Рефрактометр

 

ОП ИСАН И Е(п)8ИИ5

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКЬМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Веюе Оеввтеких

Сециалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.01.79 (21) 2711415/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (51) Ч. Кл.

G 01 N 21/43

ГесударстееииыМ кемитет

СССР ле делам изебресеиий и аткрытий (53) УДК 535.322.4 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Г. В. Майсурадзе, T. Ш, Шотниашвили и Г. Я. Гивиашвили

Научно-исследовательский институт автоматизации производственных процессов в промышленности (54) РЕФРАКТОМЕТР

Изобретение относится к технике измерения показателя преломления мутных непрозрачных сред, в частности к рефрактометрам критического угла полного внутреннего отражения, и предназначено для непрерывного измерения концентраций протекающих густых и горячих технологических жидкостей типа шлихты. Изобретение может быть использовано на предприятиях легкой, химической и пищевой промышлен- 10 ности.

Известен рефрактометр, содержащий источник света, коллиматор, измерительную призму, проточную кювету в виде трубки круглого сечения и приемник отраженного 15 света (1).

Наиболее близким техническим решением к изобретению является рефрактометр, содержащий источник света, коллиматор, измерительную призму в виде усеченного 20 конуса, проточную кювету в виде трубки с круглым отверстием для измерительной призмы и цилиндрическими патрубками на концах и приемник отраженного света.

Рефрактометр предназначен для измерения 25 концентрации непрерывного потока жидкости (2).

К недостаткам этого рефрактометра относится то, что в случае контролирования вязкой среды жидкость во время прохож- 50 дения по кювете создает неподвижный пограничный слой у поверхности измерительной призмы и отдельные неподвижные участки жидкости внутри кюветы, у ее стенок. В результате происходит образование пленки и налипание сгустков жидкости на призме и на внутренних стенках кюветы, из-за чего возникают значительные искажения результатов измерения. Для устранения сгустков предусмотрена промывная система, которая также вносит погрешности из-за того, что промывная жидкость примешивается в контролируемую среду.

Необходимость проведения периодической промывки требует наличия специальной электрической схемы управления работой рефрактометра, что усложняет конструкцию и оослуживание прибора. Кроме того, расположение измерительной части рефрактометра в непосредственной близости с горячей контролируемой средой вызывает нагрев фотоэлементов, что также влечет за собой искажение результатов измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Для этого в известном рефрактометре трубка выполнена дугообразной и имеет овальное сечение, диаметр патрубков превышает ширину кюветы. а конструктивные

811116

15 (2) (3) (4) 3

11араметрь1 кюветы определены соотношением — = 0,46—

Р v где 1 — длина кюветы; с — периметр поперечного сечения кюветы; г — площадь поперечного сечения кюветы;

Q — номинальный расход исследуемой жидкости через кювету;

v — кинематическая вязкость исследуемой жидкости.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема измерительной части рефрактометра с кюветой, разрез; на фиг. 2 — вид кюветы со стороны рефрактометра, Измерительная часть рефрактометра включает источник света 1, направляющий пучок лучей через коллиматор 2, зеркало

3 и измерительную призму 4 на поверхность раздела 5. Зеркало 6 служит для направления отраженного пучка лучей на детекторы 7. Проточная измерительная кювета

8 представляет собой плоско-овальную дугоооразную трубку 9 с прямолинейным участком в центральной части и цилиндрическими патрубками 10 и 11 на концах.

Призма 4 установлена,в торцовой части тубуса 12, с помощью которого обеспечивается удаление электрической измерительной части рефрактометра от кюветы. Это необходимо для предотвращения влияния температуры измеряемой среды на рабочую характеристику фотоэлементов, в итоге ухудшается точность показаний прибора. В центральной части трубки 9 имеется отверстие 13, в которое вставляется призма 4, Форма кюветы обусловлена необходимостью избежать застоя жидкости у ее внутренних стенок и предотвратить появление пленки или сгустков контролируемой жидкости на измерительной поверхности призмы, Из гидравлики известно, что при переходе потока жидкости из резервуара или трубы с ббльшим сечением в трубу с меньшим сечением поток на входном участке будет двигаться с одинаковой скоростью по всему сечению. Это предотвращает застой частиц жидкости у стенок трубопровода, свойственный ламинарному движению жидкости с параболическим распределением скоростей.

