NO128240B - - Google Patents

Description

Densimeter.

Foreliggende oppfinnelse vedrører et densimeter som innbefatter en fot som har et U-rør påmontert for dreining om en horisontal akse for å bevirke at en væske hvis tetthet skal måles, kan strøm-me gjennom U-røret, og som har en aktuatoranordning som virker mellom foten og U-røret for pneumatisk utbalansering av taravekten av U-røret i dets nøytrale stilling, en kraftutbalanserende anordning som virker mellom foten og U-røret for automatisk å føre U-røret tilbake til dets nøytrale stilling når det er. blitt avbøyet som.reaksjon på variasjoner i vekten av væsken som strømmer gjennom det, samt en anordning som tilveiebringer et signal som er en kjent funksjon av den kraft som av den kraftutbalanserende anordning utøves på U-røret.

Man har hittil anvendt motvekter for å utbalansere taravekten til U-røret. Anvendelsen av motvekter øker den samlede instru-mentvekt og gjør instrumentet mere komplisert og ofte mange ganger tyngre. I de kjente densimetre er det anvendt særskilte,, vanligvis hydrauliske dempere for å dempe ..svingningene til det dreiba-rt opp-lagrede U-rør, .hvilke svingninger.skyldes virkemåten av den automatiske kraftbalanseringsanordning: .som anvendes for å veié'innholdet i U-røret. Slike særskilte dempere som. vanligvis "er 'pneumatiske .'dempere er utsatt for forurensninger og lekkasje.

Med oppfinnelsen tar man sikte på å tilveiebringe et densimeter hvor det ikke er behov for motvekter eller en særskilt hydraulisk demper. Nullinnstillingskalibreringen skal også kunne utføres fra et fjernt sted.

Ifølge oppfinnelsen er det derfor tilveiebragt. et densimeter av den type som er nevnt innledningsvis , -hvilket densimeter er kjennetegnet ved at aktuatoranordningen innbefatter et kammer som kan utvide seg longitudinalt og trekke seg sammen med tilsvarende variasjoner av kammervolumet, idet den ene enden av '.kammeret er festet til foten og den andre enden er festet til U-røret, en væskebeholder, en væskeførende forbindelse mellom kammeret og væskebeholderen, en anordning for innføring av gass i beholderen, og en anordning for regulering av gasstrykket.

Tydeligere trekk ved oppfinnelsen vil gå frem av under-kravene.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor

fig. 1 er et planriss av en foretrukket utførelse av et densimeter i overensstemmelse med oppfinnelsen, idet det ytre hus er vist: i snitt; <5>

fig. 2 er et oppriss-av densimetret ■ på- fig. 1, idet front-en av huset er vist i snitt;

fig. 3 er ;et forstørret snitt etter linjen 3~3 på..fig. 2 og sett i retning av pilene,;

fig. 4 er, et forstørret, snitt etter: linjen 4-4-på fig. 2 og sett i retning, av- pilene; og

fig. 5 er et forstørret snitt etter linjen 5":5> på fig... -1 og sett :i retning av .-pilene..• •,•>•.••. I. de f orskj ellige, figurer på tegningen og i den følgende beskrivelse er tilsvar.eride. deler-''-.betegnet- med samme henvisningstall.

Det i fig. 1 og 2 viste densimeter har en støtdempende basjs med støtter 12 som er montert i gummiklosser 13 og understøtter huset 14, hvori densimetret er anbragt. En midtstand 15 danner en fot for densimetret og strekker seg på langs inne i huset 14 og er festet til huset ved hjelp av skruer 16. En tversgående vertikal plate 17 er festet til midtstangen 15 ved hjelp av en skrue 18 som går gjennom huset 14, gjennom platen 17 og er gjenget inn i midtstangen 15- En vinkelplate 19 er innpasset i vinkelen mellom midtstangen og platen 17 og er festet til disse deler for å forsterke sammenbygningen.

Densimetret har et U-rør 21 dreibart understøttet på platen 17 for svingende bevegelser om en horisontal akse. Det drei-bare montasjemiddel for U-røret sees best på fig. 1, 2 og 5 • En brakett 22 understøtter U-røret tett ved dets åpne ende 23- Endene av U-røret går gjennom huller 24 i braketten. Braketten har spalter 25 i sine ytre ender, og disse spalter åpner seg inn i hullene 24, slik at skruene 26, når de trekkes til, vil trekke braketten sammen om endene av U-røret for å holde det sikkert festet på braketten.

