Вибрационный датчик для определения плотности жидкости


 


Владельцы патента RU 2455628:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения плотности жидких сред в различных резервуарах, в том числе в аппаратах под давлением. Вибрационный датчик для определения плотности жидкости, содержит корпус-держатель. Также датчик содержит два рабочих вибратора. Кроме того, датчик содержит катушечную электромагнитную измерительно-приводную систему. Причем катушечная измерительно-приводная система размещена на уровне вибраторов в герметичном защитном кармане между вибраторами. При этом в вибраторах, в герметичных каналах, установлены постоянные магниты как для системы измерения амплитуды колебаний вибраторов, так и для системы привода. Техническим результатом изобретения является снижение фазового запаздывания между измерительным и приводным сигналами, а также уменьшение зависимости работы устройства от давления в аппарате до величины, обеспечивающей стабильную работу устройства. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения плотности жидких сред в различных резервуарах, в том числе в аппаратах под давлением.

Устройство предназначено для определения концентрации урана, тяжелых элементов и других веществ в технологических растворах радиохимического производства в аппаратах с любым избыточным давлением при переработке отработанного ядерного топлива по значению измеренной плотности раствора.

Известно устройство для измерения плотности или вязкости жидкостей (авторское свидетельство СССР №312181 «Вибродатчик вязкости»). Конструктивно оно представляет собой двухстержневую колебательную систему, разделенную в узловой плоскости защитным корпусом, внутри которого смонтирована дифференциальная электромагнитная система измерения-привода.

Для определения плотности раствора с помощью известного устройства в режиме автоколебаний измеряют собственную частоту колебаний вибраторов (стержней), для определения вязкости - амплитуду собственных колебаний.

Недостатком известного устройства является то, что верхние (приводные) части стержней удалены от нижних (рабочих) частей стержней. Это приводит к большому фазовому запаздыванию рабочих частей стержней по отношению к верхним частям, доходящее до 180° при осушении датчика. Большое фазовое запаздывание между измерительным и приводным сигналами вызывает недостаточную стабильность работы автогенератора как по амплитуде, так и по частоте, а при осушении чувствительного элемента вызывает срыв автоколебаний, что в некоторых случаях эксплуатации недопустимо. Например, в тех случаях, когда на плотномер заведена уставка блокировки насосов азотной кислоты, исключающая подачу кислоты в технологический процесс при превышении концентрации.

Наиболее близким к заявляемому (прототипом) является виброзонд для определения плотности жидких сред (патент России №2346259). Конструктивно виброзонд представляет собой вилку с вибраторами, снабженную в верхней переходной части пьезоэлектрическим кристаллом и магнитострикционным приводом, закрепленными на изогнутом участке вилки, защитную трубу, между нижней частью которой и вилкой введено демпфирующее устройство, представляющее собой сильфон, стакан и пружину, причем сильфон расположен внутри стакана и герметично врезан в трубу.

Сильфон защищает проходящие внутри сильфона электрические проводники, а также пьезоэлектрические кристаллы и магнитострикционный привод от воздействия агрессивной измеряемой среды.

Преимуществом прототипа перед аналогами является приближение приводного устройства к нижним рабочим вибраторам и уменьшение фазового запаздывания.

Недостатком прототипа является то, что прототип не может работать в аппаратах с давлением, выше 0,3·105 Па, так как чувствительный элемент соединен с корпусом датчика через сильфон (гибкий элемент). При подаче в аппарат даже малого давления чувствительный элемент будет прижат к корпусу датчика и автоколебания пропадут или, как минимум, частота автоколебаний изменится непредсказуемо.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является дальнейшее снижение фазового запаздывания между измерительным и приводным сигналами и уменьшение зависимости работы устройства от давления в аппарате до величины, обеспечивающей стабильную работу устройства.

Заявляемое устройство представляет собой дальнейшее приближение привода к нижним (рабочим) вибраторам, выражающееся в том, что привод размещается в нем непосредственно между рабочими вибраторами, что позволяет снизить фазовое запаздывание при полном осушении чувствительного элемента практически до безопасного уровня, позволяющего автогенератору функционировать как в контролируемой жидкости, так и в воздухе.

Вторая задача, а именно создание условий для работы устройства в аппаратах с давлением без изменения его метрологических характеристик, решена в предлагаемом устройстве изготовлением корпуса датчика и его составных элементов (рабочих вибраторов и защитного кармана для имерительно-приводной системы) из монолитного куска нержавеющей стали, что исключает деформации корпуса и составных частей при появлении давления в аппарате.

