CN216816368U - 高精度密度测量装置及气动浮力式连续化密度测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于测量设备技术领域，具体涉及一种高精度密度测量装置及气动浮力式连续化密度测量系统。所述高精度密度测量装置，用于检测待测液体的密度，包括水平测量舱、竖直测量舱、外平衡臂，以及压力转换器机构，通过将待测液体密度与基准密度液体之间密度的差值转化成位移数值，并测量位移数值的量，从而实现对液体密度进行测量。所述高精度密度测量装置的气动浮力式连续化密度测量系统，包括液体密度测量罐、高精度密度测量装置、高位罐，以及储液罐，通过将高位罐、高精度密度测量装置、液体密度测量罐、储液罐与待测液体形成流通回路，可以实现液体密度的不间断测量，便于对现有的设备进行改装。

Description

高精度密度测量装置及气动浮力式连续化密度测量系统

技术领域

本实用新型属于测量设备技术领域，具体涉及一种高精度密度测量装置及气动浮力式连续化密度测量系统。

背景技术

密度是液体化工产品重要的物理参数之一，通过测定密度可以区分化学组成相同而密度不同的物质，鉴定液体产品的纯度。液体密度测量涉及到石油、化工、建材、轻工、商检、医疗、贸易、国防以及科学研究等诸领域，应用十分广泛。

目前现有技术中，在密度测量方面质量流量计使用的比较广泛，但有下列不足之处：（1）传感器零点不稳定形成零点漂移，影响其精确度的进一步提高，使得许多型号仪表只得采用将总误差分为基本误差和零点不稳定度量两部分；（2）传感器不能用于测量低密度介质和低压气体；液体中含气量超过某一限制（按型号而异）会显着著影响测量值；（3）传感器对外界振动干扰较为敏感，为防止管道振动影响，大部分型号传感器的流量传感器安装固定要求较高；（4）不能用于储罐内物料的密度；（5）测量管内壁磨损腐蚀或沉积结垢会影响测量精确度，尤其对薄壁管测量管的传感器更为显着。

目前现有技术中，在液体密度的过程中需要将待测液体通入到密度测量仪中，不仅不方便，而且在测量时需要暂停待测液体、暂停反应设备，这样会影响生产，而且测量效率也不高。

基于此，本申请提供了一种具有较高测量精度的密度测量装置，通过将待测液体密度与基准密度液体之间密度的差值转化成位移数值，并测量位移数值的量，从而实现对液体密度进行测量，同时通过将高位罐、液体密度测量罐、储液罐与高精度密度测量装置联用，设计了一种气动式、浮力式连续化密度测量系统，可以实现液体密度的不间断测量，以期解决现有技术中存在的技术问题。

实用新型内容

本申请的目的是针对以上问题，本申请提供了一种具有较高测量精度的密度测量装置，通过将待测液体密度与基准密度液体之间密度的差值转化成位移数值，并测量位移数值的量，从而实现对液体密度进行测量。

本申请的另一个目的是将高位罐、液体密度测量罐、储液罐与高精度密度测量装置联用，提供一种气动浮力式连续化密度测量系统，通过将高位罐、高精度密度测量装置、液体密度测量罐、储液罐与待测液体形成流通回路，可以实现液体密度的不间断测量，同时通过将测量后的液体传送至储存罐中，可以实现液体测量后直接流回至原管路系统，便于对现有的设备进行改装。

基于上述目的，本实用新型采取如下技术方案：

一种高精度密度测量装置，用于检测待测液体的密度，包括水平测量舱、竖直测量舱、外平衡臂，以及压力转换器机构；

所述外平衡臂设置于水平测量舱的上方，所述水平测量舱位于竖直测量舱的上方；

竖直测量舱顶端开口，且竖直测量舱顶端与水平测量舱底部左端可拆卸连接；

水平测量舱沿水平方向左右延伸，水平测量舱内设有内平衡臂；

内平衡臂沿水平测量舱的长度方向左右延伸，内平衡臂中间设有第一固定孔，第一固定孔内穿设有第一固定栓，第一固定栓前端和后端分别与水平测量舱的前侧壁和后侧壁固定连接，通过第一固定栓穿过第一固定孔，实现内平衡臂以第一固定栓为中心进行转动；

外平衡臂包括水平部，以及与水平部左端固定连接的第一竖直部、与水平部右端固定连接的第二竖直部，第一竖直部的底端靠接水平测量舱的左侧，第二竖直部的底端靠接水平测量舱的右侧；

