Ареометр полного погружения

 

№ 61780

Класс 421, 1а

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О. Г. Канцельсон и Н. Я. Фест

АРЕОМЕТР ПОЛНОГО ПОГРУЖЕНИЯ

Заявлено 27 сентяоря 1940 г. за № 35590 в Народный Комиссариат химической промышленности СССР

Предлагаемый ареометр принадлежит к типу ареометров полного погружения, в которых весь поплавок находится под у.ровнем жидкости.

Устройство это позволяет измерять плотность жидкости как на месте, так и на расстоянии, а также автоматически компенсировать влияние изменений температуры жидкости на плотность, т. е. иметь на шкале приемного прибора деления, соответствующие плотности, приведенной к нормальной температуре.

На фиг. 1 показана электрическая схема предлагаемого ареометра; на фиг. 2 — его конструктивная схема; на фиг. 3 изображена электрическая схема устройства в другой форме выполнения.

Электрическая схема устройства заключает в себе питающий трансформатор 8 с двумя вторичными обмотками, из которых одна служит для питания цепи накала усилительной лампы 1, а другая — для питания ее анодной цепи. в которую включены фотоэлемент 2; соленоид 4, миллиамперметр 5 и конденсатор б.

Жидкость, подлежащая измереншо, поступает через трубу 7 в две труоки 8 и 9 и далее в цилиндрический сосуд 10 внутри которого находится стеклянный поплавок II, целиком погруженный в жидкость. В нижней части поплавка помещен сердечник 12 из трансформаторного железа, а в верхней части установлена непрозрачная трубка 18, служащая экраном для светового потока, излучаемого лампой 14.

Если экран 18 не заслоняет света, то свет проходит через стенки сосуда 10 и попадает через щель 15 на фотоэлемент 2. Если поплавок 11 находится в таком положении, что экран частично заслоняет световой поток и фотоэлемент 2 слабо освещен, то через лампу 1 и соленоид 4 проходит ток, создающий определенное тяговое усилие, действующее на железный сердечник 12. Это усилие заставляет сердечник вместе с поплавком глубже погрузиться внутрь соленоида 4, экран тогда передвигается ниже, в результате чего через щель 15 попадает больцгий световой поток.

Увеличение светового потока на фотоэлемент вызывает уменьшение анодпого тока лампы 1 и уменьшение тягового усилия соленоида 4. В результате могут возникнуть качания поплавка 11 с определенной № 6!780 амплитудой или же поплавок может стать в такое положение, когда тяговое усилие уравновесится выталкивающей силой жидкости.

Благодаря значительному демпфирующему действию жидкости колебания поплавка 11 практически всегда затухают и поплавок приходит в состояние устойчивого равновесия внутри жидкости. При изменении плотности жидкости, например в случае ее увеличения, поплавок переходит автоматически в другое положение, заслоняя свет, падающий на фотоэлемент 2, до тех пор, пока сила анодного тока лампы 1 возрастает, не создаст такого тягового усилия соленоида 4, которое компенсирует выталкивающую силу жидкости.

Мерой плотности в данном устройстве служит измеряемая обычным миллиамперметром сила тока в соленоиде 4, устанавливающаяся автоматически в зависимости от плотности жидкости. Колебания напряжения питания, изменение параметров усилитечьной лампы 1, изменение характеристики фотоэлемента 2 и изменение накала осветительной лампы 14 совершенно не сказываются на работе схемы.

Происходит это по следующей причине. Если рассмотреть тяговую характеристику соленоида 4, то можно заметить, что в определенной области, длина которой определяется длиной соленоида (несколько сантиметров), тяговое усилие соленоида остается неизменным. Работа устройства совершается так, что конец железного сердечника 12 находится именно в этой области. При изменении плотности жидкости поплавок ареометра перейдет в новое положение и измерительный прибор 5

:в цепи соленоида 4 покажет другую силу тока, при которой тяговое усилие соленоида 4 будет равно изменившейся выталкивающей силе жидкости. Если же изменится не плотность, а любой электрический параметр схемы, например напряжение, то сила тока, показываемая измерительным прибором, не изменится.

