FI60314C - En baerbar anordning foer maetande av taetheten hos vaetskor eller suspensionen av fasta aemnen i vaetskor - Google Patents

Description

RjiSC^l mi /„v KUULUTUSJULKAISU sr\-7A a jmjS [B] UTLAGG N I NGSSKRI FT 6031 4 C (45) rat?nttI ’0 19i31 ' 7 latent meuJjiat (51) Kv.ik.3/int.a.3 G 01 IT 9/26 SUOMI—FINLAND (21) P*t«nttihak«mut — Patanttnaflknlng 771^73 (22) Htkemtapllvl — Amdknlngtdai 10.05.77 (23) Alkuptlvi — Glkljh«Od»x 10.05.77 (41) Tullut lulklMk·! —Bllvlt offwitllf qi vg

Patentti- ja rekisterihallitus .... ........ .__ . ,, .. .

λ—«h w ssjxrjiatsraEs 31.08.81 (32)(33)(31) Pyydeeey stuolkws—Begird prlortttt 05.07· 76

Kanada(CA) 256296 (71) Noranda Mines Limited, P.0. Box U5, Commerce Court West, Toronto,

Ontario, Kanada(CA) (72) Frank Rosenblum, Ville St. Laurent, Quebec, Kanada(CA) (7M Leitzinger Oy (5h) Kannettava laite nesteen tai nesteessä olevien kiinteiden aineiden suspension tiheyden mittaamiseksi - En bärbar anordning för mätande av tätheten hos vätskor eller suspensionen av fasta ämnen i vätskor Tämän keksinnön kohteen on kannettava laite nesteen tai neteessä olevien kiinteiden aineiden suspension tiheyden mittaamiseksi, johon laitteeseen kuuluu ontto pidin, jolla on ennalta määrätty pituus, kaksi kalvotyyppistä paineentun-toelintä asennettuna ennalta määrätyn pystysuuntaisen välimatkan päähän toisistaan, jolloin paineentuntoelimet voidaan upottaa nesteeseen siten, että ne ovat pystysuunnassa ennalta määrätyn matkan päässä toisistaan paine-eroanturi asennettuna pitimen päähän, joka on vastapäätä mainittuja paineentuntoelimiä, putken, jotka kulkevat pitimen sisällä ja yhdistävät kaksi paineentuloelintä paine-eroanturiin siten, että muodostuu suljettu piiri niiden välille, jolloin paine-eroanturi muodostaa ulostulojännitteen, joka on verrannollinen paineentuntoeli-mien havaitsemaan paine-eroon.

Mikä tahansa nesteen tiheys tai tiheydeltään tietyssä nesteessä olevien kiinteiden aineiden prosenttimäärä on tähän asti yleisesti ottaen mitattu käsi-tarkkailulaitteiden avulla. On myös käytetty jatkuvia mittauslaitteita, esim. gammamittareita. Ne ovat kuitenkin tilaavieviä ja kalliita asentaa. Prosessikontrollitietokoneiden tullessa yhä enenevässä määrin hyväksytyiksi pyritään yhä enemmän käyttämään automaattihavaitsimia. Jo jonkin aikaa on ollut tunnettua johtaa nesteen tiheys kahta taipuisaa diafragmaa 2 ¢0314 vastaan kohdistuneen paineen erosta, jotka diafragmat ovat pysty-suun täisestä välimatkan päässä toisistaan mainitussa nesteessä.

Tälle periaatteelle perustuva laite nesteen tiheyden mittaamiseksi on esitetty kanadalaisessa patentissa n:o 450,332, joka on myönnetty elokuun 3. päivänä 1948. Tämä laite kiinnitettiin kuitenkin pysyvästi sitä nestettä sisältävän säiliön seinään, jonka tiheys oli tarkoitus mitata. Lisäksi painedifferentiaali ilmaistiin monimutkaisella mekanismilla, johon kuului elohopeapatsas.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan tiheyden mittauslaite, joka on kannettava, yksinkertainen, tarkka eikä vaadi mitään muuta lisäjakopintaa kuin mahdollisen sähkövahvistimen käytettäessä laitetta piirturin tai valvontaelimen kanssa.

Keksinnön mukaisessa tiheyden mittauslaitteessa on tunnusomaista se, että mainitussa suljetussa piirissä paineentuntoelimien yhdistämiseksi paine-eroanturille oleva väliaine on kaasua.

