Przedmiotem wynalazku jest densymetr magnetyczny, sluzacy do pomiaru gestosci cieczy metoda hydrostatyczna.Znany do tego celu densymetr jest opisany przez Mariana Woldana w materialach konferen¬ cyjnych pt. „Metrologia — czynnik postepu w nauce i technice", str. 189-190, seria 7, Wydaw¬ nictwo Politechniki Wroclawskiej, 1979r. Wedlug tego artykulu dynsytometr nazwany tak przez autora, jest zbudowany w ten sposób, ze w komore wodna termostatu jest wpuszczone jedno pionowe szklane naczynie pomiarowe majace w dolnej czesci pionowe podluzne zwezenie. Do naczynia tego, wypelnionego ciecza badana, jest wpuszczony plywak o ksztalcie cylindrycznym majacym w dolnej czesci podluzne zwezenie, mieszczace sie w zwezeniu naczynia. W zwezeniu plywaka jest umieszczony magnes. Wokóldolnej czesci naczynia, na wysokosci magnesu opuszczo¬ nego plywaka, jest osadzony nieruchomo solenoid pomocniczy, a pod stopa zwezenia naczyniajest usytuowany nieruchomo solenoid pomiarowy. Solenoidy sa podlaczone do zasilacza pradowego.Dzialanie znanego densymetru polega na tym, ze po doprowadzeniu pradu do solenoidów, wskutek wytworzenia odpowiedniej sily magnetycznej oddzialywujacej na magnes, plywak w cieczy badanej zostaje sciagniety do dna pomiarowego. Nastepnie po wylaczeniu zasilania sole- noidu pomocniczego, solenoid pomiarowy dalej powoduje przytrzymywanie plywaka na dnie naczynia. Wskutek regulacji recznej zasilacza ustala sie odpowiednie natezenie pradu w solenoidzie pomiarowym, umozliwiajace oderwanie sie plywaka od dna naczynia. Uzyskana wartosc natezenia pradu dla tego momentu, sluzy do obliczenia gestosci badanej cieczy.Niedogodnoscia znanego rozwiazania jest to, ze regulacja sily magnetycznej zaleznej od natezenia pradu plynacego z zasilacza do solenoidu pomiarowego odbywa sie recznie, a okreslenie momentu równowagi miedzy sila magnetyczna a sila wyporu plywaka dokonuje sie wizualnie, co razem powoduje subiektywnosc pomiaru a wiec i powstawanie dodatkowego bledu. Blad pomiaru wynosi ± 1 • 10~4g/cm3.Znany i ulepszony juz densymetr, opisany przez I. L. Kozlowa oraz zespól wspólautorów w artykule pt.„Plotnomier dla zidkich sried" opublikowany w czasopismie Zurnal Prikladnoj Chimii, tom L II, nr 4, Leningrad 1979 r., polega na tym, ze w wodna komore termostatu jest wpuszczone jedno pionowe szklane naczynie pomiarowe majace, takjak w uprzednio opisanym rozwiazaniu, w2 132 015 dolnej czesci podluzne zwezenie pionowe. Do naczynia tego wypelnionego ciecza badana jest wpuszczony plywak o ksztalcie cylindrycznym, majacy w dolnej czesci podluzne zwezenie pionowe mieszczace sie swobodnie w zwezeniu naczynia. W dolnej czesci zwezenia plywaka jest umieszczony na stale rdzen ferromagnetyczny, natomiast w górnej czesci tego rozwiazania jest umieszczony na stale magnes. Wokól dolnej czesci zwezenia naczynia jest umieszczona cewka indukcyjna z dwoma uzwojeniami, z których pierwotne uzwojenie jest podlaczone do generatora wielkiej czestotliwosci, a wtórne uzwojenie jest polaczone z prostownikiem polaczonym dodatkowo ze wzmacniaczem pradu stalego i miernikiem natezenia pradu. Wokól górnej czesci zwezenia naczynia jest umie¬ szczony jeden solenoid o dwóch bifilarnie nawinietych uzwojeniach polaczonych z miernikiem natezenia pradu.Dzialanie tego densymetru polega na tym, ze po wlaczeniu pradu do ukladu, plywajacy plywak w cieczy badanej zostaje zanurzony wskutek wytworzenia pola magnetycznego przez solenoid i nastepnie zajmuje polozenie równowagi zaleznej od gestosci badanej cieczy oraz natezenia pradu w solenoidzie. Wartosc tego natezenia pradu wynika ze sprzezenia indukcyjnego rdzenia ferromagne¬ tycznego z cewka. Wówczas rdzen plywaka zajmuje polozenie na wysokosci cewki ajego magnes na wysokosci solenoidu. Pomiar gestosci cieczy uzyskuje sie wedlug wskazania miernika natezenia pradu po ustabilizowaniu jego wartosci.Niedogodnoscia znanego densymetrujest to, zejego budowa jest dosc skomplikowana z uwagi na trudnosc umieszczenia magnesu w scisle okreslonym miejscu zwezenia plywaka, jak i tez tak samo dokladnego usytuowania solenoidu