外平衡臂的水平部的中间设有第二固定孔，第二固定孔内穿设有第二固定栓，通过第二固定栓穿过第二固定孔，实现外平衡以第二固定栓为中心进行转动；

内平衡臂的右端内嵌设有第一磁铁，外平衡臂的第二竖直部内嵌设有第二磁铁，第一磁铁和第二磁铁能够相互吸引；

竖直测量舱底端设有进液口，竖直测量舱侧壁设有出液口；

竖直测量舱内设有浮子，浮子内设有基准密度液体；

外平衡臂水平部的右端与压力转换器机构相连接，位移测量转换器机构能够测量出外平衡臂转动程度，并将转动程度转化为待测液体密度与基准密度液体密度的差值，得到待测液体的密度。

进一步的，水平测量舱底部左端设有延伸管，延伸管与竖直测量舱顶端法兰连接，竖直测量舱顶端开口与延伸管相连通。

进一步的，为了防止内平衡臂在工作过程中，转动的幅度过大，内平衡臂的左端设有沿竖直方向延伸的左支撑块，内平衡臂的右端设有沿竖直方向延伸的右支撑块。

进一步的，为了排除水平测量舱内的气体，水平测量舱顶端还设有排气口。

进一步的，浮子的宽度大于竖直测量舱顶端开口的宽度，从而防止浮子向上移动至竖直测量舱外，使用时在浮子内放置基准密度液体。

进一步的，为了防止浮子在工作过程中下降到竖直测量舱的最底端堵塞进液口，竖直测量舱内的下部还设有挡块。

进一步的，压力转换器机构包括压力传感器和位移信号转换器。

进一步的，所述外平衡臂水平部的右端顶部通过移动杆与压力转换器机构的压力传感器的压力接收端相连接，通过外平衡臂的转动向压力传感器的压力接收端传导压力信号，然后压力传感器将压力信号传输至位移信号转换器，位移信号转换器再将压力信号转换为数值信号（密度值），即可得到待测液体的密度。

进一步的，压力传感器是型号为CYYZ11的通用型压力变送器。

进一步的，位移信号转换器是型号为MUP400的微机控制的位移传感器信号转换器。

一种含有所述高精度密度测量装置的气动浮力式连续化密度测量系统，包括液体密度测量罐、高精度密度测量装置、高位罐，以及储液罐；

通过第一提升管接入待测液体，并将待测液体接入到高位罐；

高位罐通过第一出液管与竖直测量舱的进液口相连通，竖直测量舱的出液口通过第二出液管与密度测量罐相连通；

密度测量罐通过第三出液管与储液罐相连通，密度测量罐通过第二提升管与高位罐相连通。

具体的，高位罐内设有溢液桶，第一提升管与高位罐内的溢液桶相连通，第一提升管的进液端接入待测液体，通过第一提升管将待测液体提升至溢液桶内，当液面超过溢液桶的容积时，待测液体溢出至高位罐内。

具体的，第二提升管与第一提升管相连通。

具体的，第一提升管上还设有第一支路管，第一支路管与密度测量罐相连通。

具体的，高位罐的底端还设有第四出液管，第四出液管与密度测量罐的上部相连通。

具体的，第一出液管上还设有第二支路管，第二支路管能够外排高位罐或高精度密度测量装置中的液体。

具体的，第一提升管上设有第一控制阀和第一提升泵。

具体的，第一出液管上设有第二控制阀。

具体的，第二出液管上设有第三控制阀。

具体的，第三出液管上设有第四控制阀。

具体的，第四出液管上设有第五控制阀。

具体的，第二提升管上设有第六控制阀和第二提升泵。

具体的，第一支路管上设有第七控制阀。

具体的，第二支路管上设有第八控制阀。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型所述高精度密度测量装置通过内平衡臂与外平衡臂之间采用磁力吸引（或排斥）的方式，实现内平衡臂带动外平衡臂的移动，通过检测机构检测出外平衡臂的移动量，并转换成密度变化数值，从而实现对密度进行测量。

本实用新型所述高精度密度测量装置能够在多种场合下进行气动浮力密度测量，可进行干法测量和湿法测量。与现有的密度测量装置相比，具有测量精度高、应用场所广泛、易于使用的特点。

所述含有所述高精度密度测量装置的气动浮力式连续化密度测量系统通过设置液体密度测量罐、高位罐以及储液罐，通过将待测液体先提升至高位罐内，再用高精度密度测量装置进行密度测量，并利用密度测量罐和储液罐实现待测液体的暂存，不仅可以实现对待测液体密度的多次测量，还可以实现待测液体的不间断密度测量。