Pidin on edullisesti sovitettu sijoitettavaksi pystysuuntaisesti nesteeseen, ja kaksi paineenhavaitsinta on kiinnitetty ennalta määrätyn välimatkan päähän toisensa yläpuolelle pitimen toiseen päähän. Differentiaalipaineen siirrin voi sijaita pitimen toiseen päähän kiinnitetyssä kotelossa, vaikka se voidaan sijoittaa myös mihin tahansa kohtaan pitimeen.

Paineenhavaitsimet ja ainakin se osa pidintä, joka upotetaan nesteeseen, on edullisesti valmistettu korroosiota ja abraasiota kestävästä materiaalista, jolloin nämä osat kykenevät kestämään epäedulliset työskentelyolosuhteet.

Paineenhavaitsimet ovat diafragmatyyppisiä ilmaisimia. Differenti-aalipaineen siirtimet voivat olla säätövastusyksiköitä, säätökapasi-tanssiyksiköitä tai differentiaalimuuntajatyyppisiä yksiköitä, vaikka myös jännityksen mittaimia ja pietsosähköisiä laitteita voidaan käyttää. Tällaisella differentiaalipaineen siirtimillä pitäisi olla alhainen volyymi ja alhainen siirtymä, jolloin saadaan aikaan parempi tarkkuus. On olemassa useita kaupallisia siirtimiä, jotka kykenevät saamaan aikaan sopivan ulostulojännitteen differentiaali-paineille, jotka voivat olla 6,894 kPa tai vähemmän. Yleisesti ottaen koko yksiköllä, joka käsittää paineenhavaitsimet ja diffe-rentiaalipaineen siirtimen, pitäisi olla alhainen volyymi diafragman liikkumisen pienentämiseksi paineen muuttuessa.

Differentiaalipaineen siirtimen sisältävä kotelo on edullisesti val mistettu pohjalevystä ja ylösalaisesta kupuvaipasta, joka on kiinni- 3 6031 4 tetty tähän levyyn. Pohjalevyyn on kiinnitetty tukilevy, ja paineen siirrin on kiinnitetty tähän tukilevyyn. Lisäksi pohjalevyyn on edullisesti järjestetty rengasura, ja uraan on sovitettu O-rengas kotelon tiivistämiseksi vaipan ollessa kiinnitettynä pohjalevyyn.

Seuraavassa keksintö esitetään esimerkin muodossa viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa:

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen tiheyden mittauslaitteen erään suoritusmuodon;

Kuvio 2 on sivukuva tiheyden mittauslaitteen alaosasta esittäen pai-neenhavaitsimien muodostaman yksikön yksityiskohtia;

Kuvio 3 on leikkauskuva paineenhavaitsimista;

Kuviot 4a ja 4b esittävät yksityiskohtia siitä kotelosta, jonka sisällä differentiaalipaineen siirrin on;

Kuvio 5 esittää differentiaalipaineen siirtimen jännitetiheyskäyrää; ja

Kuvio 6 esittää massan tiheyskäyrää, joka on tehty tämän keksinnön mukaisella tiheyden mittauslaitteella.

Kuvion 1 mukaisesti tiheyden mittauslaitteeseen kuuluu yleisesti ottaen pidin 10, paineenhavaitsimet 12, jotka on kiinnitetty ennalta määrätyn välimatkan päähän toisistaan pitimen toiseen päähän, sekä pitimen toiseen päähän kiinnitetty kotelo 14. Pidin on edullisesti valmistettu ruostumattomasta teräksestä tai jostain muusta korroosiota ja abraasiota kestävästä materiaalista, jolloin tiheyden mittauslaitetta on mahdollista käyttää syövyttävissä ja hankaavissa liuoksissa. Kuten kuviosta 2 voidaan selvästi havaita, pidin on valmistettu kahdesta ruostumattomasta teräksestä valmistetusta putki-osasta 16 ja 18, jotka on liitetty yhteen ruostumattomasta teräksestä valmistetulla T-liittimellä 19, johon on kiinnitetty ensimmäinen paineenhavaitsin. Toinen paineenhavaitsin on kiinnitetty ruostumattomasta teräksestä valmistettuun mutkaan 20, joka on kierretty ruostumattoman teräsputken 18 toiseen päähän. Kuten kuviossa 3 on esitetty, muodostuvat molemmat naineenhavaitsimet laakeasta kotelosta 4 60314 22, jonka sulkee diafragma 24, joka puolestaan on kiinnitetty koteloon 22 renkaalla 26. Kummankin paineenhavaitsimen kotelon 22 pohjassa on reikä, johon on hitsattu putken 28 pää, joka putki ulottuu pitimen keskustan läpi aina kotelossa 14 sijaitsevaan differentiaali-paineen siirtimeen asti, kuten jäljempänä tullaan yksityiskohtaisesti selvittämään. Vaikka normaalisti käytetään ilmaa liittämään pai-neenhavaitsimet ja differentiaalipaineen siirrin toisiinsa, on selvää, että myös nesteitä voidaan käyttää.

