Поплавковый плотномер

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИ:КОМУ СВИ ВИДЬСТВУ

Союз Советскня

Социалистическик

Республик 308911 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 2905.79 (21) 2772552/18-25

Р1)М. К.з с присоединением заявки Йо

G 0i и 9/10

Гвеуяарственный кюмнтет

СССР

so делам. нзобретеннй н вткрытнй (23) Приоритет

Опубликовано 2813231. Бюллетень ЙВ 8

Дата опубликования описания 280281 (53) УДК 532.141 (088. 8) (72) Автор изобретения

Г. Г. Иванов (73) Заявитель (54 ) ПОПЛАВКОВЫЙ ПЛОТНОИЕР

Изобретение относится к приборостроению, а именно к автоматическим приборам для измерения плотности жидкостей, и может быть применено в системах автоматизации в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен плотномер с корпусом, образующим проточную камеру, в которой находится поплавок, закрепленный на конце рычага. Другой конец рыча га закреплен на шарнирной опоре.

На рычаге между поплавком и опорой имеется груз, уравновешивакиций выталкивакщую силу, действующую на поплавок. уравновешивающий груз имеет воэможность автоматически перемещаться в ту или другую сторону от оси опоры с помощью винта, вращаемого через магнитную муфту электродвига- 26 телем. Его включение для вращения в ту или другую сторону осуществляется с помощью магнитного реле при отклонении рычага с поплавком от нейтрального положения в соответст- 25 вуюцую сторону. Ось электродвигателя соединена с показывающим механизмом, по которому судят о плотности протекающей в полости плотномера жидкос-. ти (1). 30

Недостатком известного устройства является его взрыво-. и пожароопасность в связи с использованием электрических цепей.

Наиболее близкий к предлагаемому плотномер, содержащий входной и выходной штуцеры, корпус в виде проточной камеры с расположенным в ней поплавком, закрепленным на одном конце рычага, шарнирно соединенного с корпусом, второй конец которого соединен с преобразователем усилиедавление, а его выход соединен с пневматическим усилителем мощности. Иэ внутренней полости корпуса плотномера выход рычага наружу осуществляется с помощью сильфонного разделителя сред. Выталкивающая сила поплавка пропорциональна плотности жидкости в полости плотномера и объему поплавка. Эта сила посредством рычага, проходящего через разделительный сильфон, передается на преобразователь усилие-давление, сигнал которого. повторяется усилителем мощности и является выходным сигналом, пропорциональным плотности измеряемой жидкости f23 .

-Недостатком известного устройства является значительная погрешность

808911 от избыточного давления измеряемой жидкости.

Повышение давления вызывает усилие на разделительном сильфоне, которое частично передается на рычаг и вызывает погрешность измерения.

Этот недостаток не позволяет применять известное устройство для измерения плотности жидкости под высоким давлением (например, сжиженных, газов под давлением 50-100 кгс/см ).

Ф

Известнре устройство имеет недостаточно высокую точность измерения вследствие сил упругости разделительного сильфона и сил трения на шарнирной опоре рычага.

Цель изобретения — расширение области применения и повышение точности измерения.

Для достижения указанной цели плотномер, содержащий входной и выходной штуцеры, корпус, в виде проточ-20 ной камеры с расположенным в ней поплавком, разделенным на две полости, н пневматический усилитель мощности, снабжен трубчатыми подвесками, выполненньюии в виде спиралей, одни концы которых закреплены на поплавке снизу и сверху, а другие - в корпусе, Н-образной трубкой с регулирующим элементом объемного вытеснения, пневматическими индикатором уровня жидкости и усилителем давления, а также капиллярной трубкой, пропущенной через одну из трубчатых подвесок и соединяющей с атмосферой внутренние полости поплавка. При этом нижняя часть верхней полости поплавка связана трубчатой подвеской с концом V-образной трубки, а нижняя часть нижней его полости — c индикатором уровня, выход которого связан с другим концом Н-образной трубки и входом усили- 40 теля давления, выход которого соединен с пневматическим усилителем мощности

На фиг. 1 изображен предлагаемый плотномер, на фиг. 2 — разрез А-A 4S на фиг. 1.

Устройство содержит входной и выходной штуцеры 1, корпус 2, поплавок 3, пневматический усилитель 4 мощности, две трубчатые гибкие под- Щ .вески 5 поплавка 3 в виде спиралей, . Н-образную трубку 6 с регулирующим элементом 7 объЕмного вытеснения, пневматический усилитель 10 давления, капиллярную трубкУ 11, перегородку 55

12 поплавка 3, канал 13, сообщающий верх двух частей поплавка 3 между . собой, и шкалу 14.

Плотномер работает следующим образом.