Для объяснения этого явления допустим, что напряжение питания схемы изменилось, например увеличилось. Вначале этодолжно вызвать увеличение силы тока, протекающего через соленоид 4, которое однако вызовет перемещение железного сердечника 12 и ареометра книзу, увеличение освещенности фотоэлемента 2 и ослабление анодного типа. При этом сила тока должна будет достичь прежней величины, т. е. величины силы тока до повышения напряжения, так как плотность жидкости и вытекающая ее сила не изменились, а равновесие возможно лишь при равенстве тягового усилия соленоида 4 и выталкивающей силы жидости.

Таким образом при изменении напряжения питания поплавок 11 перейдет в другое положение и автоматически скомпенсирует увеличение напряжения тем, что увеличит освещенность фотоэлемента 2 и не позволит увеличиться силе тока, протекающей через соленоид 4. Точно такие же действия вызывает любое изменение параметров электрической схемы.

Шкала ареометра по плотности наносится на шкале миллиамперметра 5: при соблюдении определенных условий она практически линейна. Для получения линейной шкалы необходимо, чтобы железный сердечник 12, входящий в соленоид 4, был насыщен. В этом случае тяговое усилие соленоида 4 пропорционально не квадрату силы тока, как обычно, а первой степени силы тока.

В предлагаемом ареометре автоматическая температурная компенсация может быть осуществлена электрическим путем, так как здесь имеется для этого основное условие, а именно линейное соотношение между отклонением стрелки измерительного прибора и плотностью жидкости. Схема устройства фотоэлектрического ареометра с компенсацией изменения глотности жидкости под влиянием изменения температуры № 61780 показана на фиг. 3. Эта схема отличается от схемы фиг. 1 наличием моста, одним из плеч которого служит термометр сопротивления.

Допустим, что плотность жидкости, контролируемая фотоэлектрическим ареометром, изменилась, например уменьшилась под влиянием увеличения температуры жидкости. Это уменьшение плотности, как было показано выше, автоматически вызовет соответствующее уменьшение силы анодного тока, протекающего по активному сопротивлению К„ включенному в анодную цепь усилительной лампы 1. Уменьшение падения напряжения на сопротивлении Р, вызовет уменьшение силы тока, протекающего через гальванометр 5à. При этом стрелка гальванометра должна будет отклониться, например, вправо. В то же время, однако, увеличится сопротивление электрического термометра 1б, измеряющего температуру жидкости. Это даст изменение силы тока в диагонали моста, куда включен гальванометр 5а.

Под действием изменения тока в диагонали стрелка гальванометра должна будет отклониться в противоположную сторону (влево). Если же стрелка останется на прежнем месте, то это будет свидетельствовать о наличии компенсации изменений температуры (при изменении плотности жидкости под влиянием изменения температуры жидкости стрелка указывающего прибора не отклоняется).

Предмет изобретения

l. Лреометр полного погружения, о т 7 и ч а ю шийся тем, что для компенсации усилия, выталкивающего поплавок из жидкости, поплавок снабжен в нижней части сердечником соленоида, включенного в электрическую цепь, в которой сила тока регулируется в зависимости от перемещений поплавка в жидкости.

2. Форма выполнения ареометра по п. 1, отличающаяся тем. что поплавок снабжен в верхней части экраном. который прн перемещении поплавка изменяет освещение фотоэлемента, управляющего регулированием силы тока в цепи соленоида в зависимости от перемещений поплавка в жидкости.

3. В ареометре по пп. 1 и 2 применение включенного в цепь соленоида электроизмерительного прибора, служащего для указания плотности жидкости.

4. Форма выполнения ареометра по пп. 1 — 3, отличающаяся тем, что в цепь электроизмерительного прибора включен термометр сопротивления, измеряющий температуру жидкости и служащий для компенсации влияния этой температуры на показания электроизмерительного прибора.

Подп. к печ. 30/1 — 62 г

Зак. 113/9

Формат бум. 70 к, 108 / в

Тираж 200

ЦБТИ при Комитете по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, М. Черкасский пер., д. 2/6

Объем 0,44 изд. л.

Hei з э .оп

Типография, пр. Сапунова, 2.

Редактор А. П. Бидевкии Тсхред А. А. Кудрявицкая Корректор Э. И. Спирина