Kuten kuvioissa 4a ja 4b on esitetty selvemmin, kotelo 14 muodostuu pohjalevystä 30, joka on kierretty tai muulla tavoin kiinnitetty putken 16 päähän, sekä käänteisestä kupukotelosta 32, joka on kiinnitetty pohjalevyyn 30, 0-rengas 34 on sijoitettu pohjalevyssä 30 olevaan rengasuraan 36 kotelon 14 tiivistämiseksi silloin kun vaippa tai kotelo 32 on kiinnitetty pohjalevyyn 30. Tämä mahdollistaa tiheyden mittauslaitteen käytön hankalissa työolosuhteissa.

Tukikappale 38 on kiinnitetty pohjalevyyn 30, ja differentiäalipai-neen siirrin 40 on kiinnitetty tukikappaleeseen. Kaupallisesti on saatavissa erilaisia paineen siirtimiä riippuen mitattavasta paine-differentiaalista. Esimerkkejä sopivista siirtimistä ovat Celesco P7D säätövastuspainesiirrin, Setra Malli 227 säätökapasitanssisiir-rin tai Hewlett Packard differentiaalimuuntaja malli 270. Jännityksen mittaimia ja pietsosähköisiä laitteita voidaan myös käyttää. Pai-neenhavaitsimien havaitsema differentiaalipaine syötetään siirtimen sisääntuloihin 42 putkien 28 kautta. Siirtimen ulostulo syötetään kaapelin 44 kautta. Siirrin vaatii normaalisti pienjännitesisääntulon toimiakseen. Tämän jännitteen saa aikaan sopiva syötönlähde, joka voi sijäitä kotelossa 14, tai syöttö voidaan suorittaa kaapelin 44 kautta. Kaapeli 44 tunkeutuu pohjalevyssä 30 olevan reiän 45 läpi ja on kiinnitetty pohjalevyyn liitinkappaleella 46. Reikä 45 on tiivistetty O-renkaalla 48.

Siirtimen ulostulo saattaa vaatia vahvistusta ennen kuin se syötetään piirturiin tai valvontaelimeen.

Kahden paineenhavaitsimen välinen etäisyys riippuu differentiaali-paineen siirtimen herkkyydestä sekä mitattavasta tiheydestä tai ominaispainosta. Käytettäessä esimerkiksi yllä mainittua Celesco P7D siirrintä, joka kykenee mittaamaan 6,894 kPa:n painedifferentiaalin, 5 6031 4 on 28 cm:n välimatka paineenhavaitsimien välillä havaittu tyydyttäväksi mitattaessa nestetiheyksiä aina 2 kgms/1:aan saakka, koska tämä välimatka aikaansaa lukeman, joka on hieman alle puolet laitteen koko ulostulojännitteestä mitattaessa veden tiheyttä (10,57 cm vettä = 1 kPa). Käytettäessä Setra Malli 227 siirrintä, joka kykenee mittaamaan 3,447 kPa:n painedifferentiaalin, on paineenhavaitsimien väliseksi etäisyydeksi havaittu 12,7 cm riittäväksi. Hewlett Packard Malli 270 kykenee mittaamaan paine-eron joka on 4Q cm vespatsas-ta, ja sen on havaittu toimivan tyydyttävästi kahden paineenhavait-simen välin ollessa 20,32 cm.

Kuvio 5 esittää kaavion ulostulojännitteestä, joka on saatu Hewlett Packard Malli 270 siirtimellä, jota käytettiin keksinnön mukaisessa laitteessa tiheyksiltään tunnettujen nesteiden tiheyden tarkistukseen. Kuvio 5 esittää myös teoreettiset käyrät, jotka esittävät massan tiheyttä (prosentteja kiinteitä aineita liuoksessa) vastaan liuoksen tiheys ominaispainoiltaan erilaisilla kiinteillä aineilla. Kuviosta 5 voidaan havaita, että 1,8 mv:n ulostulojännite Hewlett Packard Malli 270 siirtimellä antaa lukeman 47 % kiinteitä aineita liuoksessa, jolloin kiinteän aineen ominaispaino on 4,2. On helposti ymmärrettävissä, että lukemakoje voidaan kalibroida vastaavasti tai valmistaa pöydät, jotka kykenevät antamaan kiinteiden aineiden prosenttimäärän suoraan siirtimen ulostulojännitteestä sellaisilla nesteillä, jotka sisältävät liuoksessa ominaispainoiltaan vaihtelevia kiinteitä aineita.

