Способ температурной компенсации в плотномерах жидкости

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21} 4645735/25 (22) 31.01.89 (46) 23.09.91. Бюл. М 35 (72) Е. Ф., Шполянский (53) 532.14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1052932, кл. G 0 1 N 9/22, 1977.

Гойхман С, Я. Весовые и поплавковые плотномеры. — Приборы и системы управления, 1975, М 12, с. 20-24. (54) СПОСОБ ТЕМПЕРАТУРНОЙ КОМПЕНСАЦИИ В ПЛОТНОМЕРАХ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительным приборам и средствам ав° томатики, а именно к способам температурной компенсации в плотномерах с

Изобретение, относится к контрольноизмерительным приборам и средствам автоматики и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности при разработке плотно- меров жидкости (поплавковых, весовых, гидростатических).

Цель изобретения — повышение эффективности способа температурной компенсации в плотномерах жидкости.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема конструкции весового плотномера, термокомпенсация которого осуществляется по предлагаемому способу; на фиг. 2 — петлевая трубка плотномера, вид сверху.

Плотномер состоит из трех функциональных систем (на фиг. 1 обведены пунктирными линиями), измерительной кинематической системы, системы термо„„ Ы„„1679274 А1 (я)з G 01 N 9/00, G 01 Р 23!16 жидкости, и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Целью изобретения повышение эффективности компенсации.

Способ осуществляется в плотномерах жидкости, содержащих измерительную кинематическую и термокомпенсационную системы, путем передачи компенсационного усилия, развиваемого температурным изменением давления газа в термокомпенсационной системе на кинематическую измерительную систему. Величину компенсационного усилия регулируют изменением начального давления газа в термокомпенсационной системе путем изменения внутреннего обьема последней. 2 ил. компенсации и системы формирования выходного сигнала.

Плотномер содержит петлевую горизонтальную трубку 1, соединенную гибкими элементами 2 и 3 с входным 4 и выходным 5 неподвижными трубопроводами. Петлевая трубка 1 имеет опору 6 вращения и соединена с сильфаном 7 обратной связи. Петлевая трубка 1 соединена также тягой 8 с рычагом

9, имеющим опору 10 вращения и заслонку

11, прикрывающую сопло 12, соединенное пневматическими линиями с пневмоусилителем 13 и сильфоном 7 обратной связи. Во входном 4 и выходном 5 трубопроводах установлены термобаллоны 14 системы термокомпенсации. В термобаллонах 14 установлены плунжеры 15, зафиксированные в термобаллонах 14 фланцами 16 через герметичные уплотнения 17. Внутренние полости обоих термобаллонов 14 через плунжеры 15 соединены капиллярами 18 с

1679274 внутренней полостью компенсационного сильфона 19, закрепленного на неподвижном кронштейне 20. Подвижный торец компенсационного сильфона 19 соединен с петлевой трубкой 1. Внутри компенсационного сильфона 19 размещен ограничитель

21 объема сильфона. Соосно с компенсационным сильфоном 19 с противоположной стороны петлевой трубки 1 закреплен подвижный торец сильфона 22, компенсирующего влияние изменения температуры окружающего воздуха. Внутренняя полость плотномера (петлевой трубки 1, патрубков 4 и 5), заполнена контролируемой жидкостью

23, Внутренняя полость термокомпенсационной системы заполнена компенсационным сжатым газом 24. Полость сильфона 22 герметизирована при расчетном статическом давлении.

Плотномер работает следующим образом.

Контролируемая жидкость 23 через входной патрубок 4 входит в петлевую трубку 1 и через выходной патрубок 5 выходит из нее, Масса контролируемой жидкости 23, заполняющей подвижную часть петлевой трубки 1,соэдаетрабочееусилие,поворачивающее петлевую трубку 1 относительно опоры 6. При этом перемещение петлевой трубки 1 вызывает (через тягу 8 и рычаг 9) перемещение заслонки 11 относительно сопла 12, где отрабатывается выходное давление Рвых, пропорциональное плотности контролируемой жидкости, При изменении плотности контролируемой жидкости 23 изменится величина рабочего усилия Fp и, соответственно, изменится величина выходного сигнала плотномера — давления

Рвых.

При неизменной плотности контролируемой жидкости 23 при температуре

+20 С, но при изменении ее температуры, изменится и реальная плотность жидкости в петлевой трубке 1, что приведет к изменению рабочего усилия Fp и выходного сигна. ла Рвых.

Для стабилизации выходного сигнала плотномера при любых температурах контролируемой жидкости и постоянной ее (при нормальной температуре) плотности положение петлевой трубки 1 относительно опоры 6 вращения должно оставаться неизменным. Это достигается воздействи. ем на петлевую трубку 1 системы термокомпенсации: компенсационное усилие F» создает относительно опоры 6 вращения крутящий момент, восстанавливающий исходное (для нормальной температуры) положение петлевой трубки 1, Величина компенсационного усилия F» формируется следующим образом. При изменении температуры контролируемой жидкости 23 изменяется и температура сжа5 того газа 24 в термобаллонах 14. При этом изменяется и давление сжатого газа 24 в термобаллонах 14. Поскольку температуры контролируемой жидкости 23 во входном патрубке 4 и выходном патрубке 5 всегда

10 несколько отличны друг от друга, то и давления сжатого газа в двух термобаллонах 14 тоже несколько различаются, но усредняются в капилляре 18 и компенсационном сильфоне 19. Изменившееся от изменения

15 температуры давление сжатого газа 24 сформирует на компенсационном сильфоне

19 новое значение компенсационного усилия F». восстанавливающее исходное положение петлевой трубки 1, а следовательно, и

20 выходной сигнал плотномера.

