PL161642B1 - Sposób i urzadzenie do pomiaru gestosci materialów cieklych PL - Google Patents

Abstract

sie odcinek rurociagu z podlegajaca pomiarowi ciecza o zmieniaja- cej sie gestosci, oraz pobudza sie go do drgan skretnych za pomoca ukladu napedowo-pomiarowego, wspólpracujacego z ukladem automatycznej regulacji wzmocnienia, znam ienny tym, ze wydzie- lony odcinek rurociagu laczy sie z osiowo symetrycznym elemen- tem sprezystym o tak dobranej sztywnosci na skrecanie, iz wywoluje sie drgania skretne rezonansowe o okresie drgan T z zakresu 1-0,1 s, a nastepnie mierzy sie okres drgan skretnych i koreluje sie go z gestoscia ro przeplywajacej przez rurociag cieczy, zgodnie z zalez- noscia ro=const T. 2 Urzadzenie do pomiaru gestosci materialów cieklych bedacych w przeplywie, wyposazone w urzadzenie rezonansowe, które zawiera ulozyskowany wal z magnetycznym wirnikiem, po- laczony ze sprezystym skretnie elementem unieruchomionym w obudowie, przy czym na wale zamocowany jest rozgaleziony syme- trycznie przelotowy rurociag, zlaczony skretnymi elastycznymi po- laczeniami z glównym rurociagiem, przez który przeplywa strumien badanej cieczy, a ponadto osiowo wzgledem wirnika zamocowany jest stojan z przetwornikiem napedowo-pomiarowym drgan samo- wzbudno-rezonansowych, znamienny tym, ze rozgaleziony syme- trycznie przelotowy rurociag (9) zamocowany jest na ramionach (8) sztywno posadowionych na wale (1), zawieszonym na sprezystym skretnie elemencie ( 4 ) , który ma postac preta, korzystnie o pogru- bionych lagodnie koncach w miejscu polaczenia, natomiast prze- twornik napedowo-pomiarowy stojana (7) umieszczony jest na jego obwodzie, korzystnie w obrebie pola magnetycznego jednego mag- nesu, którego nabiegunniki znajduja sie naprzeciwko tych prze- tworników. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do pomiaru gęstości materiałów ciekłych i mieszanin, zwłaszcza będących w przepływie.

Znane są sposoby wyznaczania gęstości cieczy w przepływie np. wykorzystujące drgania poprzeczne sprężystej U-rurki, przez którą przepływa badana ciecz. Swobodny koniec U-rurki połączony jest elementem sztywnym z elektrycznym układem napędowo- pomiarowym, np. w urządzeniu pod nazwą Dynatrol firmy Automation Produkt Inc. USA. Ze względu na rodzaj realizowanych drgań U-rurki, to znaczy drgania poprzeczne, oraz wysoką częstotliwość drgań wynikających z kształtu i wymiarów metoda ta jest nieprzydatna do pomiarów gęstości cieczy zmieniającej się w niewielkim zakresie, np. przy pomiarze zawartości tłuszczu w śmietance w przemyśle mleczarskim.

Ponadto z opisów patentowych ZSRR nr 602 821, nr 842 478, nr 873 028 znany jest sposób wykorzystujący pomiar przesunięcia fazowego pomiędzy sygnałem wymuszającym drgania romboidalnego układu rur, przez który przepływa ciecz badana, a sygnałem wymuszanym. Układ składa się z osobnych czujników napędzających /wymuszających drgania/ oraz czujników pomiarowych, rejestrujących te drgania. Układ pracuje więc bez sprzężenia zwrotnego, w tak zwanym układzie otwartym. Ola prawidłowej pracy układu, to znaczy dla

161 642 uzyskania poprawnej charakterystyki fazowej, wymagane jest wprowadzenie elementu tłumiącego który stabilizuje charakterystykę fazową pomiędzy wymuszeniem typu siłowego, np. momentem siły, i odpowiedzią w postaci przemieszczenia np. kątowego.

