RU2346259C2 - Vibration probe for determination of density of fluid mediums - Google Patents

Vibration probe for determination of density of fluid mediums Download PDF

Info

Publication number
RU2346259C2
RU2346259C2 RU2007105325/28A RU2007105325A RU2346259C2 RU 2346259 C2 RU2346259 C2 RU 2346259C2 RU 2007105325/28 A RU2007105325/28 A RU 2007105325/28A RU 2007105325 A RU2007105325 A RU 2007105325A RU 2346259 C2 RU2346259 C2 RU 2346259C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vibration probe
plug
density
bellows
spring
Prior art date
Application number
RU2007105325/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007105325A (en
Inventor
Юрий Викторович Баранов (RU)
Юрий Викторович Баранов
Валерий Михайлович Зверев (RU)
Валерий Михайлович Зверев
Original Assignee
ФГУП "Производственное объединение "Маяк"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ФГУП "Производственное объединение "Маяк" filed Critical ФГУП "Производственное объединение "Маяк"
Priority to RU2007105325/28A priority Critical patent/RU2346259C2/en
Publication of RU2007105325A publication Critical patent/RU2007105325A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2346259C2 publication Critical patent/RU2346259C2/en

Links

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: physics, measurement.
SUBSTANCE: invention may be used for determination of fluid medium density in different reservoirs, also in pressurised devices. Substance of invention consists in the fact that vibration probe comprising fork equipped with piezoelectric crystal fixed on bent section of fork, and magnetostrictive drive, additionally contains pipe and damping device. Damping device comprises bellows, sleeve and spring. Bellows is installed inside sleeve and tightly cut into vibration probe pipe, and spring is rigidly fixed to sleeve end and fork body.
EFFECT: higher accuracy of measurements.
1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения плотности жидких сред в различных резервуарах, в том числе в аппаратах под давлением.The invention relates to measuring technique and can be used to determine the density of liquid media in various tanks, including pressure devices.

Прототипом заявленного устройства является вибрирующее устройство для измерения температуры или других физических свойств жидких сред, содержащее вилку, снабженную пьезоэлектрическим кристаллом, закрепленным на изогнутом участке вилки, и магнитострикционным приводом (заявка №2079940 G01N 9/34, Великобритания).The prototype of the claimed device is a vibrating device for measuring temperature or other physical properties of liquid media containing a plug equipped with a piezoelectric crystal mounted on a bent portion of the plug and a magnetostrictive drive (application No. 2079940 G01N 9/34, UK).

Данные устройства, как правило, устанавливаются непосредственно на крышках или боковых стенках резервуаров. Во многих случаях такие конструктивные решения невозможны для практического применения, особенно на предприятиях атомной и химической промышленности, где по специфическим условиям нет доступа к устройствам для их обслуживания и ремонта.These devices, as a rule, are installed directly on the lids or side walls of the tanks. In many cases, such constructive solutions are impossible for practical use, especially in enterprises of the nuclear and chemical industries, where under specific conditions there is no access to devices for their maintenance and repair.

Поэтому вибрационное устройство (зонд) необходимо вводить внутрь резервуара с помощью герметичной удлинительной трубы, в которой размещаются кабели (провода) электрической схемы.Therefore, a vibrating device (probe) must be inserted into the tank using a sealed extension pipe in which the cables (wires) of the electrical circuit are placed.

Общий недостаток указанных вибрационных устройств состоит в том, что при присоединении к ним герметичной удлинительной трубы происходит изменение резонансной частоты устройства, что приводит к снижению точности измерения плотности жидких сред.A common disadvantage of these vibration devices is that when a sealed extension pipe is connected to them, the resonance frequency of the device changes, which leads to a decrease in the accuracy of measuring the density of liquid media.

Частота колебаний вибрирующего устройства определяется уравнениемThe oscillation frequency of the vibrating device is determined by the equation

Figure 00000001
Figure 00000001

где К - жесткость вилки;where K is the rigidity of the fork;

М0 - масса вибрирующего устройства и жестко связанных с ним частей, кг;M 0 - the mass of the vibrating device and parts rigidly connected with it, kg;

ΔМ - масса жидкости, колеблющаяся вместе с вилкой вибрирующего устройства, кг.ΔM is the mass of liquid oscillating with the fork of the vibrating device, kg

Масса вибрирующего устройства и жестко связанных с ним частей зависит от плотности контролируемой жидкости и объема окружающей его контролируемой жидкости и определяется выражениемThe mass of the vibrating device and parts rigidly connected with it depends on the density of the controlled fluid and the volume of the controlled fluid surrounding it and is determined by the expression

