Весоизмерительное устройство

 

Союз Советскии

Социалнстнческик

Республик

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<>898290 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 210580 (21) 2927599/18-25 с присоединением заявки ¹вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано 150182 Бюллетень HP 2

Дата опубликования описания 15. 01.82

)И) М. Кл.з

G N 9/10

Государственный комнтет

СССР по делам нзобретеннй н открытий ($3) УДК 531.42 (088.8) (72) Авторы изобретения

М.И.Политиков, M.C.Äàíèëoâ и Ю.Д.Жеребцов

Казахский филиал Всесоюзного научно-исследов института разведоч. ой геофизики (71) 3 а яв ит ель (54) ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОИСТВО

Изобретение относится к измерению физических свойств горных пород и руд и может быть использовано для определения их плотности при геолого-геофизических, инженерно-геологи-. ческих и геохимических исследованиях.

Известен денситоиетр Самсонова, измерение плотности горных пород и руд на котором производится путем взвешивания образца на специальных весах. Денситометр представляет со.бой циферблатные весы, шкала которых отградуирована в значениях плотности. Весы имеют равноплечное коромысло, способное вращаться относительно своей оси. На одном плече подвешивается образец, а на другом— уравновешивающий груз. Определение плотности осуществляется путем относительного взвешивания образца в воздухе и воде (1) .

Недостатком данного устройства является низкая производительность (до 100 образцов в смену) ввиду большого количества выполняемых вручную операций, а также низкая точность изиерений (0,02,...,0,1г/см) обусловленная техническим несовершенством измерительного устройства, включая неравноиерность отсчетной шкалы. Кроме того, для исключения систематических ошибок необходима . проверка устройства на эталонах не менее 2 -. 4 раз в сиену.

Известен также плотностномер горных пород и руд, содержащий датчик веса образца и датчик его объема, двухкоординатный делитель, автокомпенсатор и источник питания. В качестве датчиков в устройстве использованы противовесы Д.И.Менделеева, используеиые на весах ВЛКТ-500. для измерения плотности на этом устройстве, образец помещают в корзину и опускают до полного погружения в сосуд с водой так, чтобы он касался дна и стенок последнего. При этом отклонение датчика веса с цифровой матрицей пропорционально весу образца в воде, а отклонение датчика объема с отсчетныи окном, численно равное объему образца, пропорцио.нально весу воды, вытесненной образцом. Против отсчетного окна устанавливается значение цифровой матрицы предварительно повернутое оптичес- кой системой делителя иэ горизонтального положения в вертикальное, соответствующее плотности измеряемого образца. Данное значение плотности

898290

60 датчиком веса, блок установки нуля и Я с помощью отсчетного окна и оптической системы делителя проецируется на экран (2) .

Недостатками данного устройства являются необходимость учета систематических ошибок путем многократных (в течение рабочего дня) поверок на эталонных образцах. Кроме того, конструкция устройства в изготовлении сложна и легко подвержена механическим повреждениям, что ограничивает ее использование в полевых условиях.

Наиболее близким к предлагаемому является весоизмерительное устройство, в котором используется феррожидкость. Устройство содержит грузоприемный механизм, подвешенный на одном конце коромысла, опирающегося на опору, емкость с ферромагнитной яидкостью, поршень, погруженный в ферромагнитную жидкость и соединенный посредством штока с другим концом коромысла ограничитель, закрепленный на конце коромысла, связанным со штоком, датчик веса, установленный напротив ограничителя, электромагниты, размещенные над и под емкостью с ферромагнитной жидкостью, измерительный блок, один вход которого соединен с датчиком веса, блок установки нуля и преобразователь электрического тока (3).

K недостаткам данного устройства относится то, что оно предназначено для измерения только веса образца.

Весоизмерительное устройство может быть приспособлено и для измерения плотности. Однако это потребует усложнения устройства и снижения его производительности. В известном весоизмерительном устройстве свойства феррожидкости используются только для гашения (демпфирования) колебательных движений весоприемного приспособления и не предназначено для непосредственного определения массы образца.

Целью изобретения является повышение производительности и точности измерения плотности образцов горных пород и Руд °

Указанная цель достигается тем, что в весоизмерительное устройство, содержащее грузоприемный механизм, подвешенный на одном конце коромысла, опирающегося на опору, емкость с ферромагнитной жидкостью, поршень, погруженный в ферромагнитную жидкость и связанный посредством штока с другим концам коромысла, ограничитель, закрепленный на конце коромысла, связанном ео штоком, датчик веса, установленный напротив ограничителя, электромагниты, размещенные над и под емкостью с ферромагнитной жидкостью, измерительный блок, один вход которого соединен с

55 преобразователь электрического тока введены второй датчик веса, соединенный с преобразователем электрического тока, один выход которого подключен к электромагниту, расположенному над емкостью с ферромагнитной жидкостью, а второй выход - к измерительному блоку, и .второй преобразователь электрического тока, вход которого соединен с блоков установки нуля, а выходы соединены, соответственно, с измерительным блоком и электромагнитом, установленным под емкостью с ферромагнитной жидкостью.