Условие равновесия измерительной кинематической системы плотномера при любых температурах контролируемой жидкости имеет вид

25 AFplp= Ю» Ik, (1) где AFp — изменение рабочего усилия плотномера, вызванное изменением температуры контролируемой жидкости;

Ip- расстояние от оси опоры вращения

30 до центра масс контролируемой жидкости в петлевой трубке;

A F» — изменение компенсационного усилия плотномера, вызванное изменением

35 температуры контролируемой жидкости;

I» — расстояние от опоры вращения до точки приложения компенсационного усилия в петлевой трубке.

Изменения рабочего ЬРр и компенса40 ционного ЬЕ» усилий, вызванные изменением температуры контролируемой жидкости на величину At, выражаются формулами

A FppV„ply ГAt.

45 A Fê,==Ð0 Pã At,S»,. где V — объем контролируемой жидкости в подвижной части петлевой трубы;

p — плотность контролируемой жидкости;

/4 — коэффициент объемного теплового расширения контролируемой жидкости;

Ро.— начальное давление сжатого газа в термокомпенсационной системе плотномера (при температуре 0 С);

P< — температурный коэффициент расширения газа, заполняющего термокомпенсационную систему, S» — эффективная площадь компенсационного сильфона.

1679274

10

Очевидно, что для конкретного плотномера жидости, для которого конструктивные характеристики V, ip, Sk, Р, I» известны, полная температурная компенсация при изменении температуры контролируемой жидкости на величину ht обеспечивается соответствующей величиной начального давления Ро в термокомпенсационной полости плотномера, определяемой по формуле P Px ip (2) Видно, что для любой контролируемой жидкости (со своим значением плотности р и коэффициента объемного расширения фж) можно определить необходимое значение начального давления компенсационного газа Ро, которое обеспечит полную температурную компенсацию плотномера (естественно, если зависимость величины от изменения температуры величина линейная). Следовательно, высококачественная температурная компенсация в плотномере жидкости обеспечивается установлением необходимого (своего для каждой контролируемой жидкости) значения начального давления сжатого газа в компенсационной полости плотномера.

Поскольку температурное изменение давления газа в замкнутом объеме не зависит от величины этого объема, а зависит только от начального значения давления газа в этом замкнутом объеме, в предлагаемом способе изменение начального давления газа Ро осуществляется изменением объема Vж термобэллона 14 путем изменения глубины погружения h плунжера 15 в термобаллон 14. Для повышения эффективности предлагаемого способа уменьшают внутренний объем компенсационного сильфона 19 введением в него ограничителя 21 объема, а также выбором капилляра 18 минимального сечения.

Таким образом создаются условия наибольшего влияния изменения компенсационного объема V» термобаллона 14 (путем изменения глубины погружения h плунжера

15) на изменение общего внутреннего объема термокомпенсационной системы, Длину и диаметры термобаллона 14 и плунжера 15 выбирают таким образом, чтобы обеспечить возможность изменения компенсационного объема в термобаллоне, а следовательно, и изменение начального давления Ро компенсационного газа 24 в диапазоне, охватывающем ожидаемое изменение плотностей контролируемой жидкости при эксплуатации плотномера.

Следует сказать, что крнстр; ктивное исполнение механизма регулирования компенсационного объема V» (а следовательно, и давления газа Ро) может быть и другим (не плунжерным).

Температурную компенсацию по предлагаемому способу можно осуществить в любом плотномере жидкости, имеющем измерительную кинематическую систему, в том числе и в поплавковых, и в гидростатических, Рассчитав по формуле (2) начальное давление Ро компенсационного газа, заполняют внутреннюю полость термокомпенсационной системы газом под этим давлением. При этом плунжер 15 в термобаллоне 14 занимает фиксированное среднее положение. При настройке плотномера определяют действительное значение его погрешности от изменения температуры контролируемой жидкости и корректируют (уменьшают величину этой погрешности до допустимого значения) путем изменения начального изменения начального давления .Ро газа в термокомпенсационной системе, увеличивая или уменьшая глубину погруже- . ния и плунжера 15 в термобаллоне 14. Новое положение плунжера фиксируется фланцем

1б.

Формула изобретения

Способ температурной компенсации в плотномерах жидкости, содержащих измерительную кинематическую и термокомпенсационную системы, заключающийся в передаче компенсационного усилия, развиваемого температурным изменением давления газа в термокомпенсационной системе, нэ кинемэтическую измерительную систему, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности компенсации, величину компенсационного усилия регулируют изменением начального давления газа

Ро в термокомпенсацион ной системе путем изменения внутреннего объма последней, а величину Ро определяют по формуле

V ж Ip к к где P® — коэффициент объемного теплового расширения контролируемой жидкости; р — плотность контролируемой жидкости;

V — объем контролируемой жидкости в подвижной части плотномера;

ip — расстояние от оси опоры вращения до центра масс подвижной части плотномера;

P — температурный коэффициент расширения газа, заполняющего термокомпенсационную систему;

1679274! к — расстояние от оси опоры вращения до точки приложения компенсационного усилия, Зк — аффективная площадь компенсационного сильфона, Г

I

1 !

ФЙГ. / г а.

Составитель С, Клешня

Техред M.Ìoðãåíòàë

Корректор M. Максимишинец

Редактор E. Папп

Заказ 3204 Тираж361 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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