本实用新型所述含有所述高精度密度测量装置的气动浮力式连续化密度测量系统具有结构简单、使用方便，容易对现有设备进行改造的特点。

附图说明

图1是实施例1所述高精度密度测量装置的结构示意图；

图2是实施例2所述含有所述高精度密度测量装置的气动浮力式连续化密度测量系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性地包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

实施例1

如图1所示，一种高精度密度测量装置，包括水平测量舱1、竖直测量舱2、外平衡臂，以及压力转换器机构，压力转换器机构包括压力传感器和位移信号转换器；

所述外平衡臂设置于水平测量舱1的上方，所述水平测量舱1位于竖直测量舱2的上方；

竖直测量舱2顶端开口，且竖直测量舱2顶端与水平测量舱1底部左端可拆卸连接，具体的，水平测量舱1底部左端设有延伸管12，延伸管12与竖直测量舱2顶端法兰连接，竖直测量舱2顶端开口与延伸管12相连通；

水平测量舱1沿水平方向左右延伸，水平测量舱1内设有内平衡臂11；

内平衡臂11沿水平测量舱1的长度方向左右延伸，内平衡臂11中间设有第一固定孔，第一固定孔内穿设有第一固定栓13，第一固定栓13前端和后端分别与水平测量舱1的前侧壁和后侧壁固定连接，通过第一固定栓13穿过第一固定孔，可以实现内平衡臂11以第一固定栓为中心进行转动；

为了防止内平衡臂11在工作过程中，转动的幅度过大，内平衡臂11的左端设有沿竖直方向延伸的左支撑块14，内平衡臂11的右端设有沿竖直方向延伸的右支撑块15；

进一步的，为了排除水平测量舱1内的气体，水平测量舱1顶端还设有排气口17。

外平衡臂包括水平部31，以及与水平部31左端固定连接的第一竖直部32、与水平部31右端固定连接的第二竖直部33，第一竖直部32的底端靠接水平测量舱1的左侧，第二竖直部33的底端靠接水平测量舱1的右侧；

外平衡臂的水平部31的中间设有第二固定孔，第二固定孔内穿设有第二固定栓34，使用时，将第二固定栓34固定在待测定设备的面板上，或者在所述高精度密度测量装置外加装支架，将第二固定栓34固定在支架上，通过第二固定栓34穿过第二固定孔，可以实现外平衡臂以第二固定栓34为中心进行转动；

内平衡臂11的右端内嵌设有第一磁铁，外平衡臂的第二竖直部33内嵌设有第二磁铁，第一磁铁和第二磁铁能够相互吸引；

所述外平衡臂水平部31的右端顶部通过移动杆43与压力转换器机构的压力传感器的压力接收端相连接，通过外平衡臂的转动向压力传感器的压力接收端传导压力信号，然后压力传感器将压力信号传输至位移信号转换器，位移信号转换器再将压力信号转换为数值信号（密度值），即可得到待测液体的密度。

所述压力传感器是型号为CYYZ11的通用型压力变送器。

位移信号转换器是型号为MUP400的微机控制的位移传感器信号转换器。

所述压力传感器和位移信号转换器采用现有技术中的设备即可，其结构不是本实用新型的发明点所在，故不再赘述。

竖直测量舱2底端设有进液口21，竖直测量舱侧壁（本实用新型中为左侧壁）设有出液口22；

竖直测量舱2内设有浮子23，浮子23的宽度大于竖直测量舱2顶端开口的宽度，从而防止浮子23向上移动至竖直测量舱2外，使用时在浮子23内放置基准密度液体。

进一步的，为了防止浮子23在工作过程中下降到竖直测量舱2的最底端堵塞进液口21，竖直测量舱2内的下部还设有挡块24。

安装时必须保证水平测量舱1、外平衡臂的水平，以及竖直测量舱2的严格垂直，防止由于浮子23较长而与竖直测量舱2的内壁相接触。

如果气泡和固体物质粘在浮子23上会产生一些误差，所以，测定前要避免所测液体介质中有气泡或固体物质。

测定前，要注意所测液体介质的温度变化，避免由于温度变化太大而导致的误差。

使用前，拆解竖直测量舱2顶端和水平测量舱1，在浮子23内放置基准密度液体，使用时，将浮子23置于竖直测量舱2内，并将待测量液体从进液口21中进入，从出液口22流出，当液体的密度大于浮子23内基准密度液体的密度时，浮子23向上移动，此时在竖直测量舱2内形成扰流，会出现气泡，当扰流和气泡从竖直测量舱2顶端的开口处进入水平测量舱1内时，扰流带动内平衡臂11摆动，由于内平衡臂11的右端内嵌的第一磁铁和外平衡臂的第二竖直部33内嵌的第二磁铁之间的相互吸引，然后内平衡臂11带动外平衡臂摆动，当外平衡臂摆动时，外平衡臂水平部31的右端顶部通过移动杆43与压力转换器机构的压力传感器的压力接收端相连接，通过外平衡臂的转动向压力传感器的压力接收端传导压力信号，然后压力传感器将压力信号传输至位移信号转换器，位移信号转换器再将压力信号转换为数值信号（密度值），即可得到待测液体的密度。

