Устройство для измерения плотности жидкости

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нi) 540!97

Союз Советских

Социалиетимесиих

Реснублин

I (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.12.75 (21) 2304558/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликована 25.12.76. Бюллетень ¹ 47

Дата опубликования описания 06.06.77 (51) М. Кл G 01N 9/28

Гасударственный квинтет

Совета Министров СССР

Ао делам ноооретеннй н открытий (53) УДК 532.14(0SS.8) (72) Авторы изобретения

А. Н. Ильин, В. И. Колтунов, Ю. И. Мячин и В. М. Никитенко

Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт научного приборостроения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, в химической, пищевой, аккумуляторной промышленности для измерения плотности истинных растворов, суспензий и эмульсий, в том числе при жестких условиях эксплуатации (сильные электрические и магнитные поля, высокая температура, агрессивная среда и т. п.).

Известны устройства для измерения плот- 10 ности жидкости, в основе работы которых лежит пневмометрический метод,. т. е. измерение давления, соответствующего столбу жидкости постоянной высоты и переменной плотности. Мерой плотности является разность 15 давлений в двух трубках, погруженных на разную глубину в исследуемую жидкость (на расстоянии, равном базе устройства) при пропускании через них газа.

Во всех устройствах такого типа мини- 20 мальному значению плотности исследуемой жидкости соответствует начальный (балластный) перепад давления. Этот начальный (балластный) перепад давления приводит к сдвигу рабочего участка шкалы измерительного 25 преобразователя (дифманометра), увеличи 2 вая тем самым погрешность измерения в—

Ят раз, где ni — рабочий участок шкалы, я2 — вся шкала. 30

Для того чтобы избавиться от этой составляющей погрешности, необходимо компенсировать балластное давление.

Известно устройство для измерения плотности, в котором компенсация балластного давления осуществляется в системе измерителя перепада давления (1). Устройство содержит две пьезометрические трубки, погруженные в трубопровод, систему питания трубок воздухом, состоящую из измерительных сосудов с зажимами. В качестве измерителя перепада давления применен частичный однотрубный жидкостный прибор с участком вертикальной трубки и наклонным участком, где нанесена шкала прибора, причем вертикальным участком трубки манометра компенсируется перепад давления, соответствующий минимальному значению плотности данного измерительного диапазона.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является устройство для измерения плотности с компенсацией балластного давления (2). Устройство состоит из .основного сосуда с контролируемой жидкостью и двумя погруженными на разную глубину измерительными пьезометрическими трубками и компенсатора балластного давления, заполненного эталонной жидкостью, в которую опущена пьезометрическая трубка на глубину, соответствующую величине бал540197

10 рмин Я ЛН+(1 Ql — g2 Q2 О; (2)

35 рмакс Я Н+51 Ql 2 92= макс» где ластного давления. Питание короткой измерительной пьезометрической трубки осуществляется газом, проходящим через эталонную жидкость, а длинной — от пневматической системы питания. Дифманометр включен между трубкой компенсатора балластного давления и длинной измерительной пьезометрической трубкой.

Однако этот прибор имеет сложную систему компенсации балластного давления. Недостатком его является также наличие пульсационной составляющей погрешности, возникающей в процессе образования и отрыва пузырьков газа от нижних торцов измерительных трубок и трубки компенсатора. Влияние пульсационной составляющей особенно велико при малых значениях измеряемого перепада давления, т. е. при минимальных значениях плотности.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет уменьшения пульсационной составляющей погрешности и компенсации балластного давления.

Это достигается тем, что пьезометрические измерительные трубки имеют два отверстия, центры которых расположены на расстояниях

h ) >»г) (1)

Р„и„t 1 Рмин г от нижних срезов трубок, причем расстояние между центрами отверстий ЛН выбрано из соотношений

31, 4 — гидравлические сопротивления отверстий; г1, r2 — радиусы отверстий;

Q1, Q2 — расходы газа через отверстия;

ЛРмакс разность давлений, соответствующая диапазону измеряемых плотностей;

Рмин> Рмакс — МИНИМаЛЬНОЕ И МаКСИмаЛЬНОЕ значения плотности; о — коэффициент поверхностного натяжения жидкости;

g — ускорение силы тяжести.

Устройство состоит из двух пьезометрических измерительных трубок 1 с отверстиями

2 и двух штуцеров 3 для соединения трубок с дифференц|иальным манометром 4 и системы пневматического питания 5.

Газ от источника пневматического питания

5 поступает в измерительные трубки 1 и выходит через отверстия 2.

Выполнение соотношения (2) обеспечивает такое положение границы раздела «жидкость — газ» в пьезометрических трубках, что

60 при минимальном значении плотности исследуемой жидкости эта граница в обеих измерительных трубках находится на одинаковом уровне и соответствует нулевому перепаду давлений, т. е. отсутствию балластного давления. С увеличением плотности, при сохранении постоянного расхода газа, положение границы раздела в измерительных трубках, согласно выражениям (1) и (2), будет изменяться неодинаково и таким образом, что разность давлений будет пропорциональна

Рмик В СООТВеТСТВНН С ВЫражЕНИЕМ

>P= (р — рм„) .g ЛН, где р — значение измеряемой плотности.

Сигнал с измерительных трубок (разность давлений) поступает на дифманометр 4, который в этом случае используется в пределах всей шкалы.

Формула изобретения

Устройство для измерения плотности жидкости, содержащее две пьезометрические измерительные трубки, погруженные в исследуемую жидкость, дифференциальный манометр и цепь пневматического питания, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увеличения точности измерения за счет уменьшения пульсационной составляющей погрешности и компенсации балластного давления, пьезометрические измерительные трубки имеют два отверстия, центры которых расположены на расстояниях

h ), h ) (1)

Рмин К rl Рмин Ог от нижних срезов трубок, причем расстояниа между центрами отверстий ЛН выбрано и соотношений

pMHH g I-1++31 Ql 52 Q2 В рмакс g 1 Н+ 31 >«1 42 Q2 — Л" макс> где 1, (2 — гидравлические сопротивления;

r1, r2 — радиусы отверстий;

Q1, Q2 — расходы газа через отверстия;

ЬРмакс разность давлений, соответствующая диапазону измеряемых плотностей;

Рмик, Рмакс — MHHHMBJIbHOB И МаКСИмаЛЬНОЕ значения плотности;

o — коэффициент поверхностного натяжения жидкости;

g — ускорение силы тяжести.

Источники информац ии, принятые во внимание при экспертизе:

1. Глыбин И. П., «Автоматические плотномеры», Киев, Техника, 1965 r., стр. 65 .

2. Глыбин И. П., «Автоматические плотномеры», Киев, Техника, 1965 г., стр. 79.

540197

Составитель Л. Свешникова

Редактор Т. Иванова

Техред В. Рыбалова

Корректор Л. Денискина

Заказ 1071/7 Изд. № 33 Тираж 1106 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2