Устройство контроля плотности



Устройство контроля плотности

Владельцы патента RU 2534379:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам контроля плотности твердой фазы гетерогенных систем и тел неправильной формы, и может найти применение в различных отраслях промышленности. Устройство контроля плотности выполнено в виде измерительной емкости с крышкой, к которой подключен измеритель давления. Дно выполнено в виде мембраны, отделяющей измерительную емкость от пневматической камеры с размещенным в ней соплом, соединенным с атмосферой, и подключенной через дроссель к линии питания. К измерительной емкости подключена камера переменного объема с размещенными внутри нее поршнем и пружиной, соединенной с пневматической камерой и с первым соплом пневматического клапана, во второе сопло которого подключена измерительная емкость, сопловая камера с размещенным первым соплом соединена с атмосферой непосредственно. К сопловой камере с размещенным вторым соплом подключен дроссель, выход которого соединен с атмосферой, камера управления пневматического реле присоединена к пневматическому тумблеру. Техническим результатом является автоматизация контроля плотности простыми и дешевыми средствами в едином измерительном процессе, а также упрощение процесса многократных измерений, позволяющий в значительной степени снизить влияние случайных факторов на точность получаемых результатов. 1 ил.

 

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам контроля плотности твердой фазы гетерогенных систем и тел неправильном формы, например волокнистых, сыпучих, тканых и нетканых материалов, пористой фильтрующей керамики, поропластов и других, и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Известно устройство для измерения плотности (см. Кивилис С.С. Плотномеры. М.: Энергия, 1980. - С.156), содержащее герметизированную измерительную емкость с контролируемым веществом, источник расхода газа и измеритель давления.

Известно устройство, реализующее способ измерения плотности (см. Патент РФ 2399904. МПК G01N 9/00. Способ измерения плотности, опубл. 20.09.2010, Бюл. №26), содержащее герметизированную измерительную емкость с контролируемым веществом, к верхней части которой присоединен цилиндр с поршнем и манометр.

Недостатком такого устройства является отсутствие единства измерительного процесса и отсутствие его автоматизации.

Наиболее близким по техническому решению, принятому за прототип, является устройство, реализующее способ измерения плотности (см. Патент РФ 2162596, МПК G01N 9/00, 9/26. Способ измерения плотности, опубл. 27.01.2001, Бюл. №3), содержащее измерительную емкость с крышкой, к верхней части которой подключен измеритель давления, дно выполнено в виде мембраны, отделяющей измерительную емкость от пневматической камеры с размещенным в ней соплом, соединенным с атмосферой, и подключенной через дроссель к линии питания.

Недостатком прототипа является то, что с его помощью сложно проводить многократные измерения, позволяющие в значительной степени снизить влияние случайных факторов на точность получаемых результатов.

Технической задачей изобретения является повышение точности измерений.

Для решения данной задачи предложено устройство контроля плотности, содержащее измерительную емкость с крышкой, к верхней части которой подключен измеритель давления, дно выполнено в виде мембраны, отделяющей измерительную емкость от пневматической камеры с размещенным в ней соплом, соединенным с атмосферой, и подключенной через дроссель к линии питания, к измерительной емкости подключена камера переменного объема с размещенными внутри нее поршнем и пружиной, соединенной с пневматической камерой и с первым соплом пневматического клапана, во второе сопло которого подключена измерительная емкость, сопловая камера с размещенным первым соплом соединена с атмосферой непосредственно, к сопловой камере с размещенным вторым соплом подключен дроссель, выход которого соединен с атмосферой, камера управления пневматического реле присоединена к пневматическому тумблеру.

Устройство контроля плотности представлено на фиг.1.