本实施例所述高精度密度测量装置可以适用于多种多场合的气动浮力液体密度测量。

实施例2

如图2所示，一种含有所述高精度密度测量装置的气动浮力式连续化密度测量系统，包括液体密度测量罐6、高精度密度测量装置2、高位罐5，以及储液罐7；

通过第一提升管51接入待测液体，并将待测液体接入到高位罐5，具体为：高位罐5内设有溢液桶54，第一提升管51与高位罐5内的溢液桶54相连通，第一提升管51的进液端接入待测液体，通过第一提升管51将待测液体提升至溢液桶54内，当液面超过溢液桶54的容积时，待测液体溢出至高位罐5内；

高位罐5底端通过第一出液管55与竖直测量舱2的进液口21相连通，竖直测量舱2的出液口22通过第二出液管25与密度测量罐6的上部相连通；

密度测量罐6底端通过第三出液管71与储液罐7的底端相连通，密度测量罐6的顶端通过第二提升管61与高位罐5内的溢液桶54相连通，具体的，第二提升管61与第一提升管51相连通；

第一提升管51上还设有第一支路管64，第一支路管64与密度测量罐6相连通；

高位罐5的底端还设有第四出液管57，第四出液管57与密度测量罐6的上部相连通；

第一出液管55上还设有第二支路管27，第二支路管27能够外排高位罐5或高精度密度测量装置2中的液体；

第一提升管61上设有第一控制阀53和第一提升泵52；

第一出液管55上设有第二控制阀56；

第二出液管25上设有第三控制阀26；

第三出液管71上设有第四控制阀72；

第四出液管57上设有第五控制阀58；

第二提升管61上设有第六控制阀62和第二提升泵63；

第一支路管64上设有第七控制阀65；

第二支路管27上设有第八控制阀28。

所述含有所述高精度密度测量装置的气动浮力式连续化密度测量系统的工作原理如下：

运行前，首先打开第一控制阀53、第一提升泵52、第二控制阀56、第三控制阀26，关闭第四控制阀72、第五控制阀58、第六控制阀62、第二提升泵63、第七控制阀65、第八控制阀28；待测液体从第一提升管61进入到溢液桶54内，当液面超过溢液桶54的容积时，待测液体溢出至高位罐5内，并通过第一出液管55进入到竖直测量舱2内，竖直测量舱2内设有浮子23，在浮子23内放置基准密度液体。

当液体的密度大于浮子23内基准密度液体的密度时，浮子23向上移动，此时在竖直测量舱2内形成扰流，会出现气泡，当扰流和气泡从竖直测量舱2顶端的开口处进入水平测量舱1内时，扰流带动内平衡臂11摆动，由于内平衡臂11的右端内嵌的第一磁铁和外平衡臂的右端内嵌的第二磁铁之间的相互吸引，然后内平衡臂11带动外平衡臂摆动，当外平衡臂摆动时，外平衡臂水平部31的右端顶部通过移动杆43与压力转换器机构的压力传感器的压力接收端相连接，通过外平衡臂的转动向压力传感器的压力接收端传导压力信号，然后压力传感器将压力信号传输至位移信号转换器，位移信号转换器再将压力信号转换为数值信号（密度值），即可得到待测液体的密度。

密度测量过程中待测液体会不断从第二出液管25流出至密度测量罐6中进行暂存，如果测量的密度在误差范围内，即完成测量，则打开第四控制阀72，将测量后的液体通入到储液罐7中储存，同时可以将密度测定完毕的液体流入至原设备中进行正常生产；

如果待测液体密度测量超出误差范围，则需要再次测量，此时，关闭第一控制阀53、第一提升泵52，打开第六控制阀62、第二提升泵63，将密度测量罐6中的液体返回高位罐5内的溢液桶54中，进行再次液体密度测量。

当测量完毕之后，关闭第一控制阀53、第一提升泵52、第六控制阀62、第二提升泵63、第二控制阀56，并打开第五控制阀58，将高位罐5内的液体和高精度密度测量装置2中的液体都流入至密度测量罐6暂存，如果需要返回至原生产设备，则打开第四控制阀72，将液体通入储液罐7后再返回，原生产设备中。

