Устройство для измерения плотности жидких сред

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик р >748185 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 241L77 (21) 2547618/18-25 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 150780. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 2007.80 (51)М. Кл.2

G 01 N 9/22

Государственный комитет

СССР но лелам изобретений и открытий (53) УДК 532 ° 14 (088, 8) (72) Авторы изобретения

В, Б, Никитский, В. С. Глухов и B Т. Пасиченко (71) Заявитель

rpo3HeHcKoe наУчно-производственное объединение Промавтоматика (5 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ

ЖИДКИХ СРЕД

Из обретение отн оситс я к прибораМ . технологического контроля непрерывного действия, предназначенным для определения плотности жидкостей в аппаратах, к которым предъявляютс я высокие требования в части стерильности, например в ферментерах, и может найти применение в технологических установках микробиологической, химико-фармацевтической, пищевой, медицинской и других отраслях промтшленн ости, а также в лабораторных установках для получения витаминных препаратов, ферментов и средств защиты растейий, Известно устройство для измерения плотности жидк ос ти, с одержащее корпус, поплавок с IIocTQRHHblM магнитом, систему уравновешивания веса, следящую систему и установленный под поплавком в потоке контролируемой жидкости постоянный магнит центровки и грубой температурной коррекции, Недостатками этого устройства яв- 25 ляются невысокая точность и чувствительностьт а также неширокий диапазон измеряемых величин (1)

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является усттзой ство, состоящее иэ проточного корпуса, внутри к оторого раэ мешен магнит термокомпенсации, поплав ок полного погружения со стержневым постоянным магнитом, катушки силовой термокомпенсации, датчика перемещения поплавка и измерительной схемы.

Недостатком этого устройства является невозможность испельэования его для измерения плотности стерильных жидких сред: культуральной жидкости, питательного раствора и т,п, конструктивные особенности плотномера не могут обеспечить проведения качественной стерилизации самого прибора и аппарата, где он установлен, так как после слива анализируемой среды из измерительного сосуда плотномера и отключения систеьи автоматического регулирования положения поплавка последний, стремясь эан ять устойчивое равновесие, . притянется к одному из магнитов системы термокомпенсации, в результате чего неизбежно в местах соприкосновения поплавка со стенками сосуда возникнут нестерилизуемте зоны, в которых мает сохраниться бактериальная среда-источник инфекции, система термокомпенсацки

748185 будет нечувствительной в узком диапазоне изменения температур жидкой среды, Кроме того система астатического вывешивания поплавка в плотномере очень чувствительна к вращательным потокам жидкости в горизонтальной плоскости измерительного сосуда.

При динамическ ом в оздейств ии вихревого потока на поплавок система вывешивания легко выйдет из равновесия„ что приведет к потере работоспособности плотномера (2) .

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства, Цель достигается тем, чта в пред» лагаемом устройстве магнит термокомпенсации установлен над поплавком и обращен одноименным полюсом к магниту поплавка, против опаложный конец которого обращен к одноименному полюсу катушки силовой компенсации, при этом поплавок закреплен в корпусе 20 при помощи пластины.

На чертеже схематично Изображено устройство плотномера, Устройство для измерения платнос — 25 ти жидких сред состоит из проточного корпуса 1, внутри которого с помощью плоского упругого элемента 2 (пластинчатой пружины, например), расположеннога параллельно горизонтальной )() плоскости, укреплен пустотелый шарообразный поплавок 3 полного погру>кения с установленным внутри симметрична вертикальной оси стержневым постоянным магнитом 4. Сверху над поп- 35 лавкам на корпусе жестко закреплен па одной оси с магнитом 4 постоянный магнит 5 „имеющий большой отрицательный температурный коэффициент магнит- ной индукции (магнит термокампенсации) снизу под поплавком на корпусе 1 в одном кожухе 6 укреплены катушка 7 силовой компенсации и датчик перемещения

8 поплавка (высокочастотная катушка в диэлектрическом слое} . Корпус 1, упругий .элемент 2, поплавок 3 и кожух 45 б выполнены из немагнитного каррозианнаго стойкого материала. Магнит 5 обращен к магниту 4 поплавка 3 одноименными полюсами, вз аимодействуя с ним (атталкивая его), удерживает поп- 5О лавок от перемещения вверх. В свою очередь, магнит 4 обращен одноименным полюсом к полюсу магнитного поля, создав аемого катушкой 7, что держивает его ат перемещения вниз.