Et par hengsler, som hvert er betegnet med 27, er festet mellom U-rørets brakett 22 og platen 17 ved hjelp av skruer 28. Hengslene har tapper 29 som er på linje med hverandre lans en om-dreiningsakse som skjærer de forlengede akser av de åpne ender av U-røret i rette vinkler.

En væske, hvis tetthet skal måles,.sirkulerer gjennom U-røret. Med dette for øyet er med flenser forsynte nipler 31 som har de samme ytre og indre diametre som U-røret, montert i platen 17 på linje med benene i U-røret. Disse nipler-går gjennom passende åpninger i pla-ten 17 og huset 14 og er festet på sin plass ved hjelp av skruer 32 som går gjennom flensene 33 på niplene og er gjenget gjennom platen 17-

Niplene 31 er forbundet med endene av U-røret ved hjelp av koplinger 34. Som det best sees av fig. 5, har hver kopling 34

en fleksibel hylse 35, f.eks.,en neoprenhylse, som passer om endene av nippelen og U-rørbenet. Hylsen har en med dette sammenhengende innovergående sentral flensdel J>6 som fyller rommet mellom enden av nippelen og enden av U-rørbenet. Flensdelen 36 har en indre diameter som er den samme som den indre diameter av nippelen og U-rørbenet og skaffen en jevn kontinuerlig boring som går j-evnt over. i boringene i nippelen og U-rØrbene't. Flensdelen eliminerer behovet for den ut-

taking som uten flensen ville eksistere mellom endene av nippelen og U-røret, hvilken uttaking ville tilbakeholde fast materiale som er suspendert i den væske som flyter gjennom portene. Slik tilbakehold-else av fast materiale er uheldig spesielt ved prøving av væskesus-pensjoner av matvarer, for hvilke elimineringen er av spesiell betyd-ning. ' Metallbånd 37 omgir hylsen 35 ved hver ende for- å hindre radiell utvidelse av hylsen. Det vil sees av fig. 5 at aksen for omdreiningstappene 29 strekker seg tvers. gjennom midtpunktene av koplingene 34 og at denne akse befinner seg midtveis mellom endene av niplene 31 og de- åpne ender 23 av U-røret 2-1.'

De med flenser forsynte, nipler 31 er gjenget på sine ytre ender 38 for forbindelse med væske inngangs- 'og utgangsrørene..■

Det vil således sees at U-røret 21 -er montert- for dreie-bevegelse om den horisontale akse for tappene 29- Som vist i fig. 2 tvinges U-røret 21 av tyngden til å dreie seg i retning mot urviseren. En anordning som ner er kalt aktuator, og som er. betegnet med 39, motsetter seg denne tendens. Denne aktuator vil bli. beskrevet i" detalj senere. -En annen anordning, her betegnet en belastningscelle 41, er en kraftbalansemekanisme som bringer U-røret tilbake til sin nøy-trale ' stilling , når den ér;blitt avbøyet■ved'forandringer i veksten av den væske som strømmer igjennom-det. Denne 'belastningscelle'' sørger også for et signal som er tilknyttet variasjonene -i vekten .av U-røret og rørets innhold, hvilken vekt 'forandrer seg.med forandringer i tettheten av den væske som .strømmer 'gjénnom U-røret. Belastningscellen 41 vil bli beskrevet i detalj senere..

Aktuatoren 39 er vist i- forstørret snitt på fig.'3. Ak-•tuatoren har en spalte 42 i sin underside og som-passer på,midtstangen 15, hvortil den er festet ved hjelp-av to settskruer 43. Aktuatoren omfatter en væskebeholder 44 som inneholder en væske 45 som kan være olje. Beholderen 44 er lukket- og et gassrør 46 står i forbindelse rn ed det indre av beholderen over væskeoverf laten 45-I aktuatoren 39-og over væskebeholderen 4.4 er en--uttaking 47 som - inneholder en langsgående utvidbar og sammentrekkbar- kammer-anordning ' som generelt - er betegnet méd 48..

