PL62066B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 26.X.1968 (P 129 758) Opublikowano: 5.1.1971 62066 KI. 42 e, 19 MKP G Ol f, 3/36 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Marian Rutkowski, Henryk Szczegodzinski Wlasciciel patentu: Politechnika Wroclawska, Wroclaw (Polska) Urzadzenie do ciaglego pomiaru malych natezen przeplywu cieczy oraz jej calkowitej objetosci Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do cia¬ glego pomiaru malych natezen przeplywu cieczy oraz do pomiaru calkowitej objetosci tej cieczy, zwlaszcza w laboratoryjnych kolumnach destyla¬ cyjnych oraz w urzadzeniach pomiarowo-kontrol¬ nych.Dotychczas znanych jest wiele odmian urzadzen do pomiaru natezenia i objetosci przeplywajacych cieczy. Do najbardziej rozpowszechnionych naleza przeplywomierze turbinowe, dla których dolny za¬ kres mierzonych natezen przeplywu nie schodzi ponizej wartosci rzedu kilku mililitrów na sekunde.Wartosc ta okazuje sie dalece niewystarczajaca w przypadkach, w których najnizsze natezenie przeplywu jest rzedu jednej kropli na kilka se¬ kund, co stanowi drobny ulamek mililitra na se¬ kunde. Dla pomiaru tak malych przeplywów czesto uzywane sa odpowiednio uksztaltowane rurki, w których poziom cieczy swiadczy o wielkosci na¬ tezenia przeplywu. Inna prosta metoda pomiarowa jest liczenie za pomoca przeliczników kropli od¬ rywajacych sie z odpowiedniej kapilary. Ilosc od¬ rywanych kropli w jednostce czasu jest proporcjo¬ nalna do natezenia przeplywu. Wada tych dwóch ostatnio opisanych urzadzen jest znaczny wplyw napiecia powierzchniowego mierzonych cieczy uza¬ leznionego dodatkowo od zmian temperatury oto¬ czenia.Sa takze znane urzadzenia, w których podgrzany pradem elektrycznym termistor ochladza sie prze- 10 15 20 25 30 plywajaca ciecza. Zmiana oporu tego termistora jest uzalezniona od intensywnosci jego chlodzenia, a wiec od natezenia przeplywu mierzonej cieczy.W tym przypadku wymaga sie jednak, aby tempe¬ ratura wody oplywajacej termistor byla scisle jed¬ nakowa.Celem wynalazku jest stworzenie urzadzenia do ciaglego pomiaru malych natezen przeplywu cieczy oraz calkowitej objetosci, w mozliwie duzym za¬ kresie niezaleznie od wlasnosci fizyko-chemicz¬ nych, a w szczególnosci temperatury tej cieczy.Cel ten zostal osiagniety przez zastosowanie kalibrowanej rurki, w której odmierzane sa kon¬ trolowane przez fotoopornik scisle okreslone porcje objetosci przeplywajacej cieczy. Po odmierzeniu danej porcji ciecz jest wypuszczana do dalszego obiegu za pomoca ukladu zaworów sterowanych automatycznie i poruszanych elektromagnesem za¬ silanym impulsami otrzymanymi z odpowiedniego urzadzenia elektronicznego, zwiazanego z kontro¬ lujacym fotoopornikiem.Natezenie przeplywu jest tutaj proporcjonalne do czestotliwosci zadzialania zaworów, natomiast calkowita objetosc do ilosci tych zadzialan.Podstawowa korzyscia techniczna wynalazku jest mozliwosc pomiaru bardzo malych natezen przeplywu cieczy, w duzym stopniu niezaleznie od jej wlasnosci fizyko-chemicznych, a w szczegól¬ nosci takich jak napiecie powierzchniowe, wspól- 62 0663 62 066 4 czynnik zalamania swiatla, lepkosc, jak równiez od jej temperatury.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia schemat ideowy urzadzenia, fig. 2 — przyklad zastosowania urzadzenia do rejestracji natezenia przeplywu orosienia splywajacego do kolby laboratoryjnej kolumny destylacyjnej o dzia¬ laniu okresowym, a fig. 3 — przyklad zastosowa¬ nia urzadzenia do pomiaru natezenia skraplania sie par, zainstalowanego w glowicy kolumny de¬ stylacyjnej.Urzadzenie wedlug wynalazku i zasada dziala¬ nia urzadzenia zostanie objasniona w oparciu o schemat ideowy przedstawiony na fig. 1.Mierzona ciecz jest przepuszczana przez odpo¬ wiednio uksztaltowana szklana rurke 1. Wewnatrz tej rurki znajduja sie, polaczone ze soba pretem szklanym, dwa zawory w postaci dopasowanych szlifów, zawór dolny 2 i górny 3. W górnej czesci preta szklanego zatopiony jest rdzen 4 z materialu ferromagnetycznego miekkiego. Na wysokosci pre¬ ta ferromagnetycznego 4, na zewnatrz rurki 1, umieszczony jest selenoid 5. W górnej czesci rur¬ ki 1 znajduje sie wlot 6 mierzonej cieczy, w dolnej natomiast wylot 7. W srodkowej czesci rurki po¬ miarowej 1 wtopiona jest mniejsza rurka 8, która bocznikuje górny zawór 3. Na dolnej czesci rurki 1 przymocowany jest uklad optyczny 9. Uklad optycz¬ ny 9 wykonany jest w postaci metalowej rurki, wewnatrz której znajduje sie kilka soczewek sku¬ piajacych 10, 11 i 12, oraz przeslona ze szczelina 13, natomiast na obu jej koncach odpowiednia zaró- weczka oswietlajaca 14 i fotoopornik 15.Fotoopornik 15 stanowi jedna galaz mostka Wheatsthone'a 16 zasilanego napieciem zmiennym o czestotliwosci sieciowej. Napiecie otrzymywane na przekatnej mostka 16 jest wzmacniane za po¬ moca tranzystorowego wzmacniacza 17. Wzmoc¬ nione napiecie jest kolejno doprowadzane do de¬ modulatora 18, a nastepnie na wejscie przerzutni- ka