Keksinnön mukaista laitetta kokeiltiin sinkin lyijystäerotuspiiri-laitteessa Brunswick Mining and Smelting Corporation Limited yhtiössä. Tällaisessa laitteessa massan tiheys säädetään normaalisti käsin lisäämällä vettä syöttöpumppuun, ja tiheyden valvonta on vaikeata ja muutokset suuria. Kaksi paineenhavaitsinta upotettiin massaan noin 30 cm syvyydelle (ylempi paineenhavaitsin). Mittarin ulostulokäyrä 72 tuntia kestäneestä kokeesta on esitetty kuviossa 6. Vähän väliä Marcy-tasapainottimella tarkistetun tiheyden havaittiin vaihtelevan rajoissa 20-40 % kiinteitä. Vaikka tarkkaa kalibrointia ei suoritettu, tapahtui kyseessä olevan keksinnön mukaisen tiheydenmittauslait-teen lähes lineaarinen tiheyden muuttuminen juuri näissä rajoissa. Ulostulo on massan ominaispainon todellinen lineaarinen funktio. Pienempi vaihtuvuus massan tiheydessä tiheyden mittauslaitteen toimittua noin 50 tuntia johtuu siitä, että laitteen käyttäjät alkoivat saada 6 6 0 31 4 massan tiheyttä koskevia tietoja, josta seurasi vedenlisäyksen valvonnan parantuminen. Vedenlisäyksen automaattinen kontrolli voidaan helposti johtaa tiheyden mittauslaitteen ulostulosta. Tällöin olisi mahdollista vaahdotusreagenssilisäyksen optimointi vakiomassatihey-dellä.

On havaittava, että mittarin ulostulolukema on siirtimen ulostulo kompensoituna nollalukemalla (-1.12 mv nähtynä kuviossa 5) ja vahvennettuna tekijällä, joka on noin 3800.

Vaikka keksintö on esitetty viittaamalla sen erääseen edulliseen suoritusmuotoon, on selvää, että siihen voidaan tehdä eri modifikaatioita seuraavien patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (6)

6031 4 7

1. Kannettava laite nesteen tai nesteessä olevien kiinteiden aineiden suspension tiheyden mittaamiseksi, johon laitteeseen kuuluu ontto pidin (10) , jolla on ennalta määrätty pituus, kaksi kalvotyyppistä paineentuntoelintä (12) asennettuna ennalta määrätyn pystysuuntaisen välimatkan päähän toisistaan, jolloin paineentuntoelimet voidaan upottaa nesteeseen siten, että ne ovat pystysuunnassa ennalta määrätyn matkan päässä toisistaan, paine-eroanturi (40) asennettuna pitimen (10) päähän, joka on vastapäätä mainittuja paineentunto-elimiä, putket (28), jotka kulkevat pitimen (10) sisällä ja yhdistävät kaksi paineentuntoelintä (12) paine-eroanturiiin (40) siten, että muodostuu suljettu piiri niiden välille, jolloin paine-eroanturi (40) muodostaa ulostulojännitteen, joka on verrannollinen paineentunto-elimien havaitsemaan paine-eroon, tunnettu siitä, että mainitussa suljetussa piirissä (28) paineentuntoelimien (12) yhdistämiseksi paine-eroanturille (40) oleva väliaine on kaasua.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että siihen kuuluu lisäksi mainitun pitimen (10) toiseen päähän kiinnitetty kotelo (14) , joka sisältää paine-eroanturin (40).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että paineentuntoelimet (12) ja ainakin se osa pitimestä (10) , joka upotetaan nesteeseen, on valmistettu korroosiota,abraasiota kestävästä materiaalista.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että kotelo (14) on valmistettu pohjalevystä (30) ja tähän pohja-levyyn kiinnitetystä, ylösalaisin käännetystä kupuvaipasta (32).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että siihen kuuluu lisäksi pohjalevyyn (30) kiinnitetty tukikappale (38), johon paine-eroanturi (40) on kiinnitetty.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitussa pohjalevyssä (30) on rengasura (36), jossa on 0-rengas (34) kotelon (14) tiivistämiseksi kiinnitettäessä vaippa (32) pohjalevyyn (30).