Kammeranordni-ngen: 48 har et -nedre. hode 49 og. øvre hode 51 bundet sammen ved hjelp-av en metallisk be Igde 1 5-2 -som :er- t.ett forbundet med det øvre ' oz -nedre hode. 'Det nedre-hode 49 er - f estet-. eller fastholdt -til' aktuatorlegemet-ved hjelp :av en t iaba-.k-eiioldel.se s skrue': 53. Det øvre hode 51 har en stang 54 som er gjenget gjennom det, idet. stangen 54 strekker seg vertikalt ut fra aktuatoren 39 gjennom en åpning 55. Stangen 54 er gjenget inn -i et øye 56, hvortil det er fast-låst ved hjelp av en mutter 57. Øyet 56 er dreibart ved hjelp av en pinne 58a på en arm 58 som rager horisontalt ut fra en aktuatorbra-kett 59 som er sveiset til benene på U-røret 21 like ved den bøyede eller lukkede ende av U-røret.

Inne i kammeranordningen 48 og sammentrykket mellom det nedre og øvre hode, er en spiralfjær 6l som søker å utvide kammeranordningen.

Det indre av kammeranordningen 48 står i væskeforbindelse med væskebeholderen 44 gjennom et væskerør 62. Væskerøret 62 omfatter en innsnevret hulldel 63 i.den del 64 av væskerøret 62 som er dan-net eller anordnet i tilbakeholdelsesskruen 53. Væsken 45 fyller beholderen til omtrent det nivå som er angitt på fig. 3, den fyller også væskerøret 62 og hele rommet inne i kammeranordningen 48. Trykket av gassen i væskebeholderen 44 sendes således over flaten med væske 45 ved hjelp av væsken til det indre av kammeranordningen 48. Som spesielt vist på fig. 3, har aktuatoren 39 en bunndel 67 hvortil den nedre del er forseglet ved hjelp av gasspakning 68.

En hette 69 er festet til den midtre del 67 av skruene 71.

Belastningscellen vil nå bli beskrevet under henvisning til fig. 1, 2 og 4. -Som her vist, er denne belastningscelle av den type som er vist og beskrevet i US patentskrift nr. 3-187.584.

Som her vist har belastningscellen et opprett st ående syl-indrisk legeme 72 som i bunnen er forsynt med en spalt 73, hvilken spalt mottar midtstangen 15. En settskrue 74 låser legemet til stangen i en valgt langsgående stilling.

Inne i legemet 72 er et nedre kammer 75. En luftinnslip-ningspassasje 76 slipper luft fra røret .77 inn i det nedre kammer 75-Gjenget inn i toppen av det nedre kammer er det en plugg 78 som har et ventilsete 79 ved sin nedre ende, og en verdikal pa.ssasjevei 8l som forbinder det nedre kammer med det øvre kammer 82. En port 83 forbinder det øvre kammer med en signalledning 84.

Ved toppen av det øvre kammer 82 er,et stempel 85. En stang 86 strekker seg gjennom en åpning 87 i stemplet og er gjenget i dette. Stangen har nederst en flens 88 som fastholder og forsegler den indre kant av en fleksibel ringformet membran 89 til bunnen av stemplet. Den ytre del av membranen er klemt og forseglet til legemet 72 ved hjelp av en ring 91 som er festet til legemet .ved hjelp av skruer 92.

Et ventilsete 93 er anordnet ved den nedre ende av stangen 86. Det øvre kammer 82. kan stå i forbindelse med atmosfæren gjennom den vertikale kanal -94 i stangen, og denne kanal fører inn i den tversgående passasjevei 95 som åpner ut, mot atmosfæren.

Den øvre ende av stangen 86 er gjenget ved 96 og strekker seg gjennom en åpning 97 i belastningscellens åk 98. Klemmuttere 99 og 101 er gjenget på stangen 86 og fastholder stangen til åket i en selektiv justeringssti Iling..

Åket 98 ligger over benene, for. U-røret 21 og er festet til benene ved hjelp av U-bolter. 102.. Som best vist på fig. 4, går hver U-bolt 102 under et ben på U-røret 21,. Endene av U-bolten strekker seg gjennorn passende åpninger 103. i åket. Muttere 10,4 er gjenget på endene av U-bolten for å feste den til åket. Med dette arrangement kan åket festes til U-røret i'en ønsket langsgående stilling.