Устройство состоит из измерительной емкости 1, герметично закрываемой крышкой 2, внутрь которого помещено контролируемое вещество, материал или изделие 3. Контролируемое вещество 3 воздействует на мембрану 4, отделяющую измерительную емкость 1 от камеры 5, в которую помещено сопло 6 соединенное с атмосферой. В камеру 5 через дроссель 7 поступает давление питания Рпит. Кроме того, камера 5 соединена с полостью 8 емкости переменного объема 9. В емкости переменною объема 9 размещены пружина 10 и поршень 11. К полости измерительной емкости 1 подключен манометр 12. Камера 5 и полость измерительной емкости 1 подключены к соплам 13 и 14 установленным в камерах 15 и 16, соответственно, сдвоенного пневматического клапана 17. В камеру 18 подключен выход пневматического тумблера 19. В камеры 20 и 21 подано давление подпора. Камера 15 непосредственно, камера 16 через дроссель 22 соединены с атмосферой.

Принцип действия устройства контроля плотности заключается в следующем. Контролируемое вещество 3 объемом Vв помещают в измерительную емкость 1 и герметично закрывают крышкой 2. На мембрану 4 со стороны емкости 1 действует сила тяжести контролируемого вещества

F1=mвg,

где mв - масса вещества, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2, и сила F2 от давления P1 в измерительной емкости 1

F2=S4P1,

где S4 - эффективная площадь мембраны 4, м2.

Под действием этих сил происходит деформация мембраны 4 и сопло 6 прикрывается. Давление P5 в камере 5 растет до значения, сила от действия которого на мембрану 4 уравновешивает действие суммы сил (F1+F2) со стороны измерительной емкости 1, т.е.

откуда

Процесс измерения начинается подачей с выхода пневматического тумблера 19 давления P19=1 в камеру управления 18 сдвоенного пневматического клапана 17. Под действием давления P19=1 мембранные блоки клапана 17 перемещаются, что приводит к закрытию сопл 13 и 14, а следовательно, к отключению полости 8 и измерительной емкости 1 от атмосферы. Начинается процесс заполнения газом полости 8, что приводит к росту давления P10 в ней и возрастанию силы, действующей на поверхность поршня 11. Под действием этой силы поршень 11 перемещается и растягивает пружину 10.

Перемещение поршня 11 прекращается, как только сила, действующая на него со стороны полости 8, уравновесится силой со стороны измерительной емкости 1, т.е.

где S11 - площадь поршня, м2; c10 - жесткость пружины 10, Н/м; Δl - удлинение пружины 10, м.

Подставляя P5 из (2) в (3), определим перемещение поршня, соответствующее удлинению пружины, в виде

В начальный момент времени (до перемещения поршня 14) состояние газа в измерительной емкости 1 будет описываться уравнением газового состояния в виде

где P1н - начальное абсолютное давление в емкости 1, Па; V1 - объем измерительной емкости 1, м3; θ - масса газа в емкости 1, кг; R - газовая постоянная, Дж/кг К; T - абсолютная температура, K.

После перемещения поршня 11 начальный объем емкости 1 уменьшится на ΔV1=ΔlS11, а давление увеличится на ΔP. С учетом этого уравнение газового состояния (5) примет вид

Согласно закону Бойля-Мариотта из (5) и (6) с учетом (4) получим

здесь - постоянный для данной конструкции коэффициент, м3/кг.

После окончания измерительного процесса на выходе пневмотумблера 19 формируют сигнал P19=0, которым изменяют состояние пневматического клапана 17. Под действием давления подпора поданного в камеры 20 и 21 пневмоклапана 17 открываются сопла 14 и 13. Полость 8 емкости переменного объема 9 и измерительная емкость 1 соединяются с атмосферой. Сопловая камера 16 соединена с атмосферой через дроссель 20. За счет такого подключения уменьшается скорость разгрузки измерительной емкости 1. Так как полость 8 соединена через сопло 13 и сопловую камеру 15 с атмосферой непосредственно, то на поршень 11 в течение времени tp разгрузки измерительной емкости будет действовать давление

,

где - постоянная времени апериодического звена, состоящее из емкости с объемом (V1-VВ) и дросселя 22 с проводимостью β, c; Pнр - давление в измерительной емкости на начало ее разгрузки, Па.

Возврат поршня 11 в исходное состояние происходит за счет силы возвратного действия пружины 10 и силы от давления Pнр на площадь поршня 11.

