Способ определения плотности жидкостей и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к. контрольн,оизмерительной технике и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение точности определения плотности жидкостей. Стабилизируют положение поплавка относительно постоянного уровня слива жидкости (относительно стенок сосуда с поплавком) с помощью давления с-кагого воздуха, для чего в устройство введена оптическая система слежения за местоположением поплавка, состоящая из светодио.ца. фотодиода и блока питания. Стабилизацию положения поплавка осуществляют .змениями уровня жидкости в сосуде с поплавком на величины, обратные глубинам поплавка в жидкость при изменениях ее плотности, путем соответствующих изменений давления воздуха в наджидкостной полости сосудз с поплавком, для чего в устройство введены регулятор давления воздуха, регулирующий дроссель, установленный нз пневмопроводе, и выходной дроссель. Выход системы слежения за местоположением поплавка подключен к входу регулятора давления, выход которого соединен с регулирующим дросселем. Последний сообщен с наджидкостной полостью сосуда с поплавков,через выходной дроссель - с атмосферой, а также вторичным прибором , с помощью которого измеряют значения давления воздуха в наджидкостной полости сосуда с поплавком. Величины этих значений однозначно характеризуют текущие значения плотности исследуемой жидкости . 2 с.п. ф-лы. 2 ил. XI ь о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧ . КИХ

РЕСПУБЛИК (я)с G 01 N 9/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4706070/25 (22) 14.06.89 (46) 23.12.91. Бюл, N 47 (71) Казанский научно-исследовательский технологический и проектный институт химико-фотографической промышленности (72) P.À.Áëàòàâ, А.Г.Васильев, Ю.А.Красовский и В,Г.Пучинин (53) 532,14 (088.8) (56) Авторское свидетельствс СССР

N 714231, кл. G 01 N 9/12, 1977, Кулаков M,В, Технолог«ческие измерения и приборы для химических производств, — М.: Машиностроение, 1983, с. 291—

292. (54) СПОСОб ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ

ЖИДКОСТЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

О СУЩЕ СТВЛ Е Н ИЯ (57) Изобретение относится к. контрольноизмерительной технике и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Цель изобретения — повышение точности определения плотности жидкостей. Стабилизируют положение поплавка относительно постоянного уровня слива жидкости (относительно стенок сосуда с поплавком) с помощью давлеИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение точности определения плотности жидкостей.

На фиг,1 и 2 представлена схема устройства для осуществления способа определения плотности жидкостей.

„„. Ы „„1700442 А! ния сжатого воздуха, для чего в устройство введена оптическая система слежения за местоположением поплавка, состоящая из светодиода. фотодиода и блока питания.

Стабилизацию положения поплавка осуществляют измениями уровня жидкости в сосу де с поплавком на величины, обратные глубинам поплавка в жидкость при изменениях ее плотности, путем соответствующих изменений давления воздуха в наджидкостной полости сосуда с поплавком, для чего в устройство " âå,äåíû регулятор давления воздуха, регулирующий дроссель, установленный HB пневмопроводе, и выходной дроссель. Выход системы слежения эа местоположением поплавка подключен к входу регулятора давления, выход которого соединен с регулирующим дросселем. Последний сообщен с наджидкостной полостью сосуда с поплавкок-, через выходной дроссель— с атмосферой, а также вторичнь;м прибором, с помощью которого измеряют значения давления воздуха в наджидкостной полости сосуда с поплавком. Величины этих значений однозначно характеризуют текущие значения плотности исследуемой жидкости. 2 с.п, ф-лы, 2 ил.

