RU2663551C2 - Universal precision density meter of liquid medium - Google Patents
Universal precision density meter of liquid medium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2663551C2 RU2663551C2 RU2016126532A RU2016126532A RU2663551C2 RU 2663551 C2 RU2663551 C2 RU 2663551C2 RU 2016126532 A RU2016126532 A RU 2016126532A RU 2016126532 A RU2016126532 A RU 2016126532A RU 2663551 C2 RU2663551 C2 RU 2663551C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- density
- scales
- specific gravity
- liquid medium
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
- G01N9/08—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity by measuring buoyant force of solid materials by weighing both in air and in a liquid
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
- G01N9/36—Analysing materials by measuring the density or specific gravity, e.g. determining quantity of moisture
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано для измерения плотности любых жидких сред, в том числе и химически активных, в широком диапазоне температур.The invention relates to the field of technical physics and can be used to measure the density of any liquid medium, including chemically active, in a wide temperature range.
Известны различные методы измерения плотности жидкости. Их можно разделить на две основные группы - косвенные и прямые. Косвенные методы определения плотности являются трудоемкими и менее точными, чем прямые (Перышкин А.В. Учебник по физике за 7 класс. Издание: 2-е изд. - М.: Дрофа, 2013 г, § 51 Архимедова сила).Various methods are known for measuring fluid density. They can be divided into two main groups - indirect and direct. Indirect methods for determining the density are time-consuming and less accurate than direct methods (Peryshkin A.V. Physics textbook for Grade 7. Edition: 2nd ed. - Moscow: Drofa, 2013, § 51 Archimedean force).
Известны плотномеры - патент на полезную модель RU 43647 U1, включающий тарировочный поплавок, погруженный в жидкость, и жестко закрепленные пружинные весы, где тарировочный поплавок установлен с возможностью взаимодействия с пружиной весов через равноплечий рычаг.Density meters are known - patent for utility model RU 43647 U1, which includes a calibration float immersed in a liquid and rigidly fixed spring scales, where the calibration float is installed with the possibility of interaction with the spring of the balance through an equal-arm lever.
Недостатком этого устройства является его громоздкость и низкая точность при измерениях.The disadvantage of this device is its bulkiness and low accuracy when measuring.
Известен плотномер - патент ER 1161667 (A1) - 2001-12-12, который включает весоизмерительное устройство и вертикальные ползуны для перемещения измерительного устройства и погружения его в исследуемую жидкость, содержащуюся в сосуде.Known densitometer - patent ER 1161667 (A1) - 2001-12-12, which includes a weighing device and vertical sliders to move the measuring device and immerse it in the test fluid contained in the vessel.
К недостаткам этого плотномера можно также отнести громоздкость и сложность конструкции, сложность процесса замера, недостаточно высокую точность измерения.The disadvantages of this densitometer can also include the bulkiness and complexity of the design, the complexity of the measurement process, insufficiently high measurement accuracy.
Известны гидростатические плотномеры DenDi, у которых на тензометрической балке измеряют массу твердого тела в воздухе, а затем в жидкости, плотность которой необходимо найти. Определив массу твердого тела в разных средах, данный плотномер при помощи алгоритма определяет плотность исследуемой жидкости.DenDi hydrostatic densitometers are known, in which the mass of a solid in air and then in a liquid whose density must be found are measured on a tensometric beam. Having determined the mass of a solid in different media, this densitometer, using an algorithm, determines the density of the liquid under investigation.
Электронный плотномер DenDi компании-производителя LEMIS Baltic является по технической сущности наиболее близким прототипом предлагаемого устройства.The DenDi electronic densitometer of the manufacturing company LEMIS Baltic is by its technical essence the closest prototype of the proposed device.