Inne i belastningscellen er det en ventil som genere.lt. er betegnet med 105- Den har en midtstang 106 med mindre diameter enn passasjen 81 gjennom hvilken den strekker seg. En sf'a:risk ventildel 107- ved den nedre ende. av skaftet 1.06 er innrettet til å få sete på det øvre ventilsete 93- Ventilen 105 tvinges oppover av en sammen-trykkbar spriralfjær 109 som sammentrykkes mellom den nedre del av ventildelen 107 og. den nedre- del av, det nedre, kammer1 75.

Tørr luft under trykk tilføres densimetret fra en kilde (ikke -vist) gjennom et tilførslesrør 111. Luft under trykk strømmer gjennom en første trykkregulator 112 hvor trykket av luften reduseres. Luft med redusert trykk strømmer fra den første trykkregulator gjennorn et rør 113 til et forgreningspunkt 114.. En første lufttrykkmåler 115 er forbundet med - for-g-reningspunkte tog det .angir trykket av luften i f orgreningspunktet. Et rør'77. er forbundet med forgreningspunktet 114 og fører luft. fra dette til det nedre kammer 75. i belastningscellen 41. Signalledningen 84 som. fører fra det øvre kammer 82 i. belastningscellen er forbundet med en annen lufttrykkmåler ll6...

Et rør 117 forbinder forgreningspunktet 114 med en annen trykkregulator . 118, hvori lufttrykket, blir ytterligere redusert.

Luft med ytterligere- redusert trykk fra regulatoren 118 føres, av gassrøret ¥> - X, il benplderen 44 for aktuatoren 39-

Hvis det ønskes, kan den andre trykkregulator 118 og den andre lufttrykkmåler 116. befinne seg ved en stasjon fjernt fra densimetret istedenfor å være montert på huset 14, slik som vist. Når den befinner seg lagt borte, må luftforbindelsene 46, 84 og 117 selv-følgelig forlenges tilsvarende. Hvis det ønskes, kan det anordnes en særskilt lufttilførsel for regulatoren 118.

U-røret 21 hat en utragende del 119 som strekker seg mellom de horisontale armer for en C-formet brakett 121 som er montert på midtstangen 15. Til undersiden av den øvre arm 122 av braketten 121 er anordnet en ettergivende pulte 123 av gummi eller lignende, innrettet til å komme i kontakt med toppen av den utragende del 119 for å begrense bevegelsen oppover av den utragende del og U-røret. En stang 124 er gjenget gjennom braketten 121. Den indre ende av stangen understøtter et konisk hode 126. En knapp 125 utenfor huset 14, er festet til stangen 124 og anvendes for å dreie stangen for å føre hodet 126 i kontakt med den nedre del av den utragende del 119 for å tvinge denne til kontakt med puten 123, og således låse U-røret mot svingebevegleser. Når hodet 126 er i tilbaketrukket stilling, slik som man ser på fig. 2, er U-røret fritt til å dreie seg i en begrens-et, men tilstrekkelig grad.

Densimetret anbringes i en tilnærmet horisontal stilling.

Lufttilførselsrøret 111 forbindes med en passende lufttrykk-kilde, (ikke vist). Eksempelvis kan luft tilføres densimetret med et trykk på fra 2 eller 2,3 kg/cm p til 23 kg/cm p. Den første trykkregulator 112 justeres til å tilføre komprimert luft til forgreningspunktet 114 med. et-tilnærmet konstant trykk på omtrent 2 kg/cm 2 som angitt av den første lufttrykkmåler 115. Den andre trykkregulator 118 blir derpå justert til å levere luft ved et tilnærmet konstant trykk på omtrent 0,6 kg/em til aktuatoren 39 gjennom gassledningen 46; Den utragende del 119 på U-røret frigis ved påvirkning av knappen 125 i retning til å trekke tilbake det koniske hode 126 fra undersiden av den utragende del. U-røret 21 kan nå dreie seg fritt på sin horisontale akse gjennom hengslene 27.'