同时本实用新型设置储液罐7的目的也在于，在液体密度测量过程如果流入高位罐5和高精度密度测量装置2中的待测液体流量过大，超出密度测量罐6的容量，可以将液体流入至储液罐7暂存，防止液体流量过大，而导致液体回流至高位罐5或高精度密度测量装置2中。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本申请的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种高精度密度测量装置，其特征在于，用于检测待测液体的密度，包括水平测量舱、竖直测量舱、外平衡臂，以及压力转换器机构；

所述外平衡臂设置于水平测量舱的上方，所述水平测量舱位于竖直测量舱的上方；

竖直测量舱顶端开口，且竖直测量舱顶端与水平测量舱底部左端可拆卸连接；

水平测量舱沿水平方向左右延伸，水平测量舱内设有内平衡臂；

内平衡臂沿水平测量舱的长度方向左右延伸，内平衡臂中间设有第一固定孔，第一固定孔内穿设有第一固定栓，第一固定栓前端和后端分别与水平测量舱的前侧壁和后侧壁固定连接，通过第一固定栓穿过第一固定孔，实现内平衡臂以第一固定栓为中心进行转动；

外平衡臂包括水平部，以及与水平部左端固定连接的第一竖直部、与水平部右端固定连接的第二竖直部，第一竖直部的底端靠接水平测量舱的左侧，第二竖直部的底端靠接水平测量舱的右侧；

外平衡臂的水平部的中间设有第二固定孔，第二固定孔内穿设有第二固定栓，通过第二固定栓穿过第二固定孔，实现外平衡以第二固定栓为中心进行转动；

内平衡臂的右端内嵌设有第一磁铁，外平衡臂的第二竖直部内嵌设有第二磁铁，第一磁铁和第二磁铁能够相互吸引；

竖直测量舱底端设有进液口，竖直测量舱侧壁设有出液口；

竖直测量舱内设有浮子，浮子内设有基准密度液体；

外平衡臂水平部的右端与压力转换器机构相连接，位移测量转换器机构能够测量出外平衡臂转动程度，并将转动程度转化为待测液体密度与基准密度液体密度的差值，得到待测液体的密度。

2.根据权利要求1所述的高精度密度测量装置，其特征在于，内平衡臂的左端设有沿竖直方向延伸的左支撑块，内平衡臂的右端设有沿竖直方向延伸的右支撑块。

3.根据权利要求1所述的高精度密度测量装置，其特征在于，竖直测量舱内的下部还设有挡块。

4.根据权利要求1所述的高精度密度测量装置，其特征在于，压力转换器机构包括压力传感器和位移信号转换器。

5.根据权利要求1所述的高精度密度测量装置，其特征在于，所述外平衡臂水平部的右端顶部通过移动杆与压力转换器机构的压力传感器的压力接收端相连接，通过外平衡臂的转动向压力传感器的压力接收端传导压力信号，然后压力传感器将压力信号传输至位移信号转换器，位移信号转换器再将压力信号转换为密度值，即可得到待测液体的密度。

6.一种含有权利要求1-5任一所述高精度密度测量装置的气动浮力式连续化密度测量系统，其特征在于，包括液体密度测量罐、高精度密度测量装置、高位罐，以及储液罐；

通过第一提升管接入待测液体，并将待测液体接入到高位罐；

高位罐通过第一出液管与竖直测量舱的进液口相连通，竖直测量舱的出液口通过第二出液管与密度测量罐相连通；

密度测量罐通过第三出液管与储液罐相连通，密度测量罐通过第二提升管与高位罐相连通。

7.根据权利要求6所述的气动浮力式连续化密度测量系统，其特征在于，高位罐内设有溢液桶，第一提升管与高位罐内的溢液桶相连通，第一提升管的进液端接入待测液体。

8.根据权利要求6所述的气动浮力式连续化密度测量系统，其特征在于，第一提升管上还设有第一支路管，第一支路管与密度测量罐相连通。

9.根据权利要求6所述的气动浮力式连续化密度测量系统，其特征在于，高位罐的底端还设有第四出液管，第四出液管与密度测量罐的上部相连通。

10.根据权利要求9所述的气动浮力式连续化密度测量系统，其特征在于，第一提升管上设有第一控制阀和第一提升泵；第一出液管上设有第二控制阀；第二出液管上设有第三控制阀；第三出液管上设有第四控制阀；第四出液管上设有第五控制阀；第二提升管上设有第六控制阀和第二提升泵；第一支路管上设有第七控制阀。

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