Opublikowano dnia 10 sierpnia 1961 r. *£%d#f JU rzedu r<.rento* ec jhm\ teczfPKNlitei lrtfwt|| 4l POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 44871 KI. 42 1, 1/03 VEB Leuna-Werke „Walter Ulbricht" Leuna, Niemiecka Republika Demokratyczna Urzadzenie do ciaglego pomiaru, rejestrowania i regulowania gestosci osrodków niestalych Patent trwa od dnia 11 grudnia 1958 r.Do okreslania gestosci cieczy znane sa naj¬ rózniejsze sposoby, np. metoda wagowa, meto¬ da podnoszeniowa miedzy innymi za pomoca areometru, lub okreslenie gestosci za pomoca rur polaczonych. Urzadzenia pomiarowe, pra¬ cujace wedlug tych zasad posiadaja te wade, ze na ogól nadaja sie tylko do pomiarów la¬ boratoryjnych. W technice chemicznej do cia¬ glego pomiaru i regulowania gestosci prawie nie moga byc stosowane, iponiewaz ustalenie wartosci pomiaru w sposób ciagly nastrecza trudnosci.Wprawdzie istnieja równiez urzadzenia do ciaglych pomiarów gestosci, które opieraja sie na metodzie podnoszeniowej i przy których droge ciala podnoszonego przy zmianach ges¬ tosci mierzy sie i przekazuje indukcyjnie. Spo¬ sób ten posiada jednak te wade, ze wewnatrz osrodka poddawanego pomiarowi musza byc umieszczone sprezyny albo inne srodki po¬ mocnicze, których trwalosc jest silnie ograni¬ czona przez czesc bardzo agresywnych srodo¬ wisk. Oprócz tego droga, jaka wbudowany do urzadzenia plywak musi przebyc dla induk¬ cyjnego pomiaru gestosci powieksza znacznie urzadzenie, a w koncu cechowanie urzadzenia jest bardzo uciazliwe, poniewaz uprzednie obli¬ czenie tej drogi nastrecza praktycznie trud¬ nosci.Urzadzenie wedlug wynalazku umozliwia przeprowadzenie pomiaru gestosci z pominie¬ ciem wyzej wymienionych wad przez pomiary sily wyporu plywaka plywajacego w cieczy poddawanej pomiarowi.Na rysunku przedstawiono urzadzenie we¬ dlug wynalazku do ciaglego pomiaru, rejestro¬ wania i regulowania gestosci osrodków nie¬ stalych.Cyfra 1 oznacza zbiornik z doplywem 2 i od¬ plywem 3, który zamyka prawie jednorodnepole przeplywu osrodka, poddawanego pomia¬ rowi, SC&fra ¦¦< oznacza plywak, który jest po¬ laczony ruchotrio ^w punkcie 7 z pretem 5 ze szkla, wprowadzonym do krócca 6, wykonane¬ go z materialu izolacyjnego. W pret 5 wtopiony jest rdzen 8 cewki i trwaly magnes 9, korzyst¬ nie ceramiczny magnes pierscieniowy. Za po¬ moca cyfry 10 oznaczono cewke impulsowa, a cyfra 11 — cewke do wytwarzania pola magnetycznego. Cewki 10 i 11 sa umieszczone przesuwnie na króccu 6. Cyfra 12 oznacza amperomierz, 13 — urzadzenie elektryczne, laczace cewke impulsowa 10 z cewka magne¬ tyczna 11.Uklad ten pracuje w ponizej opisany sposób.Ciezar wlasciwy plywaka 4, swobodnie poru¬ szajacego sie w zbiorniku 1 i w króccu 6, lacznie z pretem 5 jest o tyle wiekszy od ciezaru wlasciwego mierzonej cieczy przy naj¬ wiekszej jej gestosci, ze plywak opada do dolu z sila mniej wiecej jednego G. Sila przeciw¬ dzialajaca, która dziala na trwaly magnes 9 i posiada te sama wielkosc, jest pole magne¬ tyczne, które np. z jednej strony zostaje wy¬ tworzone przez uzwojenia cewki 11, a z dru¬ giej strony okreslone przez odleglosc magnesu trwalego 9 od cewki 11. PrArrzad^przeplywaja¬ cy przez cewke 11 zostaje tak nastawiony przez zmiane odleglosci cewki impulsowej 10 od cewki magnetycznej 11, ze amperomierz 12 wy¬ chyla sie tylko o kilka stopni. To ustawienie jest mozliwe, poniewaz dolny biegun magnesu 9 mniej lub wiecej zanurza sie w rozproszo¬ nym polu równoimiennego bieguna magnetycz¬ nego, który jest wytwarzany przez uzwojenia cewki 11 i dzialajaca przeciwsila przy jedna¬ kowej liczbie uzwojen jest funkcja odleglosci magnesu trwalego od pola magnetycznego cew¬ ki. Wielkosc pradu w cewce 11 okresla sie przez polozenie rdzenia 8 cewki w cewce 10.Jezeli rdzen 8 cewki znajduje sie na zewnatrz cewki 11, (w przykladzie wykonania znajduje sie miedzy cewka 10 a cewka 11), wtedy przez cewke 11 plynie mozliwie najwiekszy prad, który stale zmierza do minimum ewentualnie do zera, jezeli rdzen 8 cewki wchodzi do cewki 10.Jezeli zmniejsza sie gestosc osrodka podda¬ wanego pomiarowi, wtedy na plywak 4 i pret 5 dziala wieksza sila do dolu, która jest pro¬ porcjonalna do zmiany gestosci i objetosci