Гидростатический плотномер жидкостей и способ его настройки

 

Изобретение относится к приборостроению , в частности к плотномерам жидкостей , предназначенным для использования в системах контроля и управления в производствах химической, нефтехимической, пищевой и др. отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение точности измерений. Плотномер содержит корпус, закрепленные на нем на базовом расстоянии первый и второй упругие чувствительные элементы, полости которых заполнены жидкостью и соединены с полостями гидравлического датчика перемещений, содержащего эластичные мембраны и блок формирования выходного сигнала. Внутри первого и второго чувствительных элементов , расположенных параллельно друг другу , размещены ограничители объемов жидкости и настроечные пружины с регулируемой жесткостью, одна из полостей гидравлического датчика перемещений снабжена сильфоном с регулируемым объемом , причем эффективные площади Si,82 упругих чувствительных элементов, их жесткости Zi,Z2 и жесткости настроечных пружин Znpi,Znp2 связаны соотношением Si/(Zi + Znp 1 S2/(Z2 + Znp.2). Настройка плотномера осуществляется следующим образом. В полости плотномера устанавливают два значения давления сжатого воздуха и одинаковую деформацию первого и второго упругих чувствительных элементов при изменениях давления, сообщают между собой полости элементов этих и гидравлического разделителя-умножителя, вакуумируют полости этих элементов, затем заполняют эти полости рабочей жидкостью и герметизируют их, далее изменением объема жидкости в полости первого упругого чувствительного элемента регулировочным сильфоном доводят температурную погрешность плотномера до оптимального значения . 2 с.п. ф-лы. 1 ил. сл с о vj О N5 XJ vj

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 N 9/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4618284/25 (22) 12.12.88 (46) 23.09.91. Бюл. N" 35 (72) Е.Ф.Шполянский (53) 533.15(088.8) (56)Авторское свидетельство СССР

М 960577, кл. G 01 N 9/26.

Авторское свидетельство СССР

М 817528, кл. G 01 N 9/26, (54) ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ПЛОТНОМЕР

ЖИДКОСТЕЙ И СПОСОБ ЕГО НАСТРОЙКИ (57) Изобретение относится к приборостроению, в частности к плотномерам жидкостей, предназначенным для использования в системах контроля и управления в производствах химической, нефтехимической, пищевой и др. отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение точности измерений. Плотномер содержит корпус, закрепленные на нем на базовом расстоянии первый и второй упругие чувствительные элементы, полости которых заполнены жидкостью и соединены с полостями гидравлического датчика перемещений, содержащего эластичные мембраны и блок формирования выходного сигнала. Внутри первого и второго чувствительных элеменИзобретение относится к области приборостроения и предназначено для использования в системах контроля и управления

s производствах химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение точности измерений гидростатического плотномера жидкости.

„„SU „„1679277 Al тов, расположенных параллельно друг другу, размещены ограничители объемов жидкости и настроечные пружины с регулируемой жесткостью, одна из полостей гидравлического датчика перемещений снабжена сильфоном с регулируемым объемом, причем эффективные площади S1,S2 упругих чувствительных элементов, их жесткости 21,Z2 и жесткости настроечных пружин Znp1,Znp2 свЯзаны соотношением $1/(Z1

+ Znp 1 = S2/(Z2+ Znp,2). НаСтрсйКа ПЛОтНОМЕра осуществляется следующим образом. В полости плотномера устанавливают два значения давления сжатого воздуха и одинаковую деформацию первого и второго упругих чувствительных элементов при изменениях давления, сообщают между собой полости элементов этих и гидравлического разделителя-умножителя, вакуумируют полости этих элементов, затем заполняют эти полости рабочей жидкостью и герметизируют их, далее изменением объема жидкости в полости первого упругого чувствительного элемента регулировочным сильфоном доводят температурную погрешность плотномера до оптимального значения. 2 с.п. ф-лы. 1 ил.

На чертеже представлена схема конструкции гидростатического плотномера и схема реализации настройки этого плотномера.

