ITMO990081A1 - Densimetro per liquidi. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

dell’invenzione industriale dal titolo: "DENSIMETRO PER LIQUIDI",

L'invenzione concerne:un densimetro per liquidi, ossia un dispositivo per misurare la densità dei liquidi di facile utilizzo e preciso nella misurazione, per un impiego specifico nel campo industriale sulle linee di produzione.

Lo stato della tecnica comprende la misurazione della densità dei liquidi nell'uso industriale mediante la classica pesata di un volume noto, pertanto, esso metodo risulta molto scomodo per il luogo dove viene applicato, sicuramente molto inquinato, e per l'attenzione che l'operatore, generalmente un operaio di linea, usa nell'effettuare la detta misurazione: il risultato é un valore non molto attendibile, ma che in mancanza d ’ altro nell ’ industria viene rilevato con una cadenza prestabilita per quel tipo di lavorazione, per esempio la densità del bagno di zincatura, la densità della barbottina per la preparazione degli impasti ceramici, nell'industria delle vernici ecc. .

Inoltre, sono noti ed usati i densimetri a galleggiamento, in cui un galleggiante di volume noto e massa nota viene introdotto nel liquido ed il cui pescaggio, approfondimento nel liquido fino a stabilizzazione, permette di leggere su una scala graduata la densità ; é tuttavia necessario che il liquido sia in quiete, il movimento non permette di leggere il livello sulla scala, inoltre, deve presentare una scala sufficientemente lunga da assicurare una discreta precisione. Detti galleggianti sono generalmente in vetro, con tutte le difficoltà e la delicatezza nell'uso che richiedono, molto spesso negli ambienti industriali essi si rompono con frequenza; infine la velocià di lettura non é delle migliori, dovendo attendere la stabilizzazione del galleggiante prima di leggere e la lettura é sempre lasciata alla sensibilità dell’operatore.

Più ancora, sono noti dei dispositivi, cosidetti densimetri differenziali a bolle d'aria ove due tubi sono affiancati ed immersi nel liquidi con le rispettive estremità ad una differenza fissa di quota: l'aria compressa a lieve pressione fatta uscire dai detti tubi presenta una pressione propria della colonna in funzione della contropressione generata dal liquido, per la densità e per la quota; un manometro a colonna di liquido rende misurabile, poi, la differenza di pressione leggendo visivamente la differenza di quota, che consente di calcolare la densità del liquido in misurazione.

Nella tecnica sono presenti anche dispositivi che, realizzati per applicazioni specifiche come la misurazione all'interno di cisterne chiuse ad esempio dei carburanti ed olii, od anche delle acque in trattamento nella depurazione, realizzando una postazione fissa ed, adottando il principio del densimetro a bolle d'aria suddetto, permettono di rilevare con precisione la densità del liquido in misura, ed anche altri parametri come la temperatura, livello del liquido, parametri di correzione in base all'aerazione e gas disciolti nel liquido.

Peraltro, questi ultimi tipi di densimetri sono molto costosi ed, essendo previsti per postazioni fisse, anche poco pratici da spostare per il loro utilizzo in qualunque punto della fabbrica o dell'impianto si voglia misurare la densità di un lìquido in modo preciso e veloce. Così il loro uso industriale non viene fatto, appunto per i suddetti impedimenti.

Tale stato della tecnica è suscettibile di notevoli perfezionamenti con riguardo alla possibilità di realizzare un densimetro per uso industriale che sia preciso nella misurazione, facile da applicare e permetta di essere posizionato in qualunque punto della fabbrica od impianto.

Da quanto precede deriva la necessità della risoluzione del problema tecnico di trovare una disposizione di parti di un densimetro a bolle d'aria, che ne realizzi il funzionamento ma rimanga facile da trasportare e da applicare.

L'invenzione risolve il problema tecnico suddetto, adottando un densimetro per liquidi, comprendente: una alimentazione d’aria compressa; una coppia di tubi alimentati da detta aria in parallelo, ciascuno dotato di un proprio strozzamento regolabile, per la taratura dello strumento almeno alla fabbricazione; i detti tubi sono affiancati e terminano ad una distanza fissa, tra le loro estremità, entro il liquido di cui si deve misurare la densità; almeno un riduttore di pressione, posto tra la detta alimentazione ed i detti tubi; un trasduttore di pressione per ognuno dei detti tubi; un convertitore analogico/digitale per ogni trasduttore; un microelaboratore; una procedura di elaborazione dei dati letti dai trasduttori e convertiti in dati digitalizzati; almeno un visualizzatore digitale del risultato dell'elaborazione.