Kammerdelen 48 av aktuatoren 39 vil være fylt fullstendig med en lett til mediumvekts olje, og denne olje fyller ikke bare kam-- meranordningen, men også væskerørene 62, 63, 64 og fyller også tilnærmet bunnhalvdelen av væskebeholderen 44, slik man ser på fig. 3-Hvis nødvendig kan øuet 56 bli justert på stangen 54, slik at den utragende del 119 kan svinge mellom puten 123 og det koniske hode 126 uten at det øvre hode 51 av kammeranordninge n 48 slår an mot undersiden av hetten 69.

Den andre .trykkregulator blir omhyggelig justert- slik.at U-røret 21 inntar en tilnærmet horisontal stilling, med den utragende del 119 anbragt omtrent midtveis i rommet mellom puten 123 og det koniske hode 126. Denne nulljustering utføres med U-røret tomt og med belastningscellen 41 temporært ute av forbindels.e' med åket 98

■ved å løse klemmutterne 99 og 101..

Derpå blir densimetret kalibrert ved justering av belastningscellen 41, først med vann som sirkuleres gjennom: U-røret og derpå med en væske med større og kjent tetthet sirkulerende gjennom U-røret. Med disse to s.tandardvæsker blir. en nulljustering av måleren' 116 og også en område- eller følsomhetsjustering' utført. Når sett-skruen 74 og mutrene 104 løsnes, kan belastningscellen og åket bli beveget longitudinalt og derpå-festes i slik -stilling ved tilskruing av skruer 74 og U-boltskruer 104. Forflytning av, belastningscellen' bort fra omdreiningsaksen for U-røret reduserer følsomheten, forskyv-ning av belastningscellen mot omdreiningsaksen for U-røret.øker føl-somheten.

Den andre lufttrykkmåler 116 avføler trykksignalet for-belastningscellen 41. Denne måler nullstilles på. velkjent måte ved justering av den vertikale stilling av stangen 86 som forbinder stemplet 85' med åket 98, idet slik justering blir utført mens. luft; tilføres belastningscellen gjennom røret. 77-

Etterat følsomhets- og nullstillings-utgangssignalet for belastningscellen er blitt fastsatt,, er densimetret i stilling til, å., måle tettnetenav en ukjent væske som flyter -gjennom U-røret. og også trykkvar ia-s j onene i tettheten av den. ukjente, væske.

Som kjent fra det forannevnte US- patentskrift, arbeider belastningscellen 41 som en kraftbalanseanordning som gjenoppretter U-røret til dets nøytrale eller tilnærmet horisontale stilling når forandringer i vekt av den væske som strømmer gjennom U-røret, søker å forskyve det fra sin nøytrale stilling. Trykket av gassen i det øvre -kammer 82 for belastningscellen virker på stemplet 85 for å ut-.balansere den nedovergående kraft på stangen 86 s.om skyldes vekten av væsken i. ;U.-rør.e.t.' Trykket av gassen i det- øvre kammer .82. for be^-la-stningsoelle.n- virker på stemplet- 85 for- å utbalanser-.e den nedover-. - gåend.o kraft på standen 86, som skyldes vekten av væsken i U-r.øret-. Trykket av gassen i det øvre kammer er direkte proporsjonal med denne nedovergående kraft.

Hvis tettheten av den væske som strømmer gjennom U-røret øke, vil stemplet- 85 bli, beveget nedover. Denne bevegelse skyver ventilen 105 nedover mot'kraften av fjæren 109, og åpner pas-sasjeveien 8l. Luft fra det nedre kammer 75 som.er på høyere trykk enn luften fra den øvre kammer 82, strømmer inn i. d-et øvre kammer for å øke trykket, der og bringe, stemplet og U-røret tilbake: tdl den nøy-trale stilling. I den nøytrale stilling lukker den sfæriske ventildel 107 den nedre.ventil. Gasstrykket. i det øvre kammer 82 er nå øket i- forhold til økningen i tetthet for den væske' som strømmer gjennom U-røret, og denne økning reflekteres i. avlesningen av. den andre lufttrykkmåler- 116.