Гидростатический плотномер содержит корпус 1, являющийся проточной камерой для контролируемой жидкости 2. В корпусе

1 на кронштейне 3 закреплены упругие чувствительные элементы — сильфоны 4 и 5, продольные оси которых расположены па1679277

20 зом раллельно друг другу на базовом расстоянии по вертикали Н, Внутри сильфонов 4 и

5 закреплены ограничители 6 и 7 объема и настроечные пружины 8 и 9, Подвижные торцы пружин 8 и 9 соединены с подвижными торцами сильфонов 4 и 5. Неподвижные торцы пружин 8 и 9 закреплены на основаниях неподвижных торцов сильфонов 4 и 5 посредством приспособлений 10 и 11 регулирования жесткости (путем изменения количества рабочих витков пружин}, На кронштейне 3 закреплен гидравлический разделитель 12, содержащий эластичные герметичные мембраны 13 . 14, разделяющие разделитель 12 на три полости; в верхней полости 15 разделителя 12 размещены катушки 16 и якорь 17 индукционного датчика перемещений; в нижней полости 18 разделителя 12 размещен герметизированный регулировочный сильфон 19, оба торца которого закреплены неподвижно, но положение верхнего торца которого может регулироваться с помощью ходового винта 20 и гаек 21. Внутренняя полость 15 разделителя

12 сообщена с внутренней полостью сильфона 5 трубкой 22, а внутренняя полость 18 разделителя 12 сообщена трубкой 23 с внутренней полостью сипьфона 4. Торцы эластичных мембран 13 и 14 соединены жестко и герметично штоком 24 с якорем 17 индукцион ного и реобраэователя перемещений.

Все три внутренние полости разделителя 12 и полости сильфонов 4 и 5 заполнены рабочей жидкостью 25. Катушки 16 индукционного преобразователя перемещений электрически соединены проводами, проложенными в герметизированной трубке 26 с блоком 27 формирования выходного сигнала, Для правильного монтажа плотномера служит уровень 28, Для настройки плотномера и редусмотрены технологические трубки 29 с вентилями 30 — 34. вакуум-насосом 35 и микродозатором 36.

Плотномер работает следующим обраМерой плотности р контролируемой жидкости 2, протекающей через корпус 1 снизу вверх, является разность давлений на подвижных торцах сильфонов 4 и 5, определяемая выражением где Л Р вЂ” разность давлений, вызываемых столбом контролируемой жидкости на еильфонах 4 и 5;

Н вЂ” межосевое расстояние между сильфонами 4 и 5 (база ппотномера);

p — плотносг, контролируемой жидкости;

g — земное ускорение.

При стабильной плбтности контролируемой жидкости 2 разность давлениййР на сил ьфонах 4 и 5 также стабильна и жидкость во внутренних полостях сильфонов 4 и 5 и гидравлического разделителя 12 находится в неподвижном состоянии. При этом эластичные мембраны 13 и 14 занимают определенное положение. Определенное положение занимает также шток 24 и якорь

17 индукционного преобразователя перемещений, формирующего определенное значение выходного сигнала на блоке 27.

При изменении плотности р контролируемой жидкости 2, например при увеличении плотности, увеличится перепад давлений hP на сильфонах 4 и 5. Под воздействием этого увеличения перепада давлений сильфон 4 сожмется на какую-то величину. При этом рабочая жидкость 25 из полости сильфона 4 по трубке 23 перетечет в полость 18 гидравлического разделителя

12, Увеличение объема жидкости 25 s полости 18 через эластичную мембрану 13 передается рабочей жидкости 25 в средней . полости гидравлического разделителя 12 и через эластичную мембрану 14 перемещение жидкости 25 передается в полость 15 гидравлического разделителя 12, а оттуда по трубке 22 в полость сильфана 5. Таким образом, сильфон 5 растянется на такую же величину, на какую сжался сильфон 4. При этом перетекании рабочей жидкости 25 из полости сильфона 4 в сильфон 5 через гидравлический разделитель 12 перемещение штока 24, соединенного с торцами эластичных мембран 13 и 14, будет во столько раз больше деформации сильфонов 4 и 5, во сколько раз эффективнее площадь этих сипьфонов больше площади поперечного сечения средней полости гидравлического разделителя 12. Прй незначительном перемещении торцов сильфонов 4 и 5 возникает довольно ощутимое перемещение штока 24 и якоря 17 индукционного преобразователя перемещений, перемещение, достаточное для формирования изменения выходного сигнала плотномера.

Величина перемещения якоря 17 от изменения перепада давлений Л P на сильфонах 4 и 5 (от изменения плотности контролируемой жидкости 2) определяется выражением:

1679277

10 1 2

21 + Znp1 Z2 + Znp2

S1 S2

Z1 + Znp1 Z2 + Znp2

50 где Ад — перемещение якоря 17 индукционного преобразователя перемещений;

S — эффективная площадь сильфонов 4 (5) Q Z — суммарная жесткость сильфонов 4 и 5 и настроечных пружин 8 и 9, 2 = 21 + 22 + Znp1 + Znp2, (3) Z1 и Z2 — жесткости сильфонов 4 и 5 соответственно;

2пр.1 и 2np2 — жесткости настроечных пружин 8 и 9 соответственно;

Sp — поперечное сечение средней полости гидравлического разделителя 12.