Прибор работает на принципе использования силы выталкивания немагнитных веществ, возникающей в ферромагнитной жидкости под воздействием магнитного поля.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства, Плотностномер содержит грузоприемный механизм 1, подвешенное на конце коромысло 2, опирающееся на опору 3 . На другом плече коромысла установлены ограничитель 4, расположенный между датчиками веса 5 и 6.

На этом же плече коромысла 2 закреплен шток 7 с поршнем 8, изготовленные из немагнитных материалов. Последний помещен в заполненную ферромагнитной жидкостью 9 емкость 10, ниже и выше которой установлены электромагниты 11 и 12, соединенные с преобразователями 13 и 14. Датчик веса 5 подключен к измерительному блоку 15, другой вход которого подсоединен к преобразователю 13, соединенному с датчиком веса 6. Преобразователь 14 управляется блоком установки нуля 16 и соединен с измерительным блоком 15 и электромагнитом 12. Для измерения объема измеряемого образца, введена емкость 17, заполняемая водой.

Устройство; работает следующим образом.

При отсутствии образца в грузоприемном механизме 1 ограничитель 4 под действием веса штока 7 и поршня

8, давит на датчик 5 с силой, пропорциональной их весу. Последний вырабатывает электрический сигнал, который поступает в измерительный блок

15. С помощью блока установки нуля

16 запускается преобразователь 14, вырабатывающий электрический сигнал, который поступает в катушку электромагнита 12. Последний создает магнитное поле, пропорциональное силе давления на датчик 5, под действием которого в ферромагнитной жидкости

9 создаются силы выталкивания. Эти, силы, действуя на поршень 8 вертикально вверх, уравновешивают (балансируют) коромысло 2 относительно опоры 3.. Процесс балансировки считается законченным в тот момент, 898290

Формула изобретения когда на датчик 5 не действует сила давления ограничителя 4 и в измерительном блоке 15 показание индикатора равно нулю.

После того, как на грузоприемный механизм 1 кладут испытываемый образец, коромысло 2 поворачивается относительно опоры 3. по часовой стрелке, вследствие чего ограничитель 4 начнет давить на датчик 6 с силой, пропорциональной весу образца..Электрический сигнал от датчика 6 поступает через преобразователь 13 на катушку электромагнита 11„ который с помощью магнитного поля выталкивает поршень вниз, компенсируя тем самым вес образца. Мо- 15 мент такой компенсации фиксируется измерительным блоком 15. Аналогичная процедура осуществляется при внесении образца в сосуд 17. При этом образец не должен касаться стенок - 29 и дна этого сосуда.

Снятие значений показания измерительного блока 15, проградуирован- v ного в величины веса, при нервом и втором положении образца обеспечивается автоматически и позволяет вести расчет плотности по формуле

Рв р р л )см 3, В < где Pg - вес образца в воздухе; ЗО

P - вес образца в воде..

Ж предлагаемый принцип измерения плотности обеспечивает быстродейст- . вие за счет того, что уравновешивание веса образца происходит авто- 35 матически с одновременной фиксацией его величины. В этой связи, производительность зависит только от времени помещения образца в грузоприемный механизм (Отсчет Рв) и по 4 гружения его в воду путем подъема емкости (17) с водой (отсчет P ).

Такая процедура занимает не более 0,7,...,1,0глин времени совместно с вычислением значения плотности на малой 3BN, что в общей сложности 4S составит производительность труда

400 + 500 образцов в смену. Точность измерения плотности в этом устройстве определяется интенсивностью магнитного поля, создаваемого элект- 50 ромагнитами, которое является функцией силы тока. Величина последнего при современных технических средствах может быть легко измерена в тысячных долях ампера. .Соответствующее сочетание числа витков и точное определение пропускаемого по ним величины тока обеспечит получение чувствительности весоизмерительного устройства в пределах. тысячных долей грамма.

Весоизмерительное устройство, содержащее грузоприемный механизм, подвешенный на одном конце коромысла, опирающегося на,опору, емкость с ферромагнитной жидкостью, поршень, погруженный в ферромагнитную жидкость, и соединенный посредством штока с другим концом коромысла, ограничитель, закрепленный на конце коромысла, связанном со штоком, датчик веса, установленный напротив ограничителя, электромагниты, размещенные над и под .-емкостью с ферромагнитной жидкостью, измерительный блок, один вход которого соединен с датчиком веса, блок установки нуля и преобразователь электрического тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности и точности измерения плотности образцов горных пород и руд, в него введены второй датчик веса, соединенный с преобразователем электрического тока, один выход которого подключен к электромагниту, расположенному над емкостью с ферромагнитной жидкостью, а второй выход — к измерительному блоку, и второй преобразователь электрического тока, вход которого соединен с блоком установки нуля, а выходы соединены, соответственно, с измерительным блоком и электромагнитом, установленным под емкостью с ферромагнитной жидкостью.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 68416, кл. G 01 N 91/00, 1944.

2. Авторское свидетельство СССР

363897, кл. G 01 N 9/10, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР

9 501976, кл. 6 01 И 23/10, 1974 (прототип) .

ВНИИПИ Заказ 11938/59

Тираж 882 Подписное

Филиал ППП "Патент", r,Óæãoðoä, ул. Проектная, 4