Adottando, in una preferita forma di realizzazione, i detti trasduttori di pressione in forma di un unico trasduttore differenziale di pressione collegato con il proprio segnale analogico ad un unico convertitore analogico/digitale.

Adottando, in una ulteriore forma di realizzazione, in parallelo al riduttore di pressione uno o più riduttori di pressione, ciascuno a definire un diverso campo di misura della densità, tutti, compreso il primo, dotati di almeno una valvola d'intercettazione. Adottando, in una ulteriore e preferita forma di realizzazione, delle elettrovalvole a costituire le dette valvole d'intercettazione.

Adottando, in una ulteriore e preferita forma di realizzazione, una elettrovalvola temporizzata posta tra l'alimentazione d'aria compressa ed il riduttore di pressione, per arrestare l'aria dopo un tempo prefissato.

Adottando, in una ulteriore e preferita forma di realizzazione, delle valvole di taratura, in sostituzione dei detti strozzatori.

I vantaggi ottenuti da questa invenzione sono: la trasportabilità del densimetro é assicurata dalla piccole dimensioni a cui l'apparecchio può essere ridotto, necessitando sul luogo di misura della presenza dell’aria compressa e dell'alimentazione elettrica; inoltre, esso presenta facile lettura data dal visualizzatore numerico anche ad una preso,na non particolarmente addestrata; il manometro trasduttore della pressione nel singolo tubo, assieme all'elaboratore consente una precisione di lettura non affetta dalla sensibilità dell'operatore, fatta molto velocemente, con media ponderata, ed infine con la possibile conversione nei parametri tipici del particolare processo industriale monitorato.

Gli inconvenienti dei mezzi precedentemente adottati risultano superati, perché anche nella versione più semplice, l'operatore deve effettuare una lettura già digitalizzata, non incorrendo così negli errori soggettivi delle letture analogiche

Più ancora, il detto densimetro secondo l'invenzione può essere posto anche in installazione fissa, ed eventualmente con monitoraggio continuo del liquido in misura. Infine, questo densimetro, avendo già l'uscita digitale, può essere collegato al sistema informativo della fabbrica, a cui può fornire le singole misurazioni o, come detto, il monitoraggio continuo: in questo caso l'operatore deve solo controllare che l'apparecchio non presenti anomalie od arresti nel funzionamento.

Un modo di attuare l'invenzione é illustrato, a puro titolo esemplificativo, nelle tre tavole di disegno allegate in cui Figura 1 é uno schema pneumaticologico del densimetro per liquidi secondo l'invenzione; Tabella la ed lb rappresentano il listato del programma utilizzato per il funzionamento del densimetro, per calcolare velocemente e con ottima approssimazione il valore da presentare all'operatore.

Sono indicati: con 1 il recipiente contenente il liquido 2 di cui si vuole conoscere la densità ; con 3 un primo tubo a maggiore profondità e con 4 un secondo tubo, accostato al primo, ad una profondità minore di H rispetto al primo tubo 3; con 5 un trasduttore differenziale di pressione, che rileva la differenza di pressione nei due detti tubi 3 e 4, a cui é collegato con rispettivi condotti 6 e 7; con 8 un convertitore di segnale da analogico a digitale; con 9 un microelaboratore, vantaggiosamente PLC,per elaborare continuamente le letture effettuate; con 10 un pannello di controllo e comando comprendente un visualizzatore 11 e dei tasti e spie 12, per regolarne il funzionamento; con 13 una linea d'aria compressa, che alimenta il densimetro; con 14 una elettrovalvola, per alimentare in modo temporizzato il densimetro; con 15 un riduttore di pressione; con 16 e 17, rispettivamente, le valvole manuali di taratura del densimetro; con 18 il filo d'alimentazione elettrica; con 19 una valvola d'intercettazione, per escludere il riduttore di pressione 15 quando sono presenti più riduttori di pressione (15) in parallelo, peraltro non raffigurati: una sola delle dette valvole (19) deve essere aperta, per alimentare il densimetro ad una pressione adatta al particolare campo di densità che si vuol misurare; con 20 un piede d'appoggio sul fondo 21 del recipente 1, per mantenre una distanza D minima ed evitare un effetto di rallentamento sulle bolle d'aria in uscita dal tubo 3, che può falsare la lettura; con 22 un distanziale disposto vicino ai tubi 3 e 4 a definire visivamente una quota minima B d'immersione del tubo 4 nel liquido consigliata; infine, con V la valigetta contenente il densimetro.