Настройка гидростатического плотномера осуществляется следующим образом.

До заполнения полостей плотномера рабочей жидкостью в полость корпуса подают давление сжатого воздуха и определяют деформацию каждого из измерительных сильфонов 4 и 5, вызванную изменением давления сжатого воздуха. Затем регулированием жесткости настроечных пружин 8 и

9 (путем изменения количества рабочих витков устройствами 10 и 11) добиваются равенства деформаций измерительных сильфонов 4 и 5 (т.е. обеспечивают выполнение условий равенства):

Затем к внутренним полостям сильфонов 4 и 5 и гидравлического разделителя 12 с помощью технологических трубок 29 и вентилей 30,31 и 33,34 подсоединяют вакуум-насос 35 и микродозатор 36 жидкости.

При закрытом вентиле 34 и открытых вентилях 30 — 33 одновременно вакуумируют полости сильфонов 4 и 5 и гидравлического разделителя 12 (это необходимо для исключения разрыва эластичных мягких мембран

13 и 14). Закрывают вентиль 34 и заполняют полости сильфонов 4 и 5 и гидравлического разделителя 12 рабочей жидкостью 25. Закрывают вентили 30,32 и 33.

Фиксируют температуру окружающего воздуха и значение выходного сигнала плотномера. Доводят температуру окружающего воздуха до среднего значения температуры контролируемой жидкости при планируемой эксплуатации плотномера и фиксируют величину сигнала (т.е, температурную погрешность плотномера). По величине и знаку температурной погрешности судят о балансе объемов жидкости V1 и Чг в

40 полостях плотномера: если при повышении, например, температуры выходной сигнал увеличился, то это означает, что объем жидкости V1 в сильфоне 4 больше, чем объем жидкости V2 е сильфоне 5 (и наоборот). Открывают вентиль 33 и вращением гаек 21 изменяют длину регулировочного сильфона

19 в большую или меньшую сторону, выдавливая некоторое количество жидкости 25 из полости 18 в полость микродозатора 36 или наоборот, — из полости микродозатора 36 в полость 18, Закрывают вентиль 33 и снова проверяют температурную погрешность плотномера, как это было указано выше.

Эти операции повторяют до тех пор, пока температурная погрешность плотномерэ достигнет допустимого (оптимального) значения.

Затем закрывают вентиль 34 и отсоединяют технологические трубки 29 от плотномера, Плотномер готов к работе.

Формула изобретения

1, Гидростатический плотномер жидкостей, содержащий корпус, закрепленные на нем два упругих чувствительных элемента, полости которых заполнены -несжимаемой жидкостью и соединены с полостями гидравлического датчика перемещений, содержащего эластичные мембраны и блок формирования выходного сигнала, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, чувствительные элементы расположены параллельно друг другу и в них размещены ограничители объемов жидкости и настроечные пружины с регулируемой жесткостью, а одна из полостей гидравлического датчика перемещений снабжена сильфоном с регулируемым объемом, причем эффективные площади S1 и S2 упругих чувствительных элементов, их жесТКосТМ Z1 и Z2 и жесткости 2лр1 и Znp2 настРОечных пружин связаны соотношением

2.Способ настройки гидростатического плотномера жидкостей, включающий заполнение внутренних полостей первого и второго чувствительных элементов и полостей оболочки соединяющего их гидравлического разделителя — умножителя рабочей жидкостью, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в полости корпуса плотномера последовательно устанавливают два значения давления сжатого воздуха, соответствующие начальному и конечному пределам измерений плотномера, и регулированием жестко1б79277 (Составитель В.Каликов

Техред M.Moðãåíòàë Корректор О,Кравцова

Редактор Е,Папп

Заказ 3205 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Х<-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 сти настроечных пружин устанавливают одинаковую деформацию первого и второго упругих чувствительных элементов при изменениях давления, затем сообщают между собой полости первого и второго упругих чувствительных элементов и гидравлического разделителя-умножителя, вакуумируют полости чувствительных элементов, затем заполняют эти полости рабочей жидкостью, после чего последовательно герметизируют полости гидравлического разделителя-умножителя и первого и второго упругих чувствительных элем,нтов, далее фиксируют значения температуры окружающего воздуха и выходного сигнала плотномера, по заданному изменению температуры

5 окружающего воздуха устанавливают среднюю температуру контролируемой жидкости при эксплуатации плотномера и изменением объема жидкости в полости первого упругого чувствительного элемента

10 регулировочным сильфоном доводят температурную погрешность плотномера до оптимального значения,