Устройство контроля плотности



Устройство контроля плотности
Устройство контроля плотности
Устройство контроля плотности
Устройство контроля плотности
Устройство контроля плотности
Устройство контроля плотности
Устройство контроля плотности
Устройство контроля плотности
Устройство контроля плотности
Устройство контроля плотности
Устройство контроля плотности
Устройство контроля плотности
Устройство контроля плотности
Устройство контроля плотности
Устройство контроля плотности

 


Владельцы патента RU 2554294:

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 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.

 

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам контроля плотности твердой фазы гетерогенных систем и тел неправильной 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, 1989. - 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, принятым 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 подключенным через дроссель к линии питания.

Недостатком прототипа является невысокая точность измерения из-за неоднозначности получаемого результата вследствие влияния объема измерительной емкости.

Технической задачей изобретения является повышение точности измерений.

Для решения данной задачи предложено 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, 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 первого и второго 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.

Устройство контроля плотности представлено на фиг.1. Оно состоит из измерительной емкости 1 герметично закрываемой крышкой 2, внутрь которой 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 (тип П2Д.4) поступает давление питания Рпит. Камера 5 подключена к соплу 8, установленному в камере 9 нормально закрытого клапана 10 (П3К.1), и входу 11 сумматора 12. Камера 9 клапана 10 соединена с входом 13 сумматора 12. Выход сумматора 12 соединен с полостью 14 емкости переменного объема 15 и подключен к соплу 16, установленному в камере 17 пневматического нормально открытого клапана 18 (П3К.1). Полость измерительной емкости 1 подключена к соплу 20, установленному в камере 21 нормально открытого клапана 22 (П3К.1).

В емкости переменного объема 15 размещены пружина 23 и поршень 24. К измерительной емкости 1 подключен манометр 25 (тип МО 11201). Камера 26 клапана 18 и камера 27 соединена с выходом пневматического тумблера 28 (П1Т.2). Камера 17 непосредственно, а камера 21 через дроссель 29 соединены с атмосферой.

В основу работы устройства контроля плотности ρв положен компрессионный пневмометрический метод.

На мембрану 4 со стороны емкости 1 действуют 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, при котором сила действующая на мембрану 4, уравновешивает действие суммы сил (F1+F2) со стороны измерительной емкости 1, т.е.

P5S4=P1S4+mвg,

откуда

До помещения контролируемого материала в полость измерительной емкости 1 подают в камеру управления 31 клапана 10 сигнала Р30=1 с выхода пневматического тумблера 30. В камере 13 сумматора 12 запоминается давление P13атм.

После помещения в измерительную емкость 1 контролируемого материала 3 и ее герметизации формируется давление P5. На выходе сумматора 12 при этом будет давление P12=P5.

Процесс измерения начинается подачей с выхода пневматического тумблера 28 давления P28=1 в камеры управления 21 и 26 пневматических клапанов 18 и 22 (П3К.1). Одноконтактные клапаны имеют мембранные блоки, состоящие из двух мембран, соединенных жестким стержнем и образующих две камеры. При снятии управляющих давлений от тумблеров 28 и 30 возвращаются в исходные положения за счет действия давления подпора. При подаче давления управления Р28 в камеры 26 и 27 пневматических клапанов 18 и 22 происходит закрытие сопел 16 и 20. Полость 14 емкости переменного объема 15 и измерительная емкость 1 отключаются от атмосферы.

Начинается процесс заполнения газом полости 14, что приводит к росту давления Р14 в ней и возрастанию силы, действующей на поверхность поршня 24. Под действием этой силы поршень 24 перемещается и растягивает пружину 23.

Перемещение поршня 24 прекращается, как только сила, действующая на него со стороны полости 14, уравновесится силой от давления со стороны измерительной емкости 1, т.е.

где S24 - площадь поршня, м2; с23 - жесткость пружины 23, Н/м; Δl - удлинение пружины 23, м.

Подставляя P5 из (1) в (2), определим перемещение поршня, соответствующее удлинению пружины, в виде

В начальный момент времени (до перемещения поршня 24) состояние газа в измерительной емкости 1 будет описываться уравнением газового состояния в виде

где Ратм - начальное абсолютное давление в емкости 1, равное атмосферному Ратм, Па; V1 - объем измерительной емкости 1, м3; Vв - объем контролируемого вещества, м3; Θ - масса газа в емкости 1, кг; R - газовая постоянная, Дж/(кг·К); T - абсолютная температура, К.

После перемещения поршня 24 начальный объем емкости 1 уменьшится на ΔV1=Δl S24, а давление увеличится на ΔР. С учетом этого уравнение газового состояния (4) примет вид

Согласно закону Бойля-Мариотта из (4) и (5) с учетом (3) получим

или

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

После окончания первой стадии измерительного процесса на выходе пневматического тумблера 28 формируют сигнал P28=0, которым изменяют состояние пневматических клапанов 18 и 22. Под действием давления подпора открываются сопла 16 и 20. Полость 14 емкости переменного объема 15 и измерительная емкость 1 соединяются с атмосферой. Сопловая камера 21 соединена с атмосферой через дроссель 29. За счет такого подключения уменьшается скорость разгрузки измерительной емкости 1. Так как полость 14 соединена через сопло 16 и сопловую камеру 17 с атмосферой непосредственно, то на поршень 24 в течение времени tp разгрузки измерительной емкости будет действовать давление

где - постоянная времени апериодического звена, состоящего из емкости с объемом (V1-VB) и дросселя 29 с проводимостью β, с; ΔР - давление в измерительной емкости 1 на начало ее разгрузки, Па.