Новое измерение того же вещества начинается поле подачи с выхода пневматического тумблера 19 командного давления P19=1.

Таким образом, рассмотренное пневмометрическое компрессионное устройство контроля плотности твердой фазы гетерогенных систем позволяет осуществить автоматизацию контроля плотности простыми и дешевыми средствами в едином измерительном процессе. Упрощается процесс многократных измерений, позволяющий в значительной степени снизить влияние случайных факторов на точность получаемых результатов.

Устройство контроля плотности, содержащее измерительную емкость с крышкой, к которой подключен измеритель давления, дно выполнено в виде мембраны, отделяющей измерительную емкость от пневматической камеры с размещенным в ней соплом, соединенным с атмосферой и подключенным через дроссель к линии питания, отличающееся тем, что к измерительной емкости подключена камера переменного объема с размещенными внутри нее поршнем и пружиной, соединенной с пневматической камерой и с первым соплом пневматического клапана, во второе сопло которого подключена измерительная емкость, сопловая камера с размещенным первым соплом соединена с атмосферой непосредственно, к сопловой камере с размещенным вторым соплом подключен дроссель, выход которого соединен с атмосферой, камера управления пневматического реле присоединена к пневматическому тумблеру.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к гидростатическим устройствам для измерения плотности жидкостей, и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к средствам аналитической лабораторной техники, а именно к анализаторам плотности газов. Лабораторный анализатор плотности газов содержит миниатюрное турбулентное сужающее устройство, вход которого связан через тройник с камерой для сжатия анализируемого газа, выполненной в виде спирали из тонкостенной металлической трубки, и выходом измерительной камеры индикатора давления, одна из стенок которой выполнена в виде упругой мембраны, а ее вход соединен через вентиль с линией анализируемого газа.

Устройство предназначено для измерения параметров оседания частиц в текучей среде, в частности в буровых растворах. Устройство представляет собой емкость в виде полого цилиндра, состоящего из двух соосно расположенных цилиндрических частей (1, 2), первая из которых имеет дно, а вторая герметично соединена с первой частью (1) посредством разъемного соединения.

Изобретение относится к области измерения плотности изделий с использованием рентгеновского излучения. Способ радиационного измерения плотности твердых тел путем облучения контролируемого объекта проводят потоком широкополосного рентгеновского излучения, регистрируется практически все обратнорассеянное излучение, и определение плотности осуществляется по полученным данным из спектров обратнорассеянного излучения, которое регистрируют одновременно в каждом из двух детекторов, определяют функцию распределения обратнорассеянного излучения в зависимости от энергии для каждого из детекторов, корректируют в соответствии с изменением геометрии при движении, выделяют энергетические диапазоны в спектре обратнорассеянного излучения, получают интегральные характеристики обратнорассеянного рентгеновского излучения в каждом энергетическом диапазоне, на основе которых по математическим моделям зависимости интегральных характеристик от плотности при различных энергиях излучения устанавливают плотность объекта контроля, которая описывается для каждого из каналов (детекторов).

Изобретение относится к методам исследования пористой структуры разнообразных природных и искусственных пористых объектов и может быть использовано в тех областях науки и техники, где они исследуются или применяются.

Настоящее изобретение относится к денситометрам (плотномерам), а более конкретно к вибрационному денситометру с улучшенным вибрирующим элементом. Устройство содержит вибрирующий элемент (402).

Изобретение относится к области изготовления изделий из проволочных, волокновых материалов. Предложены способы определения распределения плотности проволочного материала по объему изделия и установка.

Изобретение относится к автоматизации технологического процесса флотации и может быть использовано для автоматического контроля технологических параметров процесса флотации - плотности, аэрированности пульпы и массовой концентрации твердого в пульпе.

Изобретение относится к способам неразрушающего анализа образцов пористых материалов, в частности, оно может быть использовано для количественного исследования ухудшения свойств нефте/газосодержащих пластов ("повреждения пласта") из-за проникновения в процессе бурения глинистых материалов, содержащихся в буровом растворе.