Датчик 8 перемещения связан. последовательно через генератор 9 высокой частоты, усилитель 10 постоянного така, источник 11 питания, коммутатор

12 с катушкой 7 силовой компенсации, Для измерения силы тока в катушке силовой компенсации при изменении величины архимедовой силы предусмотрен измерительный прибор 13„

Устройство работает следующим об65 разом, Измеряемая среда протекает через корпус 1 устройства таким образом, что поплавок 3 и магнит 5 находятся полностью погруженными в нее. Поплавок выбирается па весу таким, чтобы у него была избыточная плавучесть в данной жидкой среде, От перемещения вверх его удерживает отталкивающая сила, в эзникающая между одноименными полюсами магнитов 4 и 5. Датчик

8 перемещения настраивается так, что положение поплавка в жидкости, имеющей концентрацию, соответствующую нижнеь г пределу измерения, принимается за нуль отсчета, и электрический сигнал на выходе генератора 9 рэвен нулю. При увеличении концентрации измеряемой жидкости и повышении ее плотности поплавок 3 под действием архимедовой силы начнет подниматься вверх, при этом изменится расстояние между нижней частью поплавка, являющейся экраном, и высокочастотной катушкой-датчиком 8 перемещения, Так как высокочастотная катушка взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита 4, то изменение расстояния между ними приведет к изменению добротности катушки 8, Датчик 8 перемеще-. ния, реагируя на это изменение, выдаст электрический сигнал, который после усиления в усилителе 10 тока, поступит в катушку 7 силовой компен сации в виде постоянного тока, Величину тока компенсации покажет прибор

13, Ток компенсации катушки 7 пропорционален выталкивающей архимедовой силе, а следовательно, плотности анализируемой жидкости или ее концентрации при нормальной температуре, Система температурной компенсации, примененная в предложенном устройстве, позволяет получить значение плотности исследуемой жидкости, приведенное к нормальной температуре. При изменении температуры жидкости, допустим при ее. повышении, плотность жидкости уменьшится что принедет к уменьшению архимедовой силы, выталкивающей поплавок. 3. Но на магнит 4 поплавка действует также отталкивающая сила верхнего магнита 5. Магнит

5 термокомпенсации, погруженный в контролируемую среду, воспринимает ее температуру и, обладая большим отрицательным коэффициентом магнитной индукции, изменяет тяговое усилие в сторону уменьшения, и тем самым начнет слабее отталкивать поплавок. Если равнодействующая этих двух сил в рабочем диапазоне температур равна нулю, то показания измерительного прибора 13 не будут зависеть от температуры. Зная по справочным данным температурный коз ффициен т т ягового усилия постояннЬго магнита и коэффициент изменения плотности от температуры контролируемой жидкости, можно рассчитать абсолютное началь748185 ное усилие отталкивания между магнитами 4 и 5, а также величину избыточной плавучести поплавка 3 °

При сливе технологической жидкости из корпуса 1 для его стерилизации поплавок 3, з акрепленный на упругом элементе 2, опустится до соприкосновения с верхней частью кожуха 6, что будет препятствовать проведению качественной стерилизации, Во избежание этого в катушку / силовой компенса ции на период стерилизации через коммутатор 12 подается сигнал постоянного тока, который создает в ней магнитное поле, взаимодействующее с одноименным полем магнита 4 поплавка 3, отталкивающее поплавок от кожуха 6, 15

Использование устройства для мик-. робиологических целей позволяет производить измерение плотности и концентрации стерильных сред без наруше- о ния стерильности, что сокращает расход дорогостоящих антисептических материалов, напрмер, формалина, щелочи и т„п., а также пара на проведе.ние дополнительной стерилизации, 25

Формула изобретения

Устройство для измерения плотности жидких сред, содержащее проточный корпус, внутри которого по вертикальной оси размещены магнит термокдмпенсации, поплавок полного погружения со стержневым постоянным магнитом, катушку Силовой компенсации, датчик перемещения поплавка и измерительную схему, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, магнит термокомпенсации установлен над поплавком и обращен одноименным полюсом к магниту поплавка, противоположный конец которого обращен к одноименному полюсу катушки силовой компенсации, при этом поплавок закреплен в корпусе при помощи пластины, расположенной горизонтально в диаметральной плоскости поплавка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

Р 389439, кл. G 01 N 9/22 1972, 2. Авторское свидетельство СССР

Р 431441 кл, G 01 N 27/72, 1973 °

ЦНИИПИ Заказ 4223/28

Тираж 1019 Подписное

Филиал ППП Патент, г.ужгород,ул.Проектная,4