Устройство для определения плотности жидкостей содержит (фиг,1 и 2) поплавок 1, например стандартизованный стеклянный лабораторный ареометр, частично погружающийся в исследуемую жидкость на глубину, пропорциональную плотности жидкости в данный момент времени, сосуды 2 и 3, сообщенные между собой трубками 4, направляющую трубу 5 для г оплавка

1. снабженную отверстиями 6 для нро ска

1700442 жидкости и одновременно служащую успокоителем колебаний скорости и завихрений потока жидкости, входной патрубок 7 для подачи исследуемой жидкости в устройство для определения плотности жидкости, сливной сосуд 8, установленный в верхней части сосуда 3 постоянного уровня слива жидкости (уровень А) и снабженный сливным патрубком 9 для вывода исследуемой жидкости из устройства, трубопровод 10 для сжатого воздуха (пневмопривод 10), на входной части которого установлены входной 11 и регулирующий 12 дроссели, а выход подключен к верхней части сосуда 2 (к наджидкостной полости сосуда 2), прибору

13 дистанционного наблюдения за изменениями плотности исследуемой жидкости и измерения плотности жидкости, а также сообщен с окружающей атмосферой через выходной дроссель 14, Поплавок .1 имеет непрозрачную шкалу

15 плотности в своей верхней части. Для фиксирования положения верхнего конца шкалы 15, принятого за заданную точку поплавка 1, которая должна устанавливаться на заданном относительно стенок сосуда 2 значений уровня (уровень Б), устройство содержит светодиод 16 и фотодиод 17, установленные на уровне Б относительно стенок сосуда 2 с возможностью их одновременного перемещения по вертикали и последующего закрепления в новом требуемом положении относительно стенок сосуда 2, что необходимо при настройке устройства. В стенках верхней части сосуда

2 установлены стекла 18, ерез которые световой поток от светодиода 16 передается на фотодиод 17. Устройство также содержит блок 19 питания, соединенный со светодиодом 16, и регулятор 20 давления, вход которого связан с фотодиодом 17, а выход— регулирующим дросселем 12.

В устройстве для определения плотности жидкостей обеспечивается возможность использования стандартизованных поплавковых средств измерения плотности жидкости, например лабораторных ареометров, без их переградуировки и метрологической аттестации, Стеклянный поплавок

1 не разрушается практически во всех известных агрессивных жидкостях, Сосудь| 2 и 3, трубки 4, направляющая трубка 5, входной патрубок 7, сливной сосуд 8 и сливной патрубок 9 при использовании устройства для определения плотности, например, растворов соляной кислоты выполняют из винипласта, не разрушающегося в соляной кислоте. Входной 11, регулирующий 12 и выходной 14 дроссели при необходимости, вызываемой, например, агрессивными

З5

55 свойствами исследуемой жидкости, могут быть установлены на расстоянии до 100 м от места расположения точки контроля плотности жидкости или выполнены из соответствующих материалов, Прибор 13 дистанционного наблюдения и измерения плотности жидкости может быть установлен на расстоянии действия обычных пневматических систем дистанционной передачи (до

ЗОО м), а при использовании промежуточных усилителей — практически на любом необходимом расстоячии от технологической точки контроля плотности жидкости. Блок 19 питания и регулятор 20 при необходимости также могут быть установлены дистанционно от светодиода 16 и фотодиода 1", Vpoме сжатого воздуха, в необходимых случаях может использоваться сжатый инертный газ.

Устройство для определения плотности жидкостей работает следующим образом, В соответствии с требуемым диапазоном измерения плотности исследуемой жидкости выбирают поплавок 1 (фиг.1), например ареометр, с соответствующей шкалой, минимальный предел измерения плотности которой должен быть ниже минимально возможной плотности исследуемой жидкости, и устанавливают его в сосуд