Рабочая часть кюветы выполнена с меньшим поперечным сечением, чем ее входной и выходной патрубки, с тем, чтобы контролируемая жидкость двигалась в нужном режиме.

Кювета имеет плоско-овальное сечение, что вызвано необходимостью увеличения площади соприкосновения призмы с потоком измеряемой жидкости.

4

Дугообразйая форма кюйеть1 обеспечивает плавный подвод жидкости к измерительной поверхности призмы.

Длина-входного участка трубопровода, на котором движение потока жидкости происходит с равномерной скоростью по всему сечению, определяется по формуле

L = 0,02875 где V — средняя скорость жидкости;

d — диаметр поперечного сечения трубопровода;

v — кинематическая вязкость жидкокости;

V определяется по формуле

y Q. б где Q — расход жидкости;

Ь вЂ” поперечное сечение трубопровода.

Поскольку кювета имеет некруглое сечение, ее диаметр определяется по величине гидравлического радиуса R.

d =4R где С вЂ” периметр поперечного сечения.

С учетом выражений (2), (3) и (4) из (1) получим окончательную формулу для определения конструктивных параметров кюветы в зависимости от номинального расхода измеряемой жидкости через кювету — = 0,46— (5) Призма данного рефрактометра выполнена в форме сферического сегмента и усеченным конусом в основании. Коническая часть призмы обеспечивает ее надежное уплотнение в отверстии кюветы и плавный переход от внутренней поверхности кюветы к измерительной поверхности призмы.

Сферическая часть призмы устраняет возможные отклонения от точной ориентации при установке призмы, так как угол падения пучка лучей на сферическую поверхность призмы не зависит от ее положения.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток от источника 1 через коллиматор 2 и зеркало 3 направляется на находящуюся в кювете 8 измерительную поверхность 5 призмы 4. Отраженный от поверхности призмы пучок лучей с помощью зеркала 6 направляется на детектор 7.

Контролируемая жидкость, переходя из трубопровода с технологической жидкостью (на чертеже не показан) через входной патрубок 10 в узкую плоско-овальную трубку

9, создает поток, в котором все частицы движутся с одинаковой скоростью. Это предотвращает застой и образование пленки илп

8И 115

Формула изобретения

Руа /

Составитель Н. Гусева

Техред О. Павлова

Редактор О. Филиппова

Корректор А. Степанова

Заказ 368/17 Изд. № 184 Тираж 915 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 1К-35, Раушская нао., д. 4/5 типографии, пр. Сапунова, 2 сгустков на измерительной поверхности 5 призмы 4, находящейся внутри кюветы.

Одновременно обеспечивается непрерывное омывание и самоочистка поверхности призмы. 5

Данная конструкция рефрактометра обеспечивает повышенную точность измерений и не требует наличия промывной системы и системы охлаждения. В результате отпадает необходимость периодической чист- 10 ки прибора.

Рефрактометр, содержащий источник све- 15 та, коллиматор, измерительную призму в виде усеченного конуса, проточную кювету в виде трубки с круглым отверстием для измерительной призмы и цилиндрическими патрубками на концах и приемник отра- 20 женного света, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, трубка выполнена дугообразной и имеет овальное сечение, диаметр патрубков превышает ширину кюветы, а конструктивные параметры кюветы определены соотношением — = 0,46—

Р где l — длина кюветы; с — периметр поперечного сечения кюветы;

F — площадь поперечного сечения кюветы;

Q — номинальный расход исследуемой жидкости через кювету;

v — кинематическая вязкость исследуемой жидкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СШЛ № 2807976, кл. 356 — 136, опубл. 1957.

2. Патент США № 3628867, кл. 356 — 136, опубл. 1971 (прототип).