ply¬ waka. Ta wystepujaca sila sprawia, ze pret 5 z rdzeniem 8 cewki wychodzi z cewki 10 ku dolowi. To znowu wywoluje w nastepstwie, ze prad w cewce 11, a tym samym pole magne¬ tyczne zostaje zwiekszone, a plywak 4 z pre¬ tem 5 zostaje z powrotem wycisniety prawie do swego dawnego polozenia. Wielkosc pradu jest miara gestosci i moze byc uzyta do re¬ jestrowania i regulowania. Poniewaz pole magnetyczne cewki 11, a tym samym sila przeciwdzialajaca zalezy z jednej strony od pradu plynacego przez cewke 11, a z drugiej strony od jej liczby uzwojen, mozliwe jest przez zmiane liczby uzwojen zmieniac dowol¬ nie zakres pomiaru. Tak mozna wiec podczas pracy urzadzenia pomiarowego przejsc z du¬ zego zakresu pomiaru gestosci w wezszy za¬ kres pomiarowy przez wylaczenie odpowiedniej liczby uzwojen.Moze okazac sie korzystne zastapic cewke 11 dwoma cewkami i umiescic je w odstepie mniej wiecej dlugosci magnesu trwalego i wokól niego. Przy tym magnes trwaly, znaj¬ dujacy sie miedzy cewkami, zostaje przez jedna polowe cewki naciskany, a przez druga ciagniety tak, ze osiaga sie wieksze dzialanie sily na magnes.Wieksze dzialanie sily na cialo plywajace mozna jeszcze w ten sposób osiagnac, ze mag¬ nes trwaly 9 zastapi sie przez dwa magnesy, które zostana wtopione w pret 5 w odleglosci miedzy soba, wynoszacej w przyblizeniu dlu¬ gosc cewki 11. Magnesy sa wtedy tak umiesz¬ czone, ze w odniesieniu do cewki znajduja sie pod wplywem przeciwnie skierowanych sil.Poza tym mozna zakres pomiaru ciagle re¬ gulowac podczas pracy przez dodatkowe pole magnetyczne, które korzystnie jest nalozone na pole magnetyczne wytwarzane przez prad pomiarowy. Przy takim ukladzie procentowa zmiana sily calkowitego pola magnetycznego jest mniejsza anizeli wykazuje to zmierzona róznica pradu i w zwiazku z tym zakres po¬ miaru gestosci jest mniejszy, a tym samym bardziej czuly, poniewaz sterowana przez cew¬ ke impulsowa 10 mozliwa zmiana pradu pozo¬ staje jednakowa.Poza tym mozliwe jest przez zmiane objetosci plywaka 4, uczynic przy malej objetosci plywa¬ ka 4 zakres pomiaru duzym, a przy duzej objetosci plywaka 4 — malym, poniewaz przy duzej objetosci plywaka 4 przyrost sily na jednostke zmiany gestosci jest wiekszy, anizeli przy malej objetosci.Jest takze mozliwe zrezygnowac z rdzenia 8 cewki i przekazac funkcje rdzenia 8 cewki magnesowi trwalemu 9, przy czym odleglosc pomiedzy cewka impulsowa 11 tak sie zmniej¬ sza, ze 'magnes trwaly 9 przy wyjsciu z cewki \impulsowej 10 wchodzi bezposrednio w bar¬ dziej jednorodne pole magnetyczne cewki 11.Uklad moze byc równiez tak dobrany, ze magnes 9 zostaje przez pole magnetyczne cew¬ ki 11 wciagniety do niej. Plywak 4 musi byc wtedy tak dobrany, aby ciagnal pret do góry.W tym przypadku jako magnes 9 mozna za¬ stosowac takze zelazo o malej przenikalnosci magnetycznej.W celu przeprowadzenia pomiarów gestosci niezaleznych od temepratury, korzystne jest przewidziec kompensacje temperatury. Zmianie gestosci mierzonej jako zmiany sily wyporu, która polega na wahaniach temperatury, prze¬ ciwstawia sie w tym przypadku jednakowo wielka zmiane sily w postaci dodatkowego pola magnetycznego, które jest sterowane przez temperature osrodka poddawanego pomiarowi.Dzieki temu osiaga sie to, ze przy zmianie gestosci na skutek wahan temperaturowych nie zmienia sie prad w amperomierzu 12, po¬ niewaz potrzebna sila dodatkowa w postaci pola magnetycznego dla kompensacji zmiany wyporu spowodowanej zmianami temperatury, jest wytwarzana nie przez prad pomiarowy lecz przez drugi prad. To pole magnetyczne mozna wytworzyc przez dodatkowe uzwojenia na cewce 11, np. przez dwunitkowe nawinie¬ cia. To dodatkowe nawiniecie moze byc takze równoczesnie zastosowane do zmiany zakresu pomiaru.Nowy sposób posiada miedzy innymi te zalete, ze plywak wykonuje bardzo mala dro¬ ge i dzieki temu zbiornik pomiarowy moze byc maly. Oprócz tego na dzialanie osrodka nie sa narazone ani sprezyny, ani inne na¬ rzady pomocnicze, poniewaz caly plywak moz¬ na np. powlec szklem. Nastepnie mozliwe jest uprzednie wyliczenie wystepujacych sil wy¬ poru przy znanych zmianach gestosci tak, ze cechowanie moze nastapic w prosty sposób na drodze wazenia. PL