Przedstawione w opisie patentowym ZSRR nr 602 821, urządzenie do oznaczania gęstości pulpy ma: czujnik związany z rurociągiem za pomocą elastycznych rurek, wibrator, węzeł przekazywania drgań, element tłumiący i przyrząd pomiarowy. Czujnik wykonany jest w postaci symetrycznie rozwidlonego względem osi przewodu pulpy, który ma postać romboidalnego układu rurek. Jedna z powierzchni nie związana z przewodem pulpy połączona jest, za pomocą węzła przekazywania drgań, z wibratorem a druga z elementem tłumiącym.

Znane jest również z polskiego zgłoszenia patentowego nr P 286 466 urządzenie rezonansowe, zawierające ułożyskowany wał z magnetycznym wirnikiem, który łączy się ze sprężystym skrętnie elementem. Osiowo względem wirnika zamocowany jest stojan z cewnikami połączonymi z elektronicznym układem napędowo - pomiarowym drgań samowzbudno - rezonansowych.

Sposób według wynalazku polega na tym, że wydzielony za pomocą znanych elastycznych połączeń odcinek rurociągu łączy się z osiowo symetrycznym elementem sprężystym, o tak dobranej sztywności na skręcanie, iż wywołuje się drgania skrętne rezonansowe o okresie drgań T z zakresu 1 - 0,1 s. Następnie mierzy się okres drgań skrętnych i koreluje się go z gęstością ro przepływającej przez rurociąg cieczy, zgodnie z zależnością ro=const T.

Praca w trybie drgań samowzbudnych powoduje, że tłumienie układu nie odgrywa istotnej roli, przy warunku zapewnienia rezonansowego charakteru tych drgań. Dobór parametrów drgań, determinowanych momentem bezwładności J i sztywnością k w zakresie czasów rzędu 0,1 s, pozwala uzyskać znaczną dokładność pomiaru okresu drgań, od którego zależy wyznaczenie wartości gęstości cieczy badanej, a także odfiltrować zakłócenia przemysłowe związane z pracą elektrycznych urządzeń w zakresie 50 Hz i więcej. Sposób według wynalazku pozwala na pracę w systemie ciągłej regulacji procesów technologicznych, w których wymagana jest kontrola parametrów związanych z gęstością, koncentracją zawiesin, zawartością składników, oraz charakteryzuje się znaczną dokładnością l odpornością na zakłócenia przemysłowe.

Urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że rozgałęziony symetrycznie przelotowy rurociąg zamocowany jest na ramionach sztywno posadowionych na wale, zawieszonym na sprężystym skrętnie elemencie, który ma postać pręta, korzystnie o pogrubionych łagodnie końcach w miejscu połączenia. Natomiast przetwornik napędowo-pomiarowy stojana umieszczony jest na jego obwodzie, korzystnie w obrębie pola magnetycznego jednego magnesu, którego nabiegunnlki znajdują się naprzeciwko tych przetworników.

ża pomocą sygnałów elektromagnetycznych wirnika i stojanu wał wirnika wykonuje oscylacyjne ruchy samowzbudno-rezonansowe. Otrzymany z czujnika sygnał elektryczny zależny jest od gęstości cieczy i przetwarzany jest przez układ elektroniczny. Jak wykazały próby i badania urządzenia , wyżej wymieniony korzystny kształt sprężystego skrętnie elementu, zapewnia jego trwałość oraz sktecznie połączenie z wałem np. poprzez element zaciskający, co w przypadku charakteru pracy elementu sprężystego jest bardzo istotne.

Urządzenie zapewnia możliwość przekształcania zmian gęstości cieczy w sygnał elektryczny sterujący procesem technologicznym w linii produkcyjnej.

Wynalazek jest bliżej przedstawiony w przykładzie wykonania na załączonym rysunku, który pokazuje schematycznie budowę urządzenia pomiarowego.

Symetrycznie rozgałęziony odcinek rurociągu 9 o momencie bezwładności J wykonuje drgania skrętne pod wpływem oddziaływania układu napędowego czujnika. Drgania te, dzięki dołączanemu sprężystemu skrętnie elementowi 4 mają charakter rezonansowy, a okres ich jest skorelowany z gęstością cieczy znajdującą się w wydzielonym odcinku rurociągu 9. Przez dobór okresu drgań w zakresie dziesiątych części sekundy uzyskuje się możliwość dokładnego pomiaru okresu T drgań, zgodnie z zależnością ro = const T. Stała przyrządu związana jest z dobrem parametrów elementu sprężystego i kształtem geometrycznym wydzielonego odcinka rurociągu oraz elementów ruchomych czujnika napędowo - rejestrującego z nim współpracującego.