2. Заполняют сосуды 2 и 3 до постояного уровня слива (уровень А) жидкостью с плотностью, соответствуюгцей минимальному пределу шкалы измерения поплавка 1. При этом поплавок 1, частично погружаясь в жидкость, устанавливается в определенном положении относительно стенок сосуда 2 (фиг,1) или, что то же самое, в определенном положении относительно постоянного уровня слива (уровень А). Включают блок 19 питания и устанавливают светодиод 16 и фотодиод 17, одновременно перемещал их по вертикали таким образом, чтобы световой поток от светодиода 16 к фотодиоду 17 перекрывался верхним концом непрозрачной шкалы 15 поплавка 1. и закрепляют их в этом положении (уровень Б). При этом выходной сигнал - фотодиода 17 должен быть равен нулю (при свободном прохождении светового потока от светодиода 16 к фотодиоду 17 его выходной сигнал равен максимуму}. Эти операции производят один раз при настройке устройства и в дальнейшем они требуются только для периодической поверки устройства и при переходе на другой диапазон измерения с новым поплавKOt4 1, Через входной патрубок 7 подают в устройство непрерывно протекающую исследуемую жидкость. Поплавок 1, находящийся в сосуде 2, частично погружается в исследу1700442

10

30

50 емую жидкость в зависимости от ее плотности, непосредственным наблюдением за глубиной погружения поплавка 1 можно определить плотность жидкости. Сосуд 2 трубками 4 сообщен с сосудом 3, в котором поддерживается постоянный уровень слива излишков жидкости (уровень А). Излишки жидкости сливаются в сливной сосуд 8 и через сливной патрубок 9 выводятся из устройства. Таким образом, при отсутствии подачи сжатого воздуха в сообщающихся сосудах 2 и 3 поддерживается одинаковый уровень жидкости (уровень А).

Для осуществления дистанционного наблюдения за поплавком 1 и определения плотности исследуемой жидкости при фиксированном положении поплавка 1 и измеряемом уровне жидкости подают в устройство сжатый воздух по пневмоприводу 10. Поскольку текущие значения плотности исследуемой жидкости всегда больше минимального предела измерения поплавка 1, то поплавок 1 без подачи сжатого воздуха в наджидкостную полость сосуда 2 с поплавком 12 занимает положение относительно стенок сосуда выше, чем при настройке устройства, и верхний конец непрозрачной шкалы 15 поплавка 1 устанавливается выше уровня

Б. Световой поток от светодиода 16 к фотодиоду 17 перекрывается непрозрачной шка лой 15 поплавка 1, на выходе регулятора 20 формируется нулевой сигнал и регулирующий дроссель 12 открывается. Сжатый воздух по пневмопроводу 10, пройдя через входной дроссель 11 и дроссель 12, поступает в наджидкостную полость сосуда с поплавком 1, к прибору 13 дистанционного наблюдения и измерения и через выходной дроссель 14 частично стравливается в атмосферу, в результате чего начинает повышаться давление в полостях за дросселем 12. Повышение давления в наджидкостной полости сосуда 2 с поплавком 1 приводит к понижению уровня жидкости в сосуде 2 и опусканию поплавка

1, Это повышение давления сжатого воздуха и соответствующее ему понижение уровня жидкости в сосуде 2 и опускание поплавка 1 происходят до тех пор, пока верхний конец непрозрачной шкалы 15 поплавка 1 не опустится ниже уровня Б. При этом световой поток от светодиода 1б попадает на фотодиод 17, на выходе регулятора 20 появляется сигнал, по команде которого дроссель 12 начинает прикрываться и пропускать меньше сжатого воздуха, что при постоянном расходе сжатого воздуха через выходной дроссель 14 приводит к уменьшению давления в полостях за клапаном 12, к некоторому повышению уровня жидкости в сосуде 2 с поплавком 1 и т.д. В результате верхний конец непрозрачной шкалы 15 поплавка 1 после переходного процесса устанавливается на заданном (фиксированном) относительно стенок сосуда 2 значении уровня Б (фиг.2), а уровень жидкости в сосуде 2 — на значении Bj (i — текущее значение плотности жидкости). Соответствующее этому положению поплавка давление сжатого воздуха отслеживается прибором 13 дистанционного наблюдения и измерения, по перемещению стрелки которого наблюдают за перемещениями поплавка 1, а измеряя давление сжатого воздуха по шкале прибора 13, при котором поплавок занял заданное положение, по величине этого давления определяют плотность исследуемой жидкости.