Поплавок 3 погружен в измеряемую 40 жидкость и плавает в ней в режиме

Нулевой плавучести. Гибкие трубчатые подвески 5 обеспечивают свободное перемещение поплавка, 3 вдоль вертикальной оси корпуса ареаметра 2 и в 65 то же время центрируют его с этой осью. Пулевая плавучесть поплавка 3 обеспечивается за счет жидкости, вытесняемой из Н-образной трубки 6 в верхнюю полость поплавка 3. Отклонение нулевой плавучести поплавка определяется посредством пневматического индикатора 8 уровня жидкости, связанного гибкой трубчатой подвеской 5 с нижней полостью поплавка 3, которая частично заполнена жидкостью. Уровень этой жидкости по принципу сообщающихся сосудов поддерживается на уровне в поплавке 3 и в пневматическом индикаторе 8 уровня. Открытая площадь жидкости в поплавке в десятки раз больше открытой площади жидкости в пневматическом индикаторе уровня.

Это обеспечивает, при изменении положения поплавка, изменение уровня жидкости в пневматическом индикаторе уровня на величину, близкую к rIepeMeщению поплавка а и 5н и э)) зu

) где gh — изменение уровня в индикаторе уровня; дh„ - перемещение поплавка;

S — открытая площадь жидкости в индикаторе уровня;

S — открытая площадь жидкости в поплавке.

Всплытие поплавка 3 под действием гидростатической выталкивающей силы повышает уровень жидкости в пневматическом индикаторе 8 уровня, который преобразует этот сигнал,в пропорциональное увеличение давления на выходе. Это давление поступает на конец Н-образной трубки и вытесняет иэ нее жидкость в верхнюю полость поплавка. При этом вес поплавка увеличивается за счет протока вытесненной жидкости и достигает значения, при котором начинается его погружение. В процессе погружения поплавка уровень жидкости в индикаторе уровня уменьшается и уменьшается давление на его выходе. За счет давления гидростатического столба жидкости от разности уровней жидкости в верхней части поплавка и в конце Н-образной трубки происходит вытеснение жидкости иэ поплавка в зту трубку и изменение уровня в ней до значения, соответствующего входному, давлению.

Описанный процесс приводит к установлению нулевой плавучести поплавка 3, а изменение плотности анализируемой жидкости, соответствующее изменению количества жидкости в Н-образной трубке 6, уровня в ней и величины давления на ее конце. Это давление усиливается усилителем 10 давления до давления, находящегося в диапазоне значений стандартного пневматического сигнала 0,2-1 кгс/см.

Величина этого давления повторяется

8089 11

Плотности жидкости, измеряемой в ареометре, можно также отсчитывать по уровню в Ч-образной трубке 6 на шкале 14 к о где h — разность уровней уравновешивающей жидкости в поплавке и V-образной трубке.

Регулирующий элемент 7 объемного вытеснения позволяет настроить шкалы

35 усилителем 4 мощности и является выходным сигналом плотномера

«к

Р= — 1,ч j-w-(v -чр-VT)Уе)

5т ю где Р— давление на выходе плотномера; 5

К вЂ . коэффициент усиления усилителя 10 давления, S> — площадь проходного сечения

Ч-образной трубки, V — объем, вытесняемый поплавком, !О плотность анализируемой жидкости, m — вес поплавка 3 без уравно вешивающей жидкости, Ч вЂ” полный объем уравновешивающей жидкости, Ч вЂ” объем уравновешивающей жидкости в регулирующем элементе 7;

VT — объем уравновешивающей жидкости в Н-образной трубке при нулевом входном пневматическом сигнале; плотность уравновешивающей жидкости.

25 ареометра на заданную величину плотности измеряемой жидкости.

Формула изобретения

Поплавковый плотномер, содержащий входной и выходной штуцеры, корпус в виде проточной камеры с расположенным в ней поплавком, разделенным на две полости, и пневматический усилитель мощности, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности измерения, он снабжен трубчатым подвесками, выполненными в виде спиралей, одни концы которых закреплены на поплавке снизу и сверху а другие — в корпусе, V -образной трубкой с регулирующим элементом объемного вытеснения, пневматическиьв индикатором уровня жидкости и усилителем давления, а также капиллярной трубкой, пропущенной через одну из трубчатых подвесок и .соединяющей с атмосферой внутренние полости поплавка, при этом нижняя часть верхней полости поплавка связана трубчатой подвеской с концом Ч -образной трубки, а нижняя часть нижней его полости — с индикатором уровня, выход которого связан с другим концом Ч -образной трубки и входом усилителя давления, выход которого соединен с пневматическим усилителем мощности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CftlA М 2727392, кл. 73-452, 1968.

2. Патент США Р 2459542, кл. 73-452, 1964 (прототи ).

808911

Составитель Л.Свешникова

Редактор Е.Спиридонова Техред Л.Пекарь Корректор Л.Иван

»» ««

Заказ 400/45 Тираж 918 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иоскэа, 2L -35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4