(http://chemtest.com.ua/laboratornyj_plotnomer_dendi)(http://chemtest.com.ua/laboratornyj_plotnomer_dendi)
Принцип действия DenDi основан на измерении выталкивающей силы жидкости. Чувствительный элемент измеряет выталкивающую силу полностью погруженного в исследуемую жидкость поплавка плотномера, направленную снизу вверх. Полученная информация преобразуется в цифровую форму и обрабатывается микропроцессором. Результаты измерений выводятся на жидкокристаллический цифровой дисплей в виде значений плотности.The operating principle of DenDi is based on measuring the buoyancy of a liquid. The sensing element measures the buoyancy force of the density meter float completely immersed in the test liquid, directed from the bottom up. The received information is converted to digital form and processed by a microprocessor. The measurement results are displayed on the liquid crystal digital display in the form of density values.
Недостатком плотномера DenDi компании-производителя LEMIS Baltic является то, что для проведения измерений плотности жидкости используется косвенный метод, который является менее точным, требуется большое количество исследуемой жидкости, а также требуются специальные приспособления, дорогостоящие микропроцессоры и необходимость регулярного проведения тарировки прибора.The disadvantage of the DenDi densitometer of the manufacturing company LEMIS Baltic is that the indirect method is used to conduct measurements of the density of the liquid, which is less accurate, it requires a large amount of the studied liquid, as well as special devices, expensive microprocessors and the need for regular calibration of the device.
Техническим результатом предлагаемого универсального прецизионного плотномера жидких сред является возможность прямого измерения плотности любой жидкости (жидкой среды) прямым способом непосредственно в г /см3 на высокоточных весах с меньшей затратой времени, с большей точностью, при малом количестве исследуемой жидкости (не более 15…20 см3) и в широком диапазоне температур путем быстрой и легкой замены сосудов с исследуемой жидкостью, нагретой до заданной температуры. Точность измерения плотности жидкости находится в прямой зависимости от класса используемых при измерении весов (аналитических, технических, фармацевтических и др.), от класса точности калиброванного шарика объемом один кубический сантиметр и может находиться в пределах от 0,01 г/см3 до 0,00001 г/см3. Причем необходимость проведения каких-либо тарировок отсутствует независимо от типа исследуемой жидкости (жидкой среды), так как применяемые для измерений заведомо сертифицированные (поверенные) весы показывают истинное (реальное) значение выталкивающей силы любой жидкости (жидкой среды) непосредственно в граммах (ньютонах), а объем вытесненной жидкости постоянен и равен объему калиброванного шарика в один кубический сантиметр.The technical result of the proposed universal precision densitometer of liquid media is the ability to directly measure the density of any liquid (liquid medium) directly in g / cm 3 on high-precision scales with less time, with greater accuracy, with a small amount of the studied liquid (no more than 15 ... 20 cm 3 ) and in a wide range of temperatures by quickly and easily replacing vessels with the test fluid, heated to a given temperature. The accuracy of measuring fluid density is directly dependent on the class of weights used for measuring (analytical, technical, pharmaceutical, etc.), on the accuracy class of a calibrated ball with a volume of one cubic centimeter and can range from 0.01 g / cm 3 to 0, 00001 g / cm 3 . Moreover, the need for any calibrations is absent, regardless of the type of the studied liquid (liquid medium), since the obviously certified (attorney) scales used for measurements show the true (real) value of the buoyancy force of any liquid (liquid medium) directly in grams (newtons), and the volume of the displaced fluid is constant and equal to the volume of the calibrated ball in one cubic centimeter.
Конкретные преимущества и полезность предлагаемого плотномера видны также в том, что у учебных, научно-исследовательских и технологических лабораторий предприятий всех отраслей, отпадает необходимость в приобретении многообразия плотномеров (ариометров, лактометров и т.д.) для различных типов жидкостей. Достаточно иметь в лаборатории аналитические, технические электронные или другие точные весы и калиброванный шарик, предложенный Осиповым Н.Е.The specific advantages and usefulness of the proposed densitometer are also visible in the fact that educational, research and technological laboratories of enterprises of all industries do not need to purchase a variety of densitometers (ariometers, lactometers, etc.) for various types of liquids. It is enough to have in the laboratory analytical, technical electronic or other exact scales and a calibrated ball proposed by N. Osipov.