wokól zwezenia naczynia pomiarowego, bowiem wyni¬ kajace z tego najmniejsze odchylenie w zakresie liniowosci dzialania densymetru powoduje dodat¬ kowy blad pomiaru. Blad pomiaru wynosi ± 1 • 10~5g/cm\ Poza tym niedogodnoscia tych znanych densymetrów jest mala wydajnosc ze wzgledu na zastosowanie tylko jednego naczynia pomiarowego, oraz, ze elementy elektryczne pracuja w srodowisku wodnym komory termostatu, co stwarza duze trudnosci w zakresie ich izolacji.Celem wynalazku jest usuniecie niedogodnosci znanych rozwiazan i opracowanie densymetru umozliwiajacego dokonywanie pomiaru gestosci cieczy badanych z duza dokladnoscia i wydajnoscia.Istota nowego rozwiazania jest to, ze densymetr ma walcowe plywaki zakonczone stozkowo, umieszczone najkorzystniej w czterech pionowych naczyniach pomiarowych, otoczonych w dolnej czesci podwójnymi solenoidami. Ponizej tych solenoidów naczynia maja na zewnatrz umieszczona na przeciw siebie fotooptyczne nadajniki wiazki swiatla przykladowo o zakresie w podczerwieni i fotooptyczne odbiorniki tej wiazki. Solenoidy, z których górne sa pomocnicze a dolne pomiarowe, oraz nadajniki i odbiorniki sa polaczone w jeden uklad zasilajaco-sterujacy, przy czym nadajniki stanowia korzystnie diody elektroluminescencyjne a odbiornikami sa korzystnie fotodiody pól¬ przewodnikowe. Poszczególny nadajnik i odbiornik jest skierowany na koniec dolnego stozka plywaka przy jego polozeniu na dowolnie uksztaltowanym dnie naczynia, przy czym w stozku tym jest umieszczony na stale magnes.Zaleta densymetru wedlug wynalazku jest to, ze dzieki zastosowaniu wiazki swiatla przecho¬ dzacej na przyklad od diody elektroluminescencyjnej przez dolny stozek plywaka, stanowiacego w tym przypadku pryzmat, do przykladowo fotodiody pólprzewodnikowej, uzyskuje sie precyzyjna detekcje stanu równowagi plywaka w cieczy badanej, wskutek czego zwieksza sie dwukrotnie i wiecej a nawet dwudziestokrotnie dokladnosc pomiaru gestosci cieczy w stosunku do znanych rozwiazan.Inna zaleta jest to, ze wskutek zastosowania w komorze termostatu co najmniej dwóch a korzystnie czterech naczyn pomiarowych, zwieksza sie wydajnosc densymetru. Takzedzieki zasto¬ sowaniu komory powietrznej termostatu unika sie koniecznosci uzycia klopotliwej izolacji elektry¬ cznej odpornej na ciecze a szczególnie na wode. Poza tym plywak o ksztalcie pionowego walca zakonczonego obustronnie stozkami jest prosty i latwy do wykonania.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia densymetr w przekroju podluznym, fig. 2 — densymetr w widoku z góry, fig. 3 — plywak opuszczony na dno naczynia pomiarowego z przebiegiem wiazki swiatla, fig. 4 — plywak uniesiony ponad dno naczynia pomiarowego z przebiegiem wiazki swiatla, a fig, 5 — blokowy schemat elektryczny ukladu zasilajaco-sterujacego.132015 3 Densymetr wedlug wynalazku ma co najmniej dwa a korzystnie cztery pomiarowe szklane naczynia 1 pionowe umieszczone w powietrznej komorze 2 termostatu, przy czym w poszczgólnym naczyniu jest umieszczony pionowy walcowy plywak 3 o górnym i zwlaszcza dolnym zakonczeniu stozkowym. Górny stozek plywaka jest zaopatrzony na zewnatrz w poziomy wymienny metalowy pierscien 4 korzystnie platynowy, a w dolnym stozku wypelnionym zywica syntetyczna jest umie¬ szczony magnes 5. Dolna czesc poszczególnego naczynia jest od zewnatrz objeta wspólnym karkasem 6, na którym od góry jest usytuowany pomocniczy solenoid 7 a pod nim miesci sie pomiarowy solenoid 8, przy czym w dolnym polozeniu plywaka 3 jego magnes 5 znajduje sie na wysokosci solenoidu 8. O dowolnym ksztalcie dno poszczgólnego naczynia 1 jest umieszczone we wkleslej podstawie 9 z zamocowanymi w niej dwoma naprzeciwleglymi czujnikami otoopty- cznymi, z których jeden jest nadajnikiem 10 a dodatkowy jest odbiornikiem 11. Nadajnikiem wiazki swiatla przykladowo w zakresie podczerwieni jest korzystnie dioda elektroluminescencyjna, natomiast odbiornikiem tej wiazki jest korzystnie fotodioda pólprzewodnikowa.Poszczególny odbiornik 11 kazdego z naczyn jest polaczony z wejsciem wspólnego fotoopty- cznego wzmacniacza 