161 642

Urządzenie ma wał 1 z magnetycznym wirnikiem 2, zawieszony na sprężystym skrętnie elemencie 4, zamocowanym sztywno w obudowie 1 urządzenia. Jednocześnie wał 1 jest ułożyskowany w łożyskach 5 posadowionych w obudowie 6 stojana 7. Cewki stojana 7 połączone są z elektronicznym układem napędowo pomiarowym drgań samowzbudno - rezonansowych. Na ramionach 8, sztywno posadowionych na wale 1, zamocowany jest symetrycznie rozgałęziony przelotowy rorociąg 9, złączony elastycznymi połączeniami 10 z głównym rurociągiem 11. Przepływająca rurociągiem 11 ciecz stanowi zmienną, w zależności od gęstości, masę rozgałęzionego przelotowego rurociągu 9, ten zaś wprowadzany jest za pomocą wirnika 2 i stojana 7 w drgania oscylacyjne samowzbudno - rezonansowe. Wartość tych drgań zależy od momentu bezwładności zmiennej gęstości cieczy i w zależności od gęstości przetwarzana jest przez układ elektroniczny.

Układ rezonansowy urządzenia pobudza się do drgań skrętnych za pomocą znanego układu napędowo - pomiarowego współpracującego z odpowiednio skonstruowanym układem elektronicznym, który dzięki zastosowaniu układu automatycznej regulacji wzmocnienia, powoduje wystąpienie drgań samowzbudnych /typu prędkościowego/ o ściśle kontrolowanej amplitudzie.

Urządzenie do pomiaru gęstości cieczy i ich mieszanin w przepływie stanowi uniwersalny czujnik, możliwy do wykorzystania w różnych automatycznych liniach, w których niezbędne jest określenie własności przepływającego czynnika przez wyznaczenie jego gęstości. Uzyskać przez to można typizację urządzeń do pomiaru gęstości cieczy w przepływie oraz zwiększenie seryjności ich produkcji.

|o

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób pomiaru gęstości materiałów ciekłych będących w przepływie, w którym za pomocą elastycznych połączeń wydziela się odcinek rurociągu z podlegającą pomiarowi cieczą o zmieniającej się gęstości, oraz pobudza się go do drgań skrętnych za pomocą układu napędowo-pomiarowego, współpracującego z układem automatycznej regulacji wzmo,cnienia, znamienny tym, że wydzielony odcinek rurociągu łączy się z osiowo symetrycznym elementem sprężystym o tak dobranej sztywności na skręcanie, iż wywołuje się drgania skrętne rezonansowe o okresie drgań T z zakresu 1 - 0,1 s, a następnie mierzy się okres drgań skrętnych i koreluje się go z gęstością ro przepływającej przez rurociąg cieczy, zgodnie z zależnością ro=const T.
2. 2. Urządzenie do pomiaru gęstości materiałów ciekłych będących w przepływie, wyposażone w urządzenie rezonansowe, które zawiera ułożyskowany wał z magnetycznym wirnikiem, połączony Ze sprężystym skrętnie elementem unieruchomionym w obudowie, przy'czym ma wale zamocowany jest rozgałęziony symetrycznie przelotowy rurociąg, złączony skrętnymi elastycznymi połączeniami z głównym rurociągiem, przez który przepływa strumień badanej cieczy, a ponadto osiowo względem wirnika zamocowany jest stojan z przetwornikiem napędowo-pomiarowym drgań samowzbudno-rezonansowych, znamienny tym, że rozgałęziony symetrycznie przelotowy rurociąg /9/ zamocowany jest na ramionach /8/ sztywno posadowionych na wale /1/, zawieszonym na sprężystym skrętnie elemencie /4/, który ma postać pręta, korzystnie o pogrubionych łagodnie końcach w miejscu połączenia, natomiast przetwornik napędowo-pomiarowy stojana /7/ umieszczony jest na jego obwodzie, korzystnie w obrębie pola magnetycznego jednego magnesu, którego nabiegunniki znajdują się naprzeciwko tych przetworników.

   «««