Технический результат достигается тем, что предлагаемый плотномер, рис. 1, включает высокоточные весы 1, легкий прозрачный (пластиковый, стеклянный) сосуд 2 диаметром 20…25 мм и высотой 35…40 мм, наполненный исследуемой жидкостью в объеме 15…20 см3 и установленный на чаше весов 3, а в исследуемую жидкость на тонкой нити без касания стенок и дна сосуда полностью погружен калиброванный шарик 4 объемом один кубический сантиметр, изготовленный из сплошного коррозиестойкого материала с удельным весом более чем удельный вес исследуемой жидкой среды.The technical result is achieved by the fact that the proposed densitometer, Fig. 1, includes high-
Схема сил, действующих на чашу весов и на калиброванный шарик, дана на рис. 1, откуда видно, что действующие на шарик и на чашу весов силы описываются следующим уравнением:The diagram of the forces acting on the scales and on the calibrated ball is given in Fig. 1, which shows that the forces acting on the ball and the scales are described by the following equation:
где G - вес калиброванного шарика;where G is the weight of the calibrated ball;
РН - сила натяжения нити;P N - the tension force of the thread;
GЖ - вес сосуда и исследуемой жидкости;G F - the weight of the vessel and the test fluid;
РА - сила Архимеда;R A - Archimedes force;
Рвес - реакция чаши весов;P weight - the reaction of the scales;
RА - реакция силы Архимеда.R A is the reaction of the force of Archimedes.
Учитывая, что при замерах величины Ра включается режим для весов «без учета веса тары» и GЖ=Rвес (весы обнуляются), уравнение запишется следующим образом:Given that when measuring the value of Ra, the mode for the scales “without taking into account the tare weight” and G Ж = R weight is turned on (the balance is zeroed), the equation is written as follows:
или RА=PН+PА-G, где RА=PА;or R A = P H + P A -G, where R A = P A ;
или РН=G+RА-PА.or P H = G + R A —P A.
Принцип работы предлагаемого устройства и процесс измерения плотности исследуемой жидкости происходит следующим образом:The principle of operation of the proposed device and the process of measuring the density of the investigated fluid is as follows:
1. В зависимости от заданной (необходимой) точности измерения плотности жидкости выбираются сертифицированные весы (аналитические, технические электронные и т.д. с точностью измерения от 0.01 г до 0.00001 г), рис. 2.1. Depending on the specified (necessary) accuracy of measuring the density of the liquid, certified scales are selected (analytical, technical electronic, etc. with a measurement accuracy of 0.01 g to 0.00001 g), Fig. 2.
2. Легкий пластиковый (стеклянный) сосуд диаметром 20…25 мм и высотой 35…40 мм, наполненный исследуемой жидкостью объемом 15…20 см3, устанавливается на чащу весов и показания весов обнуляются (положение без учета веса тары), рис. 2.2. A light plastic (glass) vessel with a diameter of 20 ... 25 mm and a height of 35 ... 40 mm, filled with a test liquid with a volume of 15 ... 20 cm 3 , is mounted on the scales and the balance readings are reset (position excluding tare), Fig. 2.
3. Калиброванный шарик, объем которого равен одному см3 и закрепленный на тонкой нити, полностью погружается в жидкость без возможности соприкосновения его со стенками и дном сосуда, рис. 3.3. A calibrated ball, the volume of which is one cm 3 and fixed on a thin thread, is completely immersed in the liquid without the possibility of contacting it with the walls and the bottom of the vessel, Fig. 3.