Figure 00000002
Figure 00000002

где d - плотность контролируемой жидкости, кг/м3;where d is the density of the controlled fluid, kg / m 3 ;

S1 - площадь аппарата с контролируемой жидкостью, м2,S 1 - the area of the apparatus with a controlled liquid, m 2 ,

h1 - высота столба жидкости над вилкой, м.h 1 - the height of the liquid column above the plug, m

Масса жидкости, колеблющаяся вместе с вилкой вибрирующего устройства, определяется выражениемThe mass of fluid oscillating with the plug of the vibrating device is determined by the expression

Figure 00000003
Figure 00000003

где S2 - площадь, занимаемая жидкостью между вилкой, м2,where S 2 - the area occupied by the fluid between the plug, m 2 ,

h2 - высота вибрирующего устройства, м.h 2 - the height of the vibrating device, m

Подставляя выражения (2) и (3) в выражение (1), имеем:Substituting expressions (2) and (3) into expression (1), we have:

Figure 00000004
Figure 00000004

Из выражения (4) видно, что частота колебаний вилки зависит не только от плотности (d) контролируемой жидкости, но и от высоты столба жидкости (h1) расположенного над вилкой. Величины S1, S2 и h2 постоянные и в процессе измерения не изменяются.From the expression (4) it is seen that the frequency of oscillation of the plug depends not only on the density (d) of the controlled fluid, but also on the height of the fluid column (h 1 ) located above the plug. The values of S 1 , S 2 and h 2 are constant and do not change during the measurement.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение точности определения плотности жидких сред при изменении уровня контролируемой жидкости.The technical problem to be solved by the claimed invention is directed is to increase the accuracy of determining the density of liquid media when the level of the controlled liquid changes.

Поставленная задача решается с помощью заявляемого устройства. В виброзонд (см. чертеж), содержащий вилку 1, снабженную пьезоэлектрическим кристаллом и магнитострикционным приводом 6, закрепленными на изогнутом участке вилки 1, и трубу 2, введено демпфирующее устройство, расположенное между ними и представляющее собой сильфон 3, стакан 4 и пружину 5, причем сильфон расположен внутри стакана и герметично врезан в трубу 2, что защищает проходящие внутри сильфона электрические проводники от пьезоэлектрических кристаллов и магнитострикционного привода 6 от воздействия агрессивной измеряемой среды. Пружина, жестко соединенная с торцом стакана и корпусом 7 вилки 1, предназначена для уменьшения механических нагрузок на сильфон и, следовательно, для повышения надежности работы устройства.The problem is solved using the claimed device. In the vibration probe (see drawing) containing the plug 1, equipped with a piezoelectric crystal and magnetostrictive drive 6, mounted on the bent portion of the plug 1, and the pipe 2, a damping device is inserted located between them and representing a bellows 3, a cup 4 and a spring 5, moreover, the bellows is located inside the glass and hermetically cut into the pipe 2, which protects the electrical conductors passing inside the bellows from piezoelectric crystals and magnetostrictive drive 6 from the influence of an aggressive medium. The spring, rigidly connected to the end of the glass and the housing 7 of the plug 1, is designed to reduce the mechanical stresses on the bellows and, therefore, to increase the reliability of the device.

Работа виброзонда с демпфирующим устройством осуществляется следующим образом. При подаче напряжения на привод вилка начинает вибрировать с резонансной частотой, которая зависит от физических свойств контролируемой жидкости. Колебания вилки 1 приводят к сжатию-растяжению сильфона 3 и пружины 5 с частотой колебания стержней. За счет сжатия-растяжения сильфона 3 и пружины 5 не происходит передача колебаний вилки 1 на трубу 2. Таким образом, труба 2 не участвует в создании резонансной частоты и выражение (4) в этом случае имеет видThe operation of the vibration probe with a damping device is as follows. When voltage is applied to the drive, the plug begins to vibrate with a resonant frequency, which depends on the physical properties of the fluid being controlled. Oscillations of the plug 1 lead to compression-extension of the bellows 3 and the spring 5 with the oscillation frequency of the rods. Due to the compression-tension of the bellows 3 and the spring 5, the vibrations of the plug 1 are not transmitted to the pipe 2. Thus, the pipe 2 is not involved in the creation of a resonant frequency and expression (4) in this case has the form

Figure 00000005
Figure 00000005

Из выражения (5) видно, что частота колебаний вилки зависит только от параметров вилки К, S2 и h2, которые определяются геометрическими размерами вилки и не изменяются в процессе измерения, и от плотности контролируемой жидкости и не зависит от уровня контролируемой жидкости h1, что повышает точность измерения и расширяет область применения устройства на предприятиях атомной, химической и др. отраслях промышленности при внутри аппаратной установке за счет применения удлинительной трубы.From the expression (5) it can be seen that the frequency of oscillation of the plug depends only on the parameters of the plug K, S 2 and h 2 , which are determined by the geometric dimensions of the plug and do not change during the measurement, and on the density of the controlled fluid and does not depend on the level of the controlled fluid h 1 , which increases the accuracy of measurement and expands the scope of the device at the enterprises of nuclear, chemical and other industries when inside a hardware installation through the use of an extension pipe.