При увеличении значения текущей плотности исследуемой жидкости поплавок 1 всплывает на определенную высоту в зависимости от нового увеличившегося значения плотности жидкости и аналогично указанному давление сжатого воздуха увеличивается, уровень жидкости в сосуде 2 снижается до нового значения Bl и поплавок 1 вновь занимает заданное (фиксированное) положение относительно стенок сосуда 2. Величина этого нового установившегося давления сжатого воздуха определяет новое установившееся значение плотности исследуемой жидкости.

При уменьшении значения текущей плотности исследуемой жидкости поплавок

1 глубже погружается в исследуемую жидкость, верхний конец непрозрачной шкалы

15 поплавка 1 опускается ниже уровня Б, световой поток от светодиода 1б беспрепятсгвенно проходит на фотодиод 17, регулятор 20 выдает максимальный сигнал, дроссель 12 закрывается и происходит псстепенное уменьшение давления сжатого воздуха в полостях за клапаном 12 за счет сброса сжатого воздуха через выходной дроссель 14 в атмосферу. Снижение давления сжатого воздуха приводит к повышению уровня жидкости в сосуде 2 и подъему вместе с ней поплавка 1 до тех пор, пока верхний конец непрозрачной шкалы 15 поплавка 1 после переходного процесса вновь не установится на заданном относительно стенок сосуда значении уровня Б. Величина нового установившегося значения давления сжатого воздуха определяет новое уменьшающееся значение плотности исследуемой жидкости, что отслеживается стрелкой прибора 13 дистанционного наблюдения и измерения. При использовании самопишущегося прибора 13 все изменения плотности жидкости могут быть записаны на диаграммную бумагу.

1700442

Р р g g! py дг уу рру ДОЗ Ф мъР

П / Г

& и, с"хО г

0JIC! 8 мс/РАОс4

Таким образом, определение плотности жидкости производят при фиксированном положении поплавка и изменяемом уровне жидкости, поплавок 1 стабилизируют в заданном положении относительно постоян- 5 ного уровня слива жидкости или относительно стенок сосуда 2 измененияь и давления сжатого воздуха s месте погру-! <ения поплавка (в наджидкостной полости осуда 2), вел!ичины которого пропорцио- 10 нальны глубине погружения поплавка 1 в

Непрерывно протекающую исследуемую жидкость в зависимости от ее плотности в

Каждый момент времени и, следовательно, г!ропарциональны плотности исследуемой 15

Ясидкости в зти моменты времени, Формула изобретения

1. Способ О!! ределения Г!лотности жидКостей путем частичного погруже!!ия по- 20 плавка и слеже!!ия эа его положением в .г!ервом иэ сообщающихся сосудов, через

Которые протекает жидкость при постоян-.

Ном уровне слива во втором сосуде, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения 25 точности определения, изменяют уровень жидкости в первом сосуде с помощью давления сжатого воздуха до стабилизации положения поплавка относительно постоянного уровня слива жидкости во втором сосуде, а плотность жидкости определяют по давлению сжатого воздуха.

2. Устройство для определения плотности жидкостей, содержащее сообщающиеся сосуды, поплавок, пневмопровод и вторичный прибор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения, в него введены дополнительно регулятор давления воздуха в наджидкостной полости сосуда с поплавком, регулирующий дроссель. установленный на пнемопроводе, выходной дрос;ель, а тажке оптическая система слежения эа местоположением поплавка, причем выход оптической системы подкл!очен к входу регулятора давления, выход которого соединен с регулирующим дросселем., выход которого сообщен с наджидкостной полостью сосуда с поплавком, вторичным прибором и через выходной дроссель — с атмосферой, 1700442

Составитель В, Каликов

Редактор И, Шулла Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Э, Слиган

Заказ 4462 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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