4. После стабилизации показаний весов (1…2 сек) производится их запись, которая фиксирует величину реакции выталкивающей силы Архимеда в граммах и, соответственно, определяется прямым методом без каких-либо промежуточных расчетов плотность исследуемой жидкости в г/см3, так как сила Архимеда равна весу вытесненной шариком жидкости в объеме, равном один см3, рис. 3.4. After stabilizing the readings of the scales (1 ... 2 sec), they are recorded, which fixes the reaction value of the buoyancy force of Archimedes in grams and, accordingly, is determined by the direct method without any intermediate calculations, the density of the liquid under investigation in g / cm 3 , since the force Archimedes is equal to the weight of the liquid displaced by the ball in a volume equal to one cm 3 , Fig. 3.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016126532A RU2663551C2 (en) | 2016-07-04 | 2016-07-04 | Universal precision density meter of liquid medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016126532A RU2663551C2 (en) | 2016-07-04 | 2016-07-04 | Universal precision density meter of liquid medium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2663551C2 true RU2663551C2 (en) | 2018-08-07 |
Family
ID=63142788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016126532A RU2663551C2 (en) | 2016-07-04 | 2016-07-04 | Universal precision density meter of liquid medium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2663551C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU492785A1 (en) * | 1974-06-04 | 1975-11-25 | Специальное Конструкторское Бюро "Нефтегазпромавтоматика" | Densitometer |
| SU1582075A2 (en) * | 1987-12-25 | 1990-07-30 | И.П.Глыбин и В.И.Глыбин | Float densimeter |
| EP1161667A1 (en) * | 1999-03-17 | 2001-12-12 | Mettler-Toledo GmbH | Weighing device for determining density |
| RU30003U1 (en) * | 2002-12-09 | 2003-06-10 | Мильштейн Всеволод Михайлович | DENSITOMETER |
| RU43647U1 (en) * | 2004-08-16 | 2005-01-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Бурение" | DENSITOMETER |
-
2016
- 2016-07-04 RU RU2016126532A patent/RU2663551C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU492785A1 (en) * | 1974-06-04 | 1975-11-25 | Специальное Конструкторское Бюро "Нефтегазпромавтоматика" | Densitometer |
| SU1582075A2 (en) * | 1987-12-25 | 1990-07-30 | И.П.Глыбин и В.И.Глыбин | Float densimeter |
| EP1161667A1 (en) * | 1999-03-17 | 2001-12-12 | Mettler-Toledo GmbH | Weighing device for determining density |
| RU30003U1 (en) * | 2002-12-09 | 2003-06-10 | Мильштейн Всеволод Михайлович | DENSITOMETER |
| RU43647U1 (en) * | 2004-08-16 | 2005-01-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Бурение" | DENSITOMETER |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hayu et al. | Accurate density measurement of stainless steel weights by hydrostatic weighing system | |
| Kohlrausch | An introduction to physical measurements | |
| CN110646323A (en) | Device and method for measuring liquid density by using equal-volume static buoyancy comparison method | |
| RU2663551C2 (en) | Universal precision density meter of liquid medium | |
| US1511604A (en) | Specific-gravity apparatus | |
| Wright et al. | NIST calibration services for hydrometers | |
| Flude et al. | Viscosity measurement by means of falling spheres compared with capillary viscometry | |
| RU2708714C1 (en) | Method for determination of density of solid bodies and device for its implementation | |
| CN103018109A (en) | Tester for Young's modulus | |
| CN202939099U (en) | Young modulus tester | |
| CN2575658Y (en) | Industry analysing instrument with thermal insulation apparatus | |
| RU153283U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE VOLUME OF THE CLOSED POROSITY OF METAL SAMPLES | |
| Allen et al. | A text-book of practical physics | |
| Harangus et al. | Mass-Measurement-based Automatization of the Engler-Viscometer | |
| RU2569173C1 (en) | Viscosimeter | |
| Gianino | Microcomputer-based laboratory for Archimedes' principle and density of liquids | |
| Akcadag et al. | New apparatus for the determination of liquid density at primary level in TUBITAK UME | |
| Wright et al. | NIST calibration services for hydrometers | |
| Баковец et al. | Measuring liquid density in a system for ensuring uniformity of measurements | |
| CN211262980U (en) | Elasticity modulus measuring apparatu | |
| US3540292A (en) | Apparatus and method for controlling pressure in a constant volume environment | |
| CN210223215U (en) | Experimental device for researching Archimedes principle | |
| Bakovets et al. | Measuring liquid density in a system for ensuring uniformity of measurements | |
| RU163271U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE VOLUME OF IRON FRUIT BODIES | |
| Bilynskyi et al. | ANALYSIS OF THE METHODS AND MEANS FOR MEASURING DENSITY OF OIL PRODUCTS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180705 |