12 o wyjsciu polaczonym z komparatorem 13. Wyjscie tego komparatorajest polaczone ze schodkowym generatorem 14 napieciowym, majac wyjscie polaczone poprzez wzor¬ cowy rezystor 15 z solenoidem 8, przy czym rezystor ten jest dodatkowo polaczony z cyfrowym woltomierzem 16.Poszczególny nadajnik 10 kazdego z naczyn jest polaczony ze wspólnym zasilajacym blokim 17 pradu stalego.Wyjscie sterujacego bloku 18 jest polaczone z dodatkowym wejsciem generatora 14, a dodat¬ kowe wyjscie tego bloku jest polaczone z kontaktronowym przekaznikim 19. Natomiast blok 17 jest polaczony poprzez przekaznikowy zestyk 20 z solenoidem 7.Dzialanie densymetru wedlug wynalazku polega na tym, ze po wlaczeniu bloku 17 nastepuje przeplyw poczatkowo pradu maksymalnego przez solenoid 8 i po zadzialaniu przekaznika 19 oraz zwarciu zestyku 20, prad przeplywa dodatkowo przez solenoid 7. Wówczas plywak 3 wyparty do góry przez ciecz badana zawarta w naczyniu, zostaje sciagniety do dna tego naczynia wskutek oddzialywania wytworzonego pola magnetycznego przez solenoidy 7, 8 z kolei oddzialywujace na magnes 5. Nastepnie blok 18, po uplywie 100 sekund przeznaczonych na uspokojenie sie cieczy wskutek dosc gwaltownego ruchu plywaka do dolu, wylacza solenoid 7 poprzez zestyk 20, a prad plynacy przez solenoid 8 w dalszym ciagu utrzymuje plywak 3 na dnie naczynia.Jednoczesnie blok 18 przekazuje sygnal startu do generatora 14 i nastepuje w nim zmniejszenie napiecia schodkowego oraz stopniowe zmniejszenie pradu w solenoidzie 8, az do wystapienia równowagi miedzy sila magnetyczna przytrzymujaca plywak a sila jego wypornosci.W tym tez czasie zasilany z bloku 17 nadajnik 10 emituje wiazke swiatla na przyklad w podczerwieni, która zalamana w dolnym stozku plywaka 3 dociera do odbiornika 11 powodujac ciagla kontrole polozenia tego plywaka. Nastepny skok zmniejszenia wielkosci pradu w solenoidzie 8 powoduje oderwanie sie plywaka od dna naczynia i w tym samym momencie wiazka swiatla zmienia swoja plaszczyzne przy przechodzeniu z nadajnika 10 i omija odbiornik 11. Powstaly sygnal w odbiorniku 11 ulega wzmocnieniu we wzmacniaczu 12 i nastepnie przetworzony w komparatorze 13 na niski sygnal powoduje zatrzymanie dalszego generowania napiecia schodko¬ wego przez generator 14. Wskutek tego nie wystepujejuz dalsze zmniejszanie sie natezenia pradu w solenoidzie 8, a uzyskana w pomiarze wartosc pradu odczytuje sie na woltomierzu tó-Wartosc gestosci badanej cieczy oblicza sie w ogólnie znany sposób.Zastrzezenia patentowe 1. Densymetr magnetyczny, skladajacy sie z wpuszczonego w komore termostatu pionowego szklanego naczynia pomiarowego z umieszczonym w nim pionowym szklanym plywakiem zawie¬ rajacym wewnatrz magnes oraz z solenoidów polaczonych z ukladem zasilajaco-sterujacym, znamienny tym, ze ma zakonczone stozkowo walcowe plywaki (3) umieszczone najkorzystniej w czterech pomiarowych naczyniach (1) otoczonych w dolnej czesci podwójnymi solenoidami (7,8) a ponizej tych solenoidów naczynia maja na zewnatrz umieszczone naprzeciw siebie lotooptyczne4 132 015 nadajniki (10) wiazki swiatla i fotooptyczne odbiorniki (11), przy czym solenoidy oraz nadajniki i odbiorniki sa polaczone w jeden uklad zasilajaca-sterujacy. 2. Densymetr wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze poszczególny nadajnik (10) i odbiornik (11) jest skierowany na koniec dolnego stozka plywaka (3) przy jego polozeniu na dnie naczynia (1). 3. Densymetr wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze nadajniki (10) stanowia korzystnie diody elektroluminescencyjne a odbiornikami (11) sa korzystnie fotodiody pólprzewodnikowe. 4. Densymetr wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze plywaki (3) maja w dolnych zakonczeniach stozkowych umieszczone na stale magnesy (5). 5. Densymetr wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze górny solenoid (7) jest pomocniczy a przylegajacy do niego od dolu solenoid (8) jest pomiarowy.Fig.1132015 Fig.2 Fig3132015 Fig.4 -ir-h-r 19 f1 18 12 | 13 Fig.5 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 100 zl PL