Il funzionamento del densimetro per liquidi avviene nel modo seguente: la prima operazione é la taratura dell'apparecchio. Dopo di aver collegato l'alimentazione dell’aria compressa 13 e della alimentazione elettrica 18 al densimetro, si riduce la pressione col riduttore 15 ad un valore adatto per il particolare campo di misura a cui é destinato; poi, si posiziona, con il recipiente 1, un campine di acqua distillata, in modo che anche il tubo 4 sia coperto da un sufficiente battente di liquido, almeno determinato visivamente dal distanziale 22 che assicura la quota minima B del battente, indi si regolano le dette valvole manuali 16 e 17 fino al raggiungimento del valore 1 costantemente sul visualizzatore 11. Poi, l'apparecchio é pronto per effettuare le misurazioni desiderate. Nel caso della presenza di più riduttori di pressione 15, essi possono essere tarati analogamente, eventalmente utilizzando un liquido campione di densità nota e compresa nel campo a cui lo specifico riduttore viene tarato.

Il campione di liquido può essere, ora, posto sotto l'apparecchio con i tubi immersi, oltre la quota del battente minimo B e non troppo vicino al fondo, cioè al massimo a distanza D da esso, ed effettuare la lettura. Oppure, si può spostare l'apparecchio in qualunque punto della fabbrica od impianto. Unico limite a questa libertà é la disponibilità di una linea d’aria compressa ed una presa di alimentazione elettrica.

Fatta la lettura, ed in presenza di letture saltuarie, l’elettrovalvola 14 può essere diseccitata mediante un temporizzatore,arrestando l’alimentazione dell'aria al densimetro ad evitare sprechi d'energia.

Essendo elevata la sensibilità del trasduttore differenziale di pressione, l'effetto si fuoriuscita delle bolle d'aria dal tubo più inferiore 3 al superiore 4, può genrare un certo disturbo di lettura, così la taratura é fatta, come detto, in un determinato campo di lettrura anche ristretto in base alle esigenze di utilizzazione, mentre per densità maggiori occorre aumentare la pressione dell'aria, ciò é possibile attivando in alternativa al riduttore 15 gli analoghi riduttori, come detto, regolati ad una pressione in uscita maggiore o minore, in base al campo di densità del liquido; ovviamente, uno solo dei riduttori sarà in funzione, mentere l'altro, od eventualmente gli altri se si desiderano più di due campi, sarà escluso con la propria elettrovalvola d'intercettazione.

L'elaboratore elabora il segnale trasmesso dal convertitore analogico/digitale con elevata velocità ed invia il risultato al visualizzatore 11, che si aggiorna circa ogni 0,5 secondi, consentendo all'utente di leggere il dato. Nel tempo che intercorre da una visualizzazione alla successiva, 0,5 secondi, il ciclo di calcolo rappresentato dal programma della tabella la ed lb viene eseguito più volte, mediante la media ponderata, scartando i valori massimo e minimo rilevati, di volta in volta, e calcolando la detta media in tempo prima che il visualizzatore si aggiorni.

Nell'attuazione pratica i materiali, le dimensioni, i particolari esecutivi potranno essere diversi da quelli indicati,ma ad essi tecnicamente equivalenti, senza per questo uscire dal dominio giuridico della presente invenzione. Così, seppur meno vantaggiosamente, le elettrovalvole 19 d’intercettazione di ciascun riduttore di pressione possono essere valvole manuali, lasciando all'operatore il compito di accertare l'apertura di una ed una sola di esse.

Più ancora, utilizzando un compressore portatile e l’alimentazione a batteria elettrica, eventualmente dell'automobile, il densimetro può essere facilmente portato ovunque: in questo caso la batteria, se posta entro la valigetta, può alimentare solo la parte logica, perché il compressore generalmente necessita di una fonte d'energia di più elevata potenza.