Claims (1)

Виброзонд для определения плотности жидких сред, содержащий вилку, снабженную пьезоэлектрическим кристаллом, закрепленным на изогнутом участке вилки, и магнитострикционный привод, отличающийся тем, что в него дополнительно введены труба и демпфирующее устройство, состоящее из сильфона, стакана и пружины, причем сильфон расположен внутри стакана и герметично врезан в трубу виброзонда, а пружина жестко соединена с торцом стакана и корпусом вилки. Vibration probe for determining the density of liquid media, comprising a plug equipped with a piezoelectric crystal fixed on a bent portion of the plug and a magnetostrictive drive, characterized in that a pipe and a damping device consisting of a bellows, a cup and a spring are additionally inserted into it, the bellows being located inside the cup and hermetically embedded in the tube of the vibration probe, and the spring is rigidly connected to the end of the glass and the body of the fork.
RU2007105325/28A 2007-02-12 2007-02-12 Vibration probe for determination of density of fluid mediums RU2346259C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007105325/28A RU2346259C2 (en) 2007-02-12 2007-02-12 Vibration probe for determination of density of fluid mediums

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007105325/28A RU2346259C2 (en) 2007-02-12 2007-02-12 Vibration probe for determination of density of fluid mediums

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007105325A RU2007105325A (en) 2008-08-20
RU2346259C2 true RU2346259C2 (en) 2009-02-10

Family

ID=39747595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007105325/28A RU2346259C2 (en) 2007-02-12 2007-02-12 Vibration probe for determination of density of fluid mediums

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2346259C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2455628C1 (en) * 2010-11-10 2012-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" Vibration sensor for determining liquid density
RU2786773C1 (en) * 2022-06-25 2022-12-26 Ооо "Смартприбор" Device for determining the density and/or viscosity of liquids and gases

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2455628C1 (en) * 2010-11-10 2012-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" Vibration sensor for determining liquid density
RU2786773C1 (en) * 2022-06-25 2022-12-26 Ооо "Смартприбор" Device for determining the density and/or viscosity of liquids and gases

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007105325A (en) 2008-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5603412B2 (en) Heterogeneous fluid density measuring device
KR101125602B1 (en) Probe for oil viscosity and method and apparatus for monitoring oil viscosity with the same
CN104236664B (en) Multi-limit level measuring device
EP2614353B1 (en) Fluid properties measurement device having a symmetric resonator
CN102105778B (en) Acoustic cleaning of optical probe window
WO2009045363A1 (en) Noninvasive fluid density and viscosity measurement
CN101050702B (en) Measuring device and method for overcurrent type resonant sound spectrum multiple phase flow state test
US10209170B2 (en) Meter electronics and method for obtaining flow fluid viscosity at a reference temperature
US20070017277A1 (en) Apparatus and method for measuring fluid density
EP1744142A1 (en) Apparatus and method for measuring fluid density
RU2346259C2 (en) Vibration probe for determination of density of fluid mediums
KR101732151B1 (en) Liquid level measuring device in microgravity condition with a Gas-spring system
EP3353526B1 (en) A density sensor and density sensor manufacturing method
RU169441U1 (en) VIBRATION DEVICE FOR DETERMINING ENVIRONMENTAL PARAMETERS
WO2013114752A1 (en) Apparatus and method for measuring liquid surface level
JP2009068921A (en) Residual quantity measuring device
RU98586U1 (en) Vibration probe for determining the density of liquid media
JP4500965B2 (en) Acoustic cavity and resonant acoustic spectroscopy apparatus for fluids using the same
RU2024841C1 (en) Sensor of vibration densitometer
RU2506563C1 (en) Sensor of vibration densimeter
Sanchez-Diaz et al. On Bernoulli-Euler modeling of an immersed beam for axisymmetric container parameters measurement
SU827980A1 (en) Ultrasonic level gauge
JP2005037271A (en) Viscosity measuring device
RU6903U1 (en) VIBRATION DENSITY SENSOR
RU2455628C1 (en) Vibration sensor for determining liquid density

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170213