Изобретение относится к точному приборостроению и может применяться для определения плотности и вязкости газообразных и жидких сред и может быть использовано в нефтехимической, химической и других отраслях промышленности.

Настоящее изобретение относится к системам и способам для неинвазивного измерения механических свойств негазообразных, свободнотекучих материалов в емкости и, в частности, для определения плотности и параметров, связанных с сопротивлением сдвигу негазообразного, свободнотекучего вещества. Способ для неинвазивного одновременного определения плотности и переменной, связанной с сопротивлением сдвигу негазообразного, свободнотекучего вещества, заключается в том, что оно расположено в емкости на известном или постоянном уровне. В соответствии с примером способ и устройство используют регулируемую математическую модель для определения плотности и переменной, связанной с сопротивлением сдвигу на основе измерений системы, содержащей заполняющий материал, стенку емкости и динамический измерительный инструмент, взаимодействующий со стенкой. Техническим результатом является обеспечение возможности расширения диапазона измерений, повышение точности измерений и обеспечение большей применяемости ультразвуковых способов для измерения физических свойств негазообразных материалов. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 15 ил., 5 табл.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к пневматическим способам измерения плотности твердой фазы гетерогенных систем, например сыпучие, волокнистые, тканые и нетканые материалы, пористая фильтрующая керамика, газонаполненные пластмассы (поропласты) и др., а также твердых тел неправильной формы, и может найти применение в различных отраслях промышленности. Способ измерения плотности путем определения массы контролируемого вещества и помещения его в измерительную емкость, уменьшения ее объема и измерения изменения давления заключается в измерении изменения давлений в измерительной емкости до и после помещения в нее контролируемого вещества при изменении объема измерительной емкости на заданную величину пропорционально массе вещества. Дополнительно изменяют на фиксированную величину объем герметично закрытой измерительной емкости без контролируемого материала, измеряют изменение давления. Затем определяют отношение полученного изменения давления к изменению давлений до и после помещения контролируемого материала в измерительную емкость и по разности этих отношений судят о плотности веществ. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения плотности, а также обеспечение оперативности контроля за счет использования единого измерительного процесса. 1 ил.

