Поплавковый плотномер жидкостей

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<я >s G 01 N 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ И ЗО БР ЕТЕ Н ИЯ .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4642198/25 (22) 26.01.89 (46) 23.09.91, Бюл. N 35 (72) Е. Ф. Шполянский, Г, Л. Заграй и В. С.

Жирков (53) 532.14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1052932, кл, G 01 N 9/22, 1977, Гойхман С. Я, Весовые и поплавковые плотномеры. — Приборы и системы управления, 1975, N 12, с, 22 — 23, (54) ПОПЛАВКОВЫЙ ПЛОТНОМЕР ЖИДКОСТЕЙ (57) Изобретение относится к области при боростроения, а именно к устройствам для непрерывного измерения плотности контролируемой жидкости, и может быть испольИзобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для непрерывного измерения плотности контролируемой жидкости s химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности, Цель изобретения — упрощение конструкции плотномера.

На чертеже приведена принципиальная схема конструкции плотномера.

Плотномер содержит проточную камеру

1, в которой размещен поплавок (жесткий, цилиндрической формы) 2, соединенный штоком 3 через разделительный сильфон 4 с блоком 5 формирования выходного сигнала, Шток 3 может поворачиваться (качаться) относительно опоры 6 вращения. Поплавок

2, шток 3 и опора 6 составляют измерительную кинематическую систему плотномера.

Вход контролируемой жидкости 7 в проточную камеру плотномера осуществляется че„„ 4 „„1679273 А1 зовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Цель изобретения — упрощение конструкции. Плотномер содержит проточную камеру, измерительную кинематическую систему, блок газовой термокомпенсации, состоящий из двух термобаллонов и компенсационного сильфона, внутренние полости которых соединены, и блок формирования выходного сигнала, В блок газовой термокомпенсации введен по крайней мере один промежуточный сильфон с неподвижными торцами и механизм регулирования его обьема. Промежуточный сильфон соединен с термобаллонами. Температурная компенсация обеспечивается созданием определенного начального давления сжатого газа в блоке термокомпенсации. 1 ил, рез входной штуцер 8 и наружный распределитель 9 потоков жидкости. Вь!ход контролируемой жидкости из проточной камеры плотномера осуществляется через выходной коллектор 10 и выходной штуцер 11. В линии входа контролируемой жидкости в проточную камеру плотномера размещена гильза 12, в линии выхода жидкости из проточной камеры — гильза 13. В гильзах 12 и 13 размещены термобаллоны 14 и 15 блока газовой термокомпенсации соответственно.

В блок газовой термокомпенсации входят также промежуточные сильфоны 16 и 17, компенсационный сильфон 18, соединенные капилляры 19 и 20 и колпачковые гайки

21 и 22, соединенные резьбовым соединением с гильзами 12 и 13 соответственно, Внутри компенсационного сильфона 18 размещен ограничитель 23 обьема. Соосно компенсационному с ильфону 18 с противоположной стороны штока 3 закреп1679273

55 лен герметизированный сильфон 24 для компенсации влияния изменения барометрического давления и температуры окружающего воздуха. Внутренняя полость блока термокомпенации заполнена сжатым газом

25. Статическое давление воздуха в полости сильфона 24 определяется экспериментально при разработке и испытаниях плотномера. В качестве блока формирования выходного сигнала 5 может быть использован пневмосиловой или электросиловой преобразователь. Усилие, передаваемое ему штоком, преобразуется в стандартный пневматический или электрический выходной сигнал.

Плотномер работает следующим образом.

Контролируемая жидкость 7 протекает через проточную камеру I и омывает при этом поплавок 2 и термобаллоны 14 и 15 блока термокомпенсации. На поплавок 2 со стороны контролируемой жидкости 7 действует выталкивающая сила, поворачивающая шток 3 на некоторый угол относительно опоры 6 вращения. При повороте штока 3 происходит отработка выходного сигнала плотномера на блоке 5 формирования выходного сигнала, например на узле соплозаслонка. Следует отметить, что угловые перемещения штока 3 не превышает долей градуса, а линейные перемещения поплавка и наружного конца штока 3 находятся в пределах 0,005-0,01 мм, что обеспечивает высокую точность измерения. В установившемся режиме значение выходного сигнала, определяемое в блоке 5, соответствует значению плотности контролируемой жидкости 7.