Infine, al posto del compressore, posto entro la valigetta, si può disporre un serbatoio d'aria compressa, che viene caricato ogni qualvolta necessario da un usuale impianto d'aria compressa industriale: l'autonomia può risultare sufficiente in quanto il consumo d'aria per la misurazione é limitato ed avviene ad una pressione molto bassa, pochissimi decimi di bar, inoltre, l'emissione d'aria solo nel momento della misura consente di ridurne al minimo il consumo.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Densimetro per liquidi, comprendente: una alimentazione d'aria compressa (13); una coppia di tubi (3, 4) alimentati da detta aria in parallelo, ciascuno dotato di un proprio strozzamento regolabile, per la taratura dello strumento almeno alla fabbricazione; i detti tubi sono affiancati e terminano ad una distanza fissa (H), tra le loro estremità, entro il liquido (2) di cui si deve misurare la densità; almeno un riduttore di pressione (15), posto tra la detta alimentazione ed i detti tubi; un trasduttore di pressione per ognuno dei detti tubi; un convertitore analogico/digitale per ogni trasduttore; un microelaboratore (9); una procedura di elaborazione dei dati letti dai trasduttori e convertiti in dati digitalizzati; almeno un visualizzatore digitale (11) del risultato dell'elaborazione.
2. 2. Densimetro per liquidi, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato da ciò, che presenta i detti componenti racchiusi in un unico contenitore o valigetta (V).
3. 3. Densimetro per liquidi, secondo una delle rivendicazioni 1, 2 precedenti, caratterizzato da ciò, che presenta i detti trasduttori di pressione in forma di un unico trasduttore differenziale di pressione (5) collegato con il proprio segnale analogico ad un unico convertitore analogico/digitale (8).
4. 4. Densimetro per liquidi, secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ciò, che presenta in parallelo al riduttore di pressione (15) uno o più riduttori di pressione, ciascuno a definire un diverso campo di misura della densità, tutti, compreso il primo, dotati di almeno una valvola d'intercettazione .
5. 5. Densimetro per liquidi, secondo la rivendicazione precedente 4, caratterizzato da ciò, che presenta delle elettrovalvole (19) a costituire le dette valvole d 'intercettazione.
6. 6. Densimetro per liquidi, secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ciò, che presenta una elettrovalvola (14) con comando temporizzato posta tra l'alimentazione d'aria compressa (13) ed il riduttore di pressione (15), per arrestare l'aria dopo un tempo prefissato.
7. 7. Densimetro per liquidi, secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ciò, che presenta, in sostituzione dei detti strozzatori, delle valvole di taratura (16, 17), per ritarare la costante propria dell'apparecchio all'occorrenza.
8. 8. Densimetro per liquidi, secondo una delle rivendicazioni 1, 2 precedenti, caratterizzato da ciò, che presenta la detta procedura di elaborazione dei dati costituita dalla prodecura il cui listato compare nelle tabelle la ed lb.
9. 9. Densimetro per liquidi, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato da ciò, che presenta la detta procedura con un ulteriore passo di calcolo del valore della densità nella unità di misura utilizzata nello specifico processo di produzione, in cui viene utilizzato il densimetro.
10. 10. Densimetro per liquidi, secondo una delle rivendicazioni precedenti da 1 a 9, caratterizzato da ciò, che presenta un distanziale o piede (20) collegato alla estremità dei tubi (3, 4) a definire una distanza minima (D) del tubo più lungo (3) dal fondo (21) del recipiente (1).
11. 11. Densimetro per liquidi, secondo una delle rivendicazioni precedenti da 1 a 9, caratterizzato da ciò, che presenta un distanziale superiore (22) a definire una altezza minima (B) del battente dì liquido sul tubo più corto (4).
12. 12. Densimetro per liquidi, secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la detta alimentazione d'aria compressa (13) é costituita da un serbatoio d'aria compressa trasportabile con l'apparecchio.
13. 13. Densimetro per liquidi, secondo una delle rivendicazioni precedenti da 1 a 11, in cui la detta alimentazione d’aria compressa (13) é costituita da un compressore trasportabile con l'apparecchio.
14. 14. Densimetro per liquidi, secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui l'alimentazione elettrica (18) é costituita da una batteria elettrica trasportata assieme al contenitore o valigetta (V).