Изобретение относится к области исследований квазиизэнтропической сжимаемости газов, например водорода, дейтерия, гелия и т.д., в мегабарной области давлений. Устройство содержит заряд взрывчатого вещества, охватывающий металлическую оболочку с полостью для напуска газа посредством трубопровода, проходящего через указанные заряд и оболочку. Со стороны полости трубопровод выполнен расходящимся под заданным углом к оси трубопровода с образованием в оболочке отверстий. Вдоль оси трубопровода установлен металлический стержень. Для определения начальной температуры исследуемого газа внутри металлического стержня установлена термопара. Устройство обеспечивает высокую чистоту сжимаемого газа за счет ликвидации газометаллической струи из трубопровода. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технике контроля, измерения плотности, уровня и определения массы жидкостей преимущественно в резервуарах. Техническим результатом являются уменьшение погрешностей измерения интегральной плотности и уровня жидкости в резервуаре. В способе измерения параметров жидкости измеряют разность силы тяжести и выталкивающей силы частично погруженного буйка, формируют угловое перемещение посредством воздействия сил на плечи углового шарнира, имеющего ортогональный груз, производят преобразование углового перемещения в электрический сигнал, по величине которого определяют интегральную плотность, измеряют отдельно сигнал, пропорциональный уровню жидкости от дна резервуара, определяют объем жидкости в резервуаре, умножая который на интегральную плотность вычисляют массу жидкости в резервуаре. В устройство измерения параметров жидкости в резервуаре, содержащее буек и микроконтроллер, введены угловой шарнир, снабженный сенсором угла поворота шарнира и ортогональным грузом, а также уровнемер, причем буек закреплен на угловом шарнире, а выходы сенсора угла поворота и уровнемера подключены к микроконтроллеру. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технической физике, а именно к анализу материалов, в частности к определению физико-химических параметров высокотемпературных металлических расплавов методом геометрии так называемой «большой капли», т.е. путем измерения параметров силуэта лежащей на подложке эллипсовидной капли образца расплава посредством фотометрии. Изобретение может быть использовано в лабораторных исследованиях, на металлургических предприятиях, в вузах. Способ определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов, использующий метод фотометрии покоящейся большой капли, при котором твердые образцы при исследованиях загружают в зону нагрева электропечи горизонтального типа, после чего исследуют каждый из загруженных твердых образцов. При этом каждый твердый образец размещают на отдельной подложке, загрузку этих подложек с твердыми образцами в зону нагрева электропечи горизонтального типа производят одновременно, после чего осуществляют одновременное исследование всех вышеуказанных образцов. Устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов содержит электропечь горизонтального типа с зоной нагрева исследуемых твердых образцов, приспособление, предназначенное для одновременного размещения в нем нескольких исследуемых твердых образцов, и шток для перемещения исследуемых твердых образцов в зону нагрева. Причем приспособление выполнено с возможностью его перемещения в зону нагрева вышеуказанной электропечи, а шток выполнен с возможностью перемещения в зону нагрева вышеуказанного приспособления, предназначенного для одновременного размещения в нем нескольких вышеуказанных образцов. Техническим результатом является увеличение производительности исследований, расширение функциональных возможностей определения параметров поверхностного натяжения и/или плотности путем одновременного получения и синхронного сравнения параметров по меньшей мере двух изучаемых образцов, а также уменьшение времени экспериментов и энергопотребления. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам контроля плотности твердой фазы гетерогенных систем и тел неправильной формы, и может найти применение в различных отраслях промышленности. Устройство контроля плотности содержит измерительную емкость с крышкой, к которой подключен измеритель давления, дно, выполненное в виде мембраны, отделяющей измерительную емкость от пневматической камеры с размещенным в ней соплом, соединенным с атмосферой и подключенным через дроссель к линии питания. К измерительной емкости подключена камера переменного объема, внутри которой размещены поршень и пружина, вход управления камеры переменного объема соединен с соплом первого пневматического клапана и с выходом пневматического сумматора. Сопло второго пневматического клапана соединено с измерительной емкостью и с камерой переменного объема. Сопловые камеры пневматических клапанов соединены с атмосферой, а входы управления первого и второго клапанов подключены к выходу первого пневматического тумблера. Измерительная емкость подключена в сопло третьего пневматического клапана и к первому входу пневматического сумматора, второй вход которого соединен с сопловой камерой третьего пневматического клапана, в камеру управления которого присоединен выход второго пневматического тумблера. Техническим результатом является повышение точности измерений. 1 ил.