dwustabilnego 19. Napiecie wyjsciowe z prze- rzutnika 19 powoduje zadzialanie przerzutnika 21 o krótkim czasie zadzialania, za posrednictwem wzmacniacza mocy 20. Zamkniecie sie styków przekaznika 21 powoduje równoczesny przerzut przerzutników monostabilnych 22 i 23. Przerzutnik 22, poprzez wzmacniacz mocy 24 i przekaznik 25, powoduje przeplyw pradu przez solenoid 5, która podnoszac rdzen 4 wywoluje zamkniecie górnego zaworu 3 i równoczesne otwarcie dolnego zawo¬ ru 2. Przerzutnik 23 poprzez wzmacniacz 26 uru¬ chamia przekaznik 27, który z kolei podaje krótko¬ trwale impulsy napieciowe na uklad usredniajacy 28 i równoczesnie na licznik impulsów 29. Srednia wartosc z powtarzajacych sie impulsów napiecio¬ wych jest mierzona za pomoca woltomierza lampo¬ wego 30.Ciecz, której natezenie przeplywu nalezy zmie¬ rzyc, doplywa do rurki pomiarowej 1 poprzez wlot 6 i stopniowo napelnia jej dolna czesc. Dolna czesc rurki pomiarowej 1 moze byc napelniona po¬ niewaz w stanie spoczynku zawór 2 jest zamkniety.Z chwila gdy zwierciadlo cieczy zrówna sie ze szczelina 13, uklad ze stanu spoczynku zostanie przestawiony w stan pracy. Stan pracy zostaje osiagniety dzieki temu. ze zarówno dla cieczy przezroczystej, jak i nieprzezroczystej zostaje zmieniony stopien oswietlenia fotoopornika 15.Stopien oswietlenia zostaje zmieniony w przy¬ padku cieczy przezroczystej dlatego, ze slupek tej cieczy skupia równolegly strumien swietlny w szczelinie 13, dzieki czemu fotoopór zostaje bardziej oswietlony, co powoduje pojawienie sie napiecia na przekatnej mostka. Dla cieczy nieprzezroczystej fotoopornik zostaje mniej oswietlony, co równiez jest przyczyna pojawienia sie napiecia na mostku 16, lecz w fazie przeciwnej. Dla spowodowania zadzialania ukladu nalezy w przypadku pomiaru cieczy nieprzezroczystej wlaczyc fotoopornik 15 do sasiedniej galezi mostka 16. Napiecie róznicowe, otrzymywane w ten sposób z mostka 16, zostaje wzmocnione za pomoca jednostopniowego tranzy¬ storowego wzmacniacza 17 a nastepnie podane na pierscieniowy demodulator diodowy 18: Z demodulatora diodowego otrzymuje sie jedno¬ kierunkowe napiecie tetniace o biegunowosci uza¬ leznionej od fazy napiecia na przekatnej mostka 16.Biegunowoc napiecia, otrzymywanego z demodu¬ latora 18, powinna byc ujemna w stosunku do wspólnego punktu odniesienia wówczas, gdy ciecz w rurce 1 osiaga poziom szczeliny 13. Biegunowosc taka jest konieczna dla spowodowania zmiany sta¬ nia dwustabilnego przerzutnika 19. Z chwila gdy biegunowosc i amplituda napiecia wyjsciowego de¬ modulatora sa wystarczajace, aby przerzutnik zmie¬ nil swój stan, na jego wyjsciu otrzymuje sie ciag impulsów prostokatnych o czestotliwosci równej czestosci powtarzania sie fal tetnien tego napiecia.Ciag tych impulsów napieciowych, po odpowiednim wyfiltrowaniu i wzmocnieniu we wzmacniaczu mocy 20, powoduje zadzialanie przekaznika 21.Z chwila zamkniecia styków przekaznika 21 zo¬ staja jednoczesnie podane impulsy napieciowe na monostabilne przerzutniki 22 i 23, które powoduja ich przerzut w nowy stan przez czas scisle okres¬ lony dla kazdego z nich. Czas ten uzalezniony jest od wartosci odpowiednich kondensatorów i oporni¬ ków, znajdujacych sie w ich obwodach.W przerzutniku 22 wartosci tych elementów po¬ winny byc tak dobrane, aby uruchamial on, po¬ przez wzmacniacz 24 i przekaznik 25, selenoid 5 na okres czasu konieczny dla opróznienia rurki 1 z odmierzonej porcji cieczy. Poniewaz uruchomio-. ny selenoid powoduje równoczesne otwarcie za¬ woru 2 i zamkniecie zaworu 3, nad tym ostatnim gromadzi sie ciecz, która nieprzerwanie doplywa do rurki wlotem 6. Nagromadzona ciecz nad za¬ worem 3 stanowi czesc odmierzonej w nastepnym cyklu porcji cieczy. Czas trwania zmienionego sta¬ nu w równolegle pobudzonym przerzutniku mono- stabilnym 23 jest w stosunku do poprzedniego czasu duzo krótszy. Przerzutnik ten, poprzez wzmacniacz mocy 26, powoduje zadzialanie prze¬ kaznika 27 na prawie identyczny okres czasu.Wazna tutaj rzecza jest, aby okres czasu dziala¬ nia przekaznika byl w kazdym cyklu pomiarowym jednakowy. Jedna para styków przekaznika 27 po- 65 daje na ten okres czasu stale napiecie na usrednia¬ lo 15 20 25 30 35 40 45 50 55 62 06662 066 jacy uklad 28, natomiast druga para styków powo¬ duje zliczenie kolejnego cyklu pomiarowego przez licznik impulsów 29. Przy stalej szerokosci oraz stalej wartosci amplitudy tego impulsu napiecio¬ wego usredniona wartosc z tych impulsów jest proporcjonalna do czestosci ich wystepowania.Wartosc natezenia przeplywu jest liniowo zalezna od czestosci odmierzania poszczególnych porcji cieczy o scisle okreslonej objetosci, a wiec do sredniej wartosci napiecia otrzymywanego z ukla¬ du 28. Napiecie to mierzone jest za pomoca wolto¬ mierza lampowego 30, dzieki czemu unika sie ob¬ ciazenia pradowego ukladu usredniajacego 28. Cal¬ kowita objetosc, która przeplynela przez urzadze¬ nie, mierzy licznik 29, poniewaz zlicza on odmie¬ rzane porcje cieczy. # PL PL