При изменении плотности контролируемой жидкости устаналивается новое зйачение выходного сигнала, соответствующее новому значению плотности, При неизменной собственной (физической) плотности контролируемой жидкости, но при изменении ее температуры изменится действительное значение плотности жид. кости: при повышении температуры . плотностьуменьшится, при понижениитем-. пературы плотность увеличится. Соответственно изменится и величина выталкивающей силы F»T, действующей на поплавок, а значит, и величина выходного сигнала.

Для исключения влияния изменения теМпературы контролируемой жидкости на результаты измерения ее плотности необходимо обеспечить такое компенсирующее воздействие на измерительную кинематическую систему плотн амера со стороны блока температурной компенсации, при

50 котором при любых значениях температуры контролируемой жидкости (при неизменной собственной плотности жидкости) выходной сигнал плотномера оставался бы неизменным.

Условие равновесия кинематической системы плотномера при любых температурах, но постоянной плотности контролируемой жидкости имеет вид

A РвытЛп= AFå.!ê, где Ж=»т — изменение выталкивающей силы, действующей на поплавок, от изменения температуры на величину At;

In — расстояние от оси опоры 6 вращения до геометрического центра поплавка;

Л Е» — изменение компенсационного усилия, вызванное изменением температуры на величину At;

1к — расстояние от оси компенсационного сильфона блока термокомпенсации до оси опоры 6 вращения.

Изменения выталкивающей силы AF»> и компенсационного усилия AF», вызванные изменением температуры контролируемой жидкости At, выражаются формулами

A Fear=Vn у Px At

Л Р;-Р;Д-Лт 5„ где Vn — наружный объем поплавка; р — плотность контролируемой жидкости;

/4 — коэффициент объемного расширения контролируемой жидкости;

Ь| — изменение температуры контролируемой жидкости;

Pn — начальное давление сжатого газа и блока термокомпенсации (при 0 С); ф — температурный коэффициент расширения газа;

SK — эффективная площадь компенсационного сильфона 18.

Таким образом, полная температурная компенсация при изменении температуры контролируемой жидкости (при условии линейной зависимости,Вж от температуры) обеспечивается при определенном значении начального давления сжатого газа Рп в блоке термокомпенсации, величина которого определяется выражением

Vn p фж n

Ро

Зная характеристики жидкости (плотностьри коэффициент объемного расширения 8ж), которую будет контролировать плотномер, заполняют блок термокомпенсации сжатым газом, например азотом, при расчетном давлении Ро и герметизируют его. Теперь при изменении температуры контролируемой жидкости. например при увеличении ее на величину At, уменьшится

1679273 плотность этой жидкости, а следовательно, уменьшится величина выталкивающей силы

Рвыт действующей на поплавок, и момент, создаваемый выталкивающей силой относительно опоры 6 вращения. Но в это же время увеличится давление сжатого газа 25 и термобаллонах 14 и 15, Это увеличенное давление газа вызовет приращение компенсационного усилия F<, развиваемого компенсационным сил ьфоном 18, а следовательно, и увеличение компенсационного крутящего момента М» относительно опоры 6 вращения. Таким образом, восстанавливается первоначальное (до изменения температуры) значение выходного сигнала плотномера, т.е. осуществляется температурная компенсация.

При переходе на контролирование другой технологической среды с другой плотностью и с другим коэффициентом ф» нет необходимости перезапол нять систему термокомпенсации сжатым газом: достаточно изменить начальное давление этого газа путем изменения объема, занимаемого газом в полостях этой системы. Это достигается изменением длины, а значит, и внутреннего объема промежуточных сильфонов 16 и 17 вращением колпачковых гаек 21 и 22; при

5 завинчивании гаек сильфоны 16 и 17 сжимаются, при отвинчивании гаек 21 и 22 сильфоны 16 и 17 разжимаются (растягиваются) под воздействием давления сжатого газа, Формула изобретения

10 Поплавковый плотномер жидкостей, содержащий проточную камеру, измерительную кинематическую систему, блок газовой термокомпенсации, состоящий из двух термобаллонов и компенсационного сильфона, 15 внутренние полости которых соединены, и

- блок формирования выходного сигнала, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции, в блок газовой термокомпенсации дополнител,ьно введены по

20 крайней мере один промежуточный сильфон с неподвижными торцами и механизм регулирования его объема, причем промежуточный сильфон соединен с термобаллонами.

1679273

Составитель С, Клешня

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор M. Кучерявая

Редактор Е, Папп

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3204 Тираж360 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5