Изобретения относятся к измерительной технике, а именно к способам и устройствам для определения различных параметров жидкостей, в частности нефтепродуктов, хранимых или перевозимых в резервуарах, и могут быть использованы в системах определения объема и массы жидкостей. Датчик характеристик среды с вибрационным чувствительным элементом и встроенным термопреобразователем перемещают в исследуемой жидкости на различных уровнях погружения и измеряют плотность и вязкость жидкости, контролируя изменение частоты колебаний чувствительного элемента датчика, одновременно измеряя температуру жидкости. Измерение уровня производят путем подсчета количества сигналов за определенную длину перемещения датчика. Обрабатывая данные плотности, вязкости и температуры определяют такие параметры жидкости, как уровни ее расслоения и уровни границ раздела сред жидкость/воздух, нефтепродукт/подтоварная вода. Устройство для реализации способа содержит датчик 1, состоящий из вибродатчика 1.1 и термопреобразователя 1.2. Датчик 1 прикреплен к ленточному кабелю 2, наматываемому на барабан 3, который вращается шаговым двигателем 4. Кабель 2 при своем протягивании вращает измерительное колесо 5 с энкодером 6. Кабель 2 снабжен индуктивным датчиком 7 натяжения и датчиком 8 верхнего положения. Другой конец кабеля 2 соединен с электронным блоком 9. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и области применения. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения плотности образцов твердых материалов и применяющимся для этого устройствам. Способ определения плотности твердых материалов включает последовательное определение веса сосуда с жидкостью, определение веса образца исследуемого материала, определение веса сосуда с жидкостью и помещенным в жидкость образцом исследуемого материала и последующее математическое вычисление плотности материала. При этом для проведения измерений используют сосуд с широкой горловиной, который полностью заполняют жидкостью, после чего сосуд закрывают крышкой, содержащей выступ-утапливатель, который выдавливает избыток жидкости из сосуда. Затем полностью удаляют жидкость с внешней стороны сосуда. После чего измеряют вес сосуда с жидкостью, после измерения уровень жидкости в сосуде восполняют и помещают в сосуд образец исследуемого материала. Затем закрывают сосуд крышкой, содержащей выступ-утапливатель, за счет этого выдавливая избыток жидкости из сосуда, после чего полностью удаляют жидкость с внешней стороны сосуда и измеряют вес сосуда с жидкостью и образцом исследуемого материала. Устройство представляет из себя сосуд из прозрачного материала. При этом сосуд выполнен с широкой горловиной, торец края горловины сосуда выполнен в виде плоского участка, внешний размер которого больше размера наружной поверхности сосуда, а от наружной поверхности сосуда к краю горловины выполнен плавный переход. Устройство дополнительно содержит крышку, на нижней части которой выполнен выступ-утапливатель. При этом внешний размер крышки больше размера горловины сосуда не менее чем на величину зазора между внутренней поверхностью горловины сосуда и выступом-утапливателем крышки, а контактирующие поверхности крышки и горловины сосуда выполнены шлифованными. Техническим результатом является получение простого способа определения плотности твердых материалов с расширенными возможностями измерения, повышение точности измерений, а также устройства простой конструкции для осуществления предлагаемого способа. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области инженерной геологии, в частности к определению физических характеристик грунтов, и может быть использовано при испытании образцов грунта в условиях невозможности бокового расширения (компрессионных испытаниях). Способ определения плотности сухого грунта при компрессионных испытаниях включает определение объема основного образца грунта, измерения производят на более чем двух ступенях давления (в одометре), причем при увеличении давления от ступени к ступени измеряют приращение деформации грунта (при измерении образцы выдерживают до стабилизации деформации). При этом дополнительно изготавливают идентичный основному дополнительный образец. Затем производят высушивание дополнительного идентичного образца грунта до установления постоянной массы. Далее измеряют массу и объем высушенного образца грунта, рассчитывают начальную плотность высушенного грунта. Затем определяют путем вычислений плотность грунта на всех ступенях давления. Причем высушивание образцов грунта можно производить при 105ºC до установления постоянной массы. Плотность грунта для всех значений давлений можно определять по формуле , где ρ d , o - плотность сухого грунта, h o - начальная высота образца, Δ h - абсолютная деформация образца. Техническим результатом является расширение области применения, что достигается применением сравнительного анализа образцов грунта, в том числе и талого для получения всего набора деформационных характеристик грунта. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области целлюлозно-бумажного производства, в частности к учету объемов технологической щепы в кучах открытого хранения на площадках деревоперерабатывающих предприятий и ЦБК в плотной мере с переводом ее геометрического объема коэффициентом полнодревесности щепы. Способ определения коэффициента полнодревесности технологической щепы в кучах открытого хранения на площадках разработан в зависимости от высоты кучи щепы, ее зернового и породного состава, влажности и сезона заготовки, поставляемой древесины. Техническим результатом является обеспечение достоверности назначения коэффициента полнодревесности технологической щепы в кучах на производственных площадках с приемлемой точностью (стандартная ошибка уравнения регрессии составляет 0,0358 при 95% прогнозах назначения Кполндр). Линейные размеры кучи щепы измеряют с погрешностью 1%. Назначение коэффициента полнодревесности щепы дает возможность получать достоверные результаты по объемам технологической щепы в кучах в момент их обмера. 2 табл.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2014-11-27 2014-11-26T19:08:00
Наверх