Claims (9)

1. Zastrzezenie patentowe

2. Urzadzenie do ciaglego pomiaru malych natezen przeplywu cieczy oraz jej calkowitej objetosci, znamienne tym, ze stanowi go szklany przyrzad pomiarowy skladajacy sie z kalibrowanej rurki (1) z wlotem (6) i wylotem (7), w której umieszczony jest uklad zaworów (2 i

3. ) polaczony z ferroma¬ gnetycznym rdzeniem (

4. ), umieszczonym w solenoi- dzie (

5. ), przy czym przyrzad ten umieszczony jest w ukladzie fotooptycznym (9) zaopatrzonym w foto- opornik (15) polaczony elektrycznie z przekazni¬ kiem (21) poprzez mostek Wheatstone'a (1

6. ), wzmacniacz tranzystorowy (1

7. ), demodulator (1

8. ), przerzutnik dwustabilny (1

9. ) i wzmacniacz mocy (20), natomiast styki przekaznika (21) polaczone sa z solenoidem (5) poprzez przerzutnik monostabil- ny (22), wzmacniacz mocy (24) i przekaznik (25) oraz z miernikiem natezenia przeplywu (30) zaopa¬ trzonym w uklad usredniajacy (28) i z miernikiem calkowitej objetosci w postaci licznika (29) poprzez przerzutnik (23), wzmacniacz (26) i przekaznik (27). 16 17 18 19 20 2f| 22 24 zA HZKZHZH figi fig. 2 PL PL