Блок газовой гемпературной компенсации размещен в поплавке, снабженном компенсационными сильфонами, пружинами и ограничителями обьема газа, Подвижные торцы компенсационных сильфонов и пружин соединены между собой. Давление компенсационного газа в полостях сильфонов определено вь.ра. кением Ро=(У. Рж Zg )/(и S . Pr ), где Po — давле2 ние компенсационного газа при температуре, С; Vi — номинальный наружный объем поплавка; S эффективная площадь Kot4nevcauионного сильфона; Z — суммарная жесткость компенсационного сильфана и компенсационной пружины;/4 — коэффициент температурного объемного расширения контролируемой жидкости; j3; — температурный коэффициент расширения газа; n — количество компенсационных сильфанав. 2 ил. точная камера 1 снабжена входным 8 и выходным 9 патрубками и наружным распределителем 10 потоков жидкости. Поплавок 2 содержит цилиндрическую обечайку 11, к торцам которой приварены компенсационные сильфоны 12 и 13, подвижные торцы которых герметизированы донышками 14 и 15 с капиллярами 16 и 17. Внутри сил ьфонов 12 и 13 размещены ограничители 18 и 19 объема газа, герметично приваренные к торцам обечайки11. Внутри компенсационных сильфонов 12 и 13 размещены компенсационные пружины 20 и 21, подвижные торцы которых соединены с подвижными торцами сильфонов 12 и 13 фиксаторами 22 и 23, а неподвижные торцы закреплены на торцах абечайки 11. На обечайке 11 приварена пла1656405 та 24 для соединения поплавка 2 со штоком 3. Внутренние полости компенсационных сильфонов заполнены компенсационным газом 25 под давлением Ро. После заполнения сильфонов 12 и 13 газом через капилляры 16 и 17 торцы последних герметизируют сваркой. Внутренняя полость плотномера жидкости заполнена контролируемой жидкостью 26. Таким образом, компенсационные сильфоны, пружины, ограничители объема и компенсационный газ являются блоком температурной компенсации плотномера. Плотномер жидкости работает следующим образом, Контролируемая жидкость 26 через входной патрубок 8 и наружный распределитель 10 потоков с двух сторон поступает в проточную камеру 1, омывает поплавок 2 и через выходной коллектор 7 поступает в выходной патрубок 9. На поплавок 2 со стороны контролируемой жидкости 26 действует выталкивающая сила Fgb t, поворачивающая шток 3 относительно опоры 6 вращения на некоторый угол. При этом усилие от поплавка 2 передается на блок 4 формирования выходного сигнала, в котором формируется выходной сигнал плотномера, пропорциональный плотности контролируемой жидкости. При изменении плотности контролируемой жидкости 26 изменяется величина Выталкивающей силы Fsbir, а следовательно, и значение выходного сигнала плотномера. При изменении температуры контролируемой жидкости (при измененной ее нормальной плотности) происходит температурное изменение выталкивающей силы, действующей на поплавок, вызванное температурным изменением плотности контролируемой жидкости, Для обеспечения неизменности выходного сигнала плотномера при изменении температуры необходимо обеспечить постоянство выталкивающей силы, действующей.на поплавок, что возможно при обеспечении соответствующего изменения наружного обьема поплавка, Условие обеспечения температурной компенсации плотномера при изменении температуры контролируемой жидкости выражается равенством Ч1,01 = V2PZ, (1) где V< — наружный объем поплавка при температуре t> Чг — наружный объем поплавка при температуре t2; p< — плотность контролируемой жидкости при температуре 11; рг — плотность контролируемой жидкости при температуре t2. При увеличении температуры жидкости от т1 до значения t2 плотность жидкости изменится (уменьшится) до значения (2) где Лт = t2- ti В то же время, при изменениях темпе10 ратуры на величину Лt изменится (увеличится) давление компенсационного газа в полостях компенсационных сильфонов. Это изменение давления Л Pr газа определяется выражением ЛРг = Ро Pi Лт, (3) где Р— давление компенсационного газа при О С; 20 Pð — температурный коэффициент расширения газа. Изменение давления Л Рг газа вызывает деформацию компенсационных сильфонов, равную 25 где n — количество компенсационных сильфонов (для приведенного на фиг,1 плотномера жидкости n = 2). Деформация Л L сильфонов вызывает изменение наружного обьема поплавка на величину hV=S hi, (5) Таким образом, величина Ро равна Ч, Д„2 О 2 (6) Задаваясь требуемым начальным давлением компенсационного газа Р, (это давление выбирают таким, чтобы свести к минимуму влияние изменения статического давления контролируемой жидкости на выходной сигнал), определяют требуемую суммарную жесткость компенсационного сильфона и пружины по формуле Выражение (6) является условием обес45 печения автоматической температурной компенсации конкретного плотномера жидкости (при известных объемах поплавка, эффективной площади компенсационного сильфона и коэффициентахф» иPr объемного температурного расширения контролируемой жидкости компенсационного газа), 1656405 Жесткость компенсационной пружины равна Еля =7 — Z, где Z — жесткость компенсационного сильфона. Следует придерживаться условия Ро» Рст, 10 где Р— статическое давление контролируемой жидкости. Начальное давление Р компенсационного газа рационально выбирать на 1-2 порядка выше давления Р т. Конструкцию компенсационной пружины выбирают такой, чтобы она могла работать как на растяжение,,так и на сжатие: до заполнения сильфонов компенсационным газом пружины притягивают подвижные торцы сильфонов до их упора е торцы ограничителей объема, а после заполнения сильфонов компенсационным газом сильфоны расширяются до своего номинального размера. В дальнейшем, т.е. при измерении температуры контролируемой жидкости, обеспечивается возможность деформации сильфона и пружины как в сторону растяжения, так и в сторону сжатия. ОграничитеЛи объема уменьшают обьем компенсационного газа и уменьшают температурную инерционность измерений и компенсации. Конструкция поплавка позволяет вносить коррекцию в оеально зафиксированную температурную погрешность плотномера жидкости. Определив величину и знак температурной погрешности, можно увеличить или уменьшить значение давления Р<> газа в полостях компенсационных сильфонов и уменьшить температурную погрешность плотномера жидкости до допустимых значений, Формула изобретения Плотномер жидкости, содержащий проточную камеру, измерительную кинематическую систему с поплавком, блок газовой температ;рной компенсации и блок форми-. рования выходного сигнала, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения конструкции. блок газовой температурной компенсации размещен в поплавке, дополнительно снабженном компенсационными сильфонами, пружинами и ограничителями объема газа, при этом подвижные торцы компенсационных сильфонов и пружин соединены между собой. 1656405 Саста ви тел ь С, Клеш н я Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т.Палий Редактор A.Ðåâèí Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2047 Тираж 384 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