Hvis tettheten av væsken i U-røret skulle avta, ville stemplet 85 bli tvunget oppover av gasstrykket i det øvre kammer 82.' Når dette inntreffer, blir den øvre ventil 108, 93 åpnet og tillater at noe av luften i det øvre kammer unnslipper gjennom kanalen 94, 95 til atmosfæren, og derved reduseres trykket i kammeret 82.- Når dette inntreffer, blir stemplet ført tilbake til sin nøytrale stilling, og det resulterende lavere trykk- i kammeret 82 reflekteres i avlesningen av lufttrykkmåleren 116. Denne avlesning er proporsjonal med' den forandrede-, tetthet av den væske som undersøkes.

Det. er ikke -vesentlig at det innskytes et særskilt rør med åpning slik som den begrensede åpningsdel 63,' i■væskeforbindelsen som forbinder det indre av belgen med beholderen for'å få hensikts-messig hydraulisk dempning.. Isteden kan hele forbindelsesveien eller en hvilken som helst del av den ha en . indre diameter av slik størrelse at man oppnår ridktig hydraulisk dempning.- Det-vil imidlertid sees at aktuatoren vil funksjonere til å utbalasere taravekten av U-røret selv når.det ikke belastes med hydraulisk fluidum.. I dette tilfelle vil det imidlertid ikke opptre hydraulisk dempning, men det kan anordnes en særskilt dashpot eller demper hvis det skulle ønskes.

Anvendelsen .av en kompres j onsf j ær , som f.eks. fjæren 6l,. inne i kammeranordningen 48 sørger for noe mekanisk dempning av sy-stemet og sørges også for noe understøttelse av U-røret.. Anvendelse av f jæren: gjør det ..mulig å bruke lavere gasstrykk i kammermidlet og øker ' aktuatorens: følsomhet. Det „v-il-således sees at den foreliggende oppfinnelse gjør det mulig å unngå bruken .av, mot vekter og sarr skil te dempningsanordninger-.

Det er ikke vesentlig at den spesielle form for belastningscelle som er vist, brukes. Andre typer belastningsceller eller automatiske kraftutbalanseringsanordninger kan brukes isteden. En egnet type er beskrevet i US patentskrift nr. 3.039.310. Det kan også anvendes elektromagnetiske belastningsceller.

Densimetret kan innrettes til styring av tettheten av væskeblandinger såvel som til måling av tettheten av væsker, som man lett vil forstå.

Som fremholdt foran, kan den andre lufttrykkmåler 116 eller avlesningsmåler og den andre trykkregulator 118 anbringes på

et punkt i avstand fra densimetret. Det er ofte fordelaktig på denne måte å anbringe disse deler slik at operatøren kan være i et styrerom i avstand fra det sted hvor densimetret som sådant er installert.

Claims (3)

1. Densimeter, innbefattende en fot (15) som har et U-rør (21) påmontert for dreining om en horisontal akse for å bevirke at en væske hvis tetthet skal måles, kan strømme gjennom U-røret, og med en aktuatoranordning (39.) som virker mellom foten og U-røret for pneumatisk utbalasnering av taravekten av U-røret i dets nøytrale stilling, en kraftutbalanserende anordning (4l) som virker mellom foten og U-røret for automatisk å føre U-røret tilbake til dets nøytrale stilling når det er blitt' avbøyet som reaksjon på variasjoner i vekten av væsken som strømmer gjennom det, og en anordning (84,116) som tilveiebringer et signal som er en kjent funksjon av den kraft som av den kraftutbalanserende anordning utøves på U-røret, karakterisert ved at aktuatoranordningen innbefatter et kammer (48) s.om kan utvide seg longitudinalt og trekke seg sammen med tilsvarende variasjoner av kammervolumet, idet den ene enden (49) av kammeret er festet til foten og den andre enden (51) er festet til U-røret, en væskebeholder (44), en væskeførende forbindelse (62) mellom kammeret og væskebeholderen, en anordning (46) for innføring av gass i beholderen, og en anordning (118) for regulering av gasstrykket ..
2. 2. Densimeter ifølge krav 1, karakterisert ved at den væskeførende forbindelse (62) danner en innsnevret bane (63) for væsken, hvorved kammerets bevegelse dempes hydraulisk.
3. 3. Densimeter ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved en fjær (6l) i kammeret, hvilken fjær utøver en ekspanderende kraft på kammeret.