Возврат поршня 24 в исходное состояние происходит за счет силы возвратного действия пружины 23 и силы от давления ΔР1 на площадь S24 поршня 24.

В уравнение (7) входит разность объемов V1-VB, которая не позволяет получить однозначную зависимость ΔР от плотности контролируемого материала. Для исключения такого состояния необходимо исключить влияние объема V1 измерительной камеры на результат измерений.

После первого этапа измерения на выходе тумблера 30 формируют давление Р30=1, под действием которого сопло 8 открывается, и давление подается на вход 13 сумматора 12. При подаче сигнала Р30=0 происходит запоминание давления P5 в камере 13 элемента сравнения 12.

Контролируемый материал 3 извлекают из измерительной емкости 1. Измерительную емкость 1 герметично закрывают крышкой 2 и подают давление P28=1 с выхода пневматического тумблера 28 в камеры управления 26 и 27 клапанов 18 и 22. В полость 14 емкости переменного объема 15 поступит с выхода сумматора 12 давление

где ΔP1 - увеличение давления в измерительной емкости 1 при отсутствии контролируемого материала, Па.

Равновесие в измерительной системе наступит, когда давление в ней изменится на величину

Здесь

Вычитая из уравнения (8) уравнение (6), после преобразования получим

где νв - удельный объем вещества, м3/кг.

Таким образом, рассмотренное пневмометрическое компрессионное устройство контроля плотности твердой фазы гетерогенных систем позволяет увеличить точность и осуществить контроль простыми и дешевыми средствами.

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, 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 первого и второго 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, к камере управления которого присоединен выход второго пневматического тумблера.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

Изобретение относится к области инженерной геологии применительно к определению необходимых параметров грунта. Способ включает отбор образца грунта, взвешивание и определение его объема, высушивание и взвешивание высушенного образца, определение плотности и влажности образца грунта и расчет по полученным значениям плотности и влажности грунта, причем предварительно строят графики зависимости относительного содержания воздуха в грунте и степени заполнения пор талого грунта водой и мерзлого грунта льдом от влажности при различных постоянных значениях плотности грунта, причем расчет данных для построения графиков производят в двух точках - при нулевой суммарной влажности талого или мерзлого грунта и при нулевом относительном содержании воздуха в образце грунта из заданных соотношений для талых и мерзлых грунтов. Затем по экспериментально найденным значениям плотности сухого грунта и влажности грунта из графиков находят величины относительного содержания воздуха в образце грунта в талом и мерзлом состояниях, пористость грунта, полную влагоемкость образца грунта в талом и мерзлом состояниях и степень заполнения пор образца грунта в талом состоянии - водой и мерзлом состоянии - льдом, для чего из точки на оси абсцисс, соответствующей экспериментально найденной величине суммарной влажности, проводят вертикальную прямую до пересечения с наклонными прямыми зависимости относительного содержания воздуха в образце грунта в талом и мерзлом состояниях от суммарной влажности и степени заполнения грунта водой или льдом от суммарной влажности, ординаты точек пересечения которых равны значениям относительного содержания воздуха в образце грунта и степени заполнения пор образца грунта в талом и мерзлом состояниях, а пересечения наклонных прямых зависимости относительного содержания воздуха в образце грунта в талом и мерзлом состояниях от суммарной влажности с осью ординат дают значение пористости образца грунта, а с осью абсцисс - значения полной его влагоемкости в талом и мерзлом состояниях. Достигается повышение оперативности определения. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения плотности жидкости. В предложенном в изобретении способе, или системе измерения, соответственно, предусмотрен контактирующий с жидкостью (FL) вибрационный корпус (10), который приводится в состояние вибрации таким образом, что он испытывает, по меньшей мере, частично, механические колебания с резонансной частотой (резонансные колебания), зависящей от плотности жидкости, контактирующей с первой поверхностью (10+) вибрационного корпуса, а также от температуры вибрационного корпуса. Для формирования, по меньшей мере, одного сигнала измерения колебаний, который имеет, по меньшей мере, одну компоненту сигнала с частотой, соответствующей резонансной частоте, то есть зависящей от плотности жидкости, вибрации вибрационного корпуса определяются с помощью датчика колебаний (51). Кроме того, для формирования сигнала измерения температуры, представляющего меняющуюся во времени температуру вибрационного корпуса, применяется датчик температуры (61). Сигнал измерения температуры, обусловленный коэффициентом теплопроводности и теплоемкостью вибрационного корпуса, следует за изменением температуры вибрационного корпуса от начального значения температуры, Θ10,t1, до значения температуры, Θ10,t2, лишь с запаздыванием по времени. На основе сигнала измерения колебаний, а также сигнала измерения температуры формируются значения измерения плотности, представляющие плотность, причем разница, возникающая при этом между изменяющейся во времени температурой вибрационного корпуса и сигналом измерения температуры, учитывается, или компенсируется, по меньшей мере, частично. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 2 н. и 11 з.п.ф-лы, 8 ил.
Наверх