Конструкция заявляемого устройства представлена на фиг.1.

Заявляемое устройство представляет собой защитную трубу 1, к нижнему краю которой герметично примыкает корпус-держатель 2, с рабочими вибраторами 3 и защитным карманом 4 для катушек измерителя-привода с сердечниками из магнитной стали 5. В корпусе-держателе выполнены три вертикальных загрузочных канала. Один, центральный, продолжающийся в защитном кармане каналом 6, предназначен для загрузки во время сборки устройства измерительно-приводной системы. Два боковых канала выполнены с продолжением их в вибраторах (каналы 7) и предназначены для загрузки в вибраторы магнитных измерительно-приводных активаторов 8. Магнитные активаторы выполнены на основе постоянных самарий-кобальтовых магнитов. Снизу каналы вибраторов и защитного кармана герметично заглушены защитными крышками 9 и 10. Верхние части вибраторов выше активаторов выполнены с пазами для создания упругих элементов. Зазоры между стенками вибраторов и защитного кармана составляют 3 мм при величине диаметра корпуса-держателя 42 мм.

Макет заявляемого устройства был изготовлен и испытан. Испытания показали, что поставленная цель, то есть сохранение работоспособности автогенератора при любой степени осушения чувствительного элемента, достигнута.

При полном осушении чувствительного элемента фазовое запаздывание не превысило 30°, а фактический запас для сохранения режима автогенератора составляет не менее 60°. Срыва автоколебаний вибраторов не было. Надежность работы плотномера была доведена до нужного уровня.

Что касается внутриаппаратного давления, то отсутствие сильфона и абсолютно симметричная и герметично-жесткая конструкция предлагаемого устройства гарантирует сохранение не только работоспособности, но и метрологических характеристик устройства вплоть до значений давления в аппарате 20·105 Па и более.

Вибрационный датчик для определения плотности жидкости, содержащий корпус-держатель, два рабочих вибратора, катушечную электромагнитную измерительно-приводную систему, отличающийся тем, что катушечная измерительно-приводная система размещена на уровне вибраторов в герметичном защитном кармане между вибраторами, а в вибраторах в герметичных каналах установлены постоянные магниты как для системы измерения амплитуды колебаний вибраторов, так и для системы привода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения уровня и плотности жидкости в замкнутых объемах, в частности топлива для двигателей внутреннего сгорания железнодорожного транспорта.

Изобретение относится к точному приборостроению и может применяться для определения плотности и вязкости газообразных и жидких сред. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения плотности жидких сред в различных резервуарах, в том числе в аппаратах под давлением.

Изобретение относится к измерителям плотности жидкостей, предназначенных для прямых, наиболее быстрых измерений плотности жидких тел. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения плотности, в том числе локальной, жидких сред. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах измерения уровня и плотности нефтепродуктов, сжиженных газов и других жидкостей, в том числе взрывоопасных, при их отпуске, приеме и хранении.

Изобретение относится к устройствам для измерения плотности жидкостей с низкой величиной плотности и может быть использовано в системах измерения плотности нефтепродуктов и других жидкостей, в том числе взрывоопасных, при их отпуске, приеме и хранении с измерением плотности на разных уровнях.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах измерения уровня и плотности нефтепродуктов и других жидкостей, в том числе взрывоопасных, при их отпуске, приеме и хранении.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения плотности жидкостей в нефтяной, химической, пищевой промышленности и в других областях

Изобретение относится к буровой технике, а именно к способам определения дебитов и плотности пластового флюида нефтяных пластов и слоев пониженной, низкой и ультранизкой продуктивности, объединенных в общий эксплуатационный объект скважины

Изобретение относится к области контроля плотности жидких сред и может быть использовано для непрерывного контроля плотности технологических жидкостей. Устройство для измерения плотности жидких сред содержит выполненные из немагнитного материала измерительную камеру с поплавком, внутри которого находится магниточувствительное вещество. Также устройство содержит катушку соленоида, размещенную снаружи измерительной камеры и подключенную к выходу источника регулируемого напряжения, сенсорную катушку, подключенную ко входу источника регулируемого напряжения и параллельно ко входу измерительного индикатора. При этом измерительная камера имеет входной и выходной патрубки, выполненные с возможностью подключения к магистральному трубопроводу с контролируемой жидкостью. Корпус поплавка измерительной камеры выполнен из эластичного немагнитного материала и заполнен магниточувствительным веществом, в качестве которого используется ферромагнитная суспензия. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности проведения непрерывного измерения плотности, упрощение конструкции, а также повышение точности измерений. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх