SU1481642A1 - Устройство дл определени в зкости и плотности жидкостей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  измерени  в зкости и плотности исследуемой жидкости. Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  дл  жидкостей, обладающих магнитными свойствами. При погружении шарового зонда скорость его движени  снижаетс  противовесом, св занным с зондом перекинутым через блок гибким тросов. В нижней точке траектории движени  зонда противовес нагружаетс  дополнительным грузом, что обусловливает всплытие зонда. Управление дополнительным грузом осуществл етс  узлом управлени , который содержит силовое реле, подпружиненный рычаг, вертикальные направл ющие дл  дополнительного груза, управл ющее реле и реле времени. 2 ил.

Description

1

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  в зкости и плотности контролируемой жидкости.

Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  устройства дл  исследовани  жидкостей, обладающих магнитными свойствами.

На фиг. 1 представлена структурна  схема измерител  в зкости и плотности жидкости; на фиг. 2 - измеритель узла управлени  дополнительным грузом.

В составе измерител  вход т зонд

1,воспринимающий воздействие сил контролируемой жидкости, противовес

2,снижающий скорость погружени  зонда 1, трос 3, скрепл ющий гибкой св зью зонд 1 ,и противовес 2, блок 4, измен ющий направление движени  троса 3, отметчик 5 угла поворота, контролирующий угол поворота блока 4, а следовательно, величину смещени  троса 3 и зонда 1 в процессе его движени , вычислительный блок 6, запоминающий информацию-с выхода отметчика 5 угла поворота и на ее основе рассчитывающий в зкость и плотность жидкости, дополнительный груз 7,при сн тии которого зонд 1 движетс  вниз, а при введении - вверх, узел 8 управлени  дополнительным грузом, в нижней точке траектории движени  зонда 1 нагружающий противовес 2 дополнительным грузом 7, а в верхней точке снимающий дополнительный груз 7 с противовеса 2.

Узел 8 управлени  дополнительным грузом- (фиг. 2) содержит силовое реле 9, определ ющее положение вращаю3

00

О5 4. Ю

щегос  на оси подпружиненного рычага 10, обеспечивающего подъем дополнительного груза 7; пружину 11, воз-- вращающую рычаг 10 в исходное положение при обесточивании силового рел 9 направл ющие полозь  12, определ ющие траекторию движени  дополнительного груза 7, первый концевой выключатель 13, срабатывающий после подъема дополнительного груза 7 до верхней точки траектории его движени ; второй концевой выключатель 14 срабатывающий при опускании дополнительного груза 7 в нижнюю точку траектории его движени ,управл ющее реле 15, обеспечивающее включение и выключение силового реле 9; реле 16 времени, задерживающее выключение силового реле 9 на врем  погружени  зонда 1.

На фиг. 2 дополнительно обозна- чены: первый 17 и второй 18 контакты управл ющего реле 15, контакт 19 первого концевого выключател  13, контакт 20 второго концевого выключател  14 и первый контакт 21 реле 16 времени.

Одна из фаз измерени  совпадает с измерением в зкости жидкости спо- собом Стокса. Зонд 1 шаровой формы под действием собственного веса погружаетс  в контролируемую жидкость С целью повышени  метрологических характеристик измерени , скорость пгружени  зонда 1 снижаетс  введение противовеса 2, скрепленного с зондом 1 тросом 3, который перекинут чрез блок 4. В процессе погружени  зонда J измер етс  скорость и ускорение его движени . Как только зонд 1 достигает нижней траектории своего движени , начинаетс  втора  фаза измерени . На противовес 2 нагружают дополнительный груз 7, в результате чего суммарный вес противовеса 2 и дополнительного груза 7 становитс  большим веса зонда I. Начинаетс  всплытие

1, в процессе которого также

мер етс  скорость и ускорение движени  зонда 1. Результатов замера скоростей и ускорений всплыти  и погруЧ жени  зонда 3 достаточно дл  расчета в зкости и плотности жидкости. Как только зонд 1 достигнет верхней точки траектории своего движени , сн тием дополнительного груза 7 с противовеса 2 можно начать новый цикл

20

816424

измерени  в зкости и плотности жидкости .

Элементы измерител  в зкости и плотности жидкости (фиг, 1) взаимодействуют между собою следующим образом . На концах троса 3, перекинутого через блок 4, закреплены зонд 1 и противовес 2 соответственно. Ось

(О блока 4 кинематически св зана с входной осью отметчика 5 угла поворота . Электрический выход которого подключен к входу вычислительного блока 6. Узел 8 управлени  дополни15 тельным грузом 6 кинематически св зан с дополнительным грузом 7 и может или размещать этот груз на противовесе 2, или снимать его с противовеса 2.

0

5

0

5

0

5

0

5

Элементы узла управлени  дополнительным грузом св заны следующим образом. Дополнительный груз 7 движетс  в направл ющих полозь х 12 вверх под воздействием рычага 10, а вниз - под действием собственного веса. Второе плечо рычага 10  вл етс   корем силового реле 9. Пружина 11 прикреплена к корпусу узла и рычагу 10. Вход силового реле 9 соединен с входом реле 16 времени, входом его первого контакта 22 и входом первого контакта управл ющего реле 15 Выходы силового реле 9, управл ющего реле 15 и реле 16 времени подключены к корпусу узла. Чувствительный элемент первого концевого выключател  13, на который воздействует дополнительный груз в верхней точке траектории его движени , кинематиче- ски св зан с  корем собственного контакта. Чувствительный элемент второго концевого выключател  14, на который воздействует дополнительный груз 7 в нижней точке траектории его движени , кинематически св зан с  корем собственного контакта 21. Питающий вход узла соединен с выходом первого контакта реле 21 времени и входом контакта первого концевого выключател  19. Выход этого контакта соединен с входом контакта второго концевого выключател  14 и выходами первого контакта 17 и второго контакта 18 управл ющего реле 15. Вход этого реле соединен с входом второго контакта 18 управл ющего реле 15 и выходом контакта 20 второго концевого выключател  14.

Ичмеритель в зкости и плотности жидкости работает следующим образом.

В то врем , когда зонд I поднимаетс  в верхнюю точку траектории своего движени , узел 8 управлени  дополнительным грузом снимает дополнительный груз 7 с противовеса 2. Поскольку вес зонда 1 с учетом действующей на него выталкивающей силы боль- ше веса противовеса 2, он начинает погружатьс  в жидкости, увлека  за собой груз 3 и поднима  противовес 2. Смещение троса 3 приводит к вращению блока 4, которое контролируетс отметчиком 5 угла поворота. Сигнал о повороте блока 4 на заданный угол передаетс  отметчиком 5 угла поворота в вычислительный блок 6, который измер ет врем  поступлени  сиг- нала и запоминает в своей пам ти коды углов, на которые последовательно поворачиваетс  блок 4, и коды времен , которым соответствуют повороты блока 4 на измеренные углы. При из- вестном радиусе изгиба троса 3 на блоке 4 указанных данных достаточно дл  последующих расчетов скоростей и ускорений движени  зонда 1 на различных участках траектории его дни- жени . Как только в процессе погружени  1 достигнет нижней точки погружени , узел 8 управлени  дополнительным грузом вновь нагруз т противовес

2дополнительным грузом 7. Суммарный вес противовеса 2 и дополнительного груза 7 создает услови  дл  всплыти  зонда 1. Блок 4 под действием троса

3вращаетс  в противоположную сторон Отметчик 5 угла поворота 5 вновь вы дает в вычислительный блок 6 информацию о повороте блока 4 на заданный угол, а вычислительный блок 6 измер ет времена поступлени  сигналов и запоминает коды углов и времен в сво ей пам ти. Этой информации достаточно дл  последующих расчетов скоростей и ускорений на различных участках траектории движени  зонда 1 при всплытии. По рассчитанным скорост м и ускорени м при погружении и всплытии вьнислительный блок 6 рассчитывает и печатает измеренные значени  в зкости и плотности жидкости.

Узел управлени  дополнительным грузом работает следующим образом.В процессе движени  зонда 1 вверх, а следовательно,опускани  противовеса 2 и нагружающего его дополнительного груза, наступает момент времени, когда дополнительный груз 7 своим воздействием на чувствительный элемент второго концевого выключател  14 вызывает его срабатывание. Замыкаетс  контакт 20 этого реле. С питающего входа узла напр жение через замкнутый в этом режиме контакт 19 первого концевого выключател  13 и замкнувшийс  контакт 20 второго концевого выключател  1 4 будет приложено к управл ющему реле 15.Оно срабатывает и замыкает свои первый 17 и второй 18 контакты. Замкнувшийс  второй контакт 1 8 делает цепь питани  управл ющего реле 15 независимой от состо ни  второго концевого выключател  14. Через первый контакт 17 этого реле питающее напр жение подаетс  на силовое реле 9 н реле 16 времени. Силовое реле 9, воздейству  на одно из плеч рычага 10, прит гивает его. Другое плечо рычага 10, воздейству  на специальные штыри дополнительного груза 7, поднимает его и удерживает в верхнем положении Реле 16 времени замыкает свой контакт 21 и удерживает его в этом состо нии промежуток времени, достаточный дл  движени  зонда 1 вниз в цикле измерени . В верхней точке тра- эктории своего движени  дополнительный груз 7 , воздейству  на первый концевой выключатель  13, размыкает его контакт 19. Поэтому, когда реле 16 времени, в очередной раз размыкает свой первый контакт 21 , питающий вход отключаетс  от силового ре- ле 9 и других элементов схемы узла. Рычаг 10 под воздействием пружины 11 возвращаетс  в положение, когда его плечо не мешает дополнительному грузу 7 двигатьс  вниз. Он вновь погружает противовес 2, и характер его движени  вниз предопределитс  силами веса зонда I, противовеса 2 и дополнительного груза 7, а также силами воздействи  на зонд 1 со стороны жидкости. По мере снижени  дополнительного груза 7 он вновь воздействует на второй концевой выключатель 14, который замыкает свой контакт 20. Начинаетс  новый цикл работы узла. , Направл ющие полозь  12 обуславливают движение дополнительного груза 7 по заданной траектории без перекосов .

Расчет в зкости и плотности контролируемой жидкости выполн етс  особенно просто, если зонд 1 на некоторых конечных участках траектории погружени  и всплыти  движетс  равномерно . В этом случае дл  погружени  и всплыти  соответственно имеют место следующие соотношени :

- Fe - О + F

ч - - F

-р + Р„ 1, - т , в

где Р, - вес зонда 1 ;

+ V °

(1)

Рп - вес противовеса 2;

PIJ - вес дополнительного груза 7;

силы сопротивлени  в зкой жидкости движению зонда 1 при погружении и всплытии соответственно f

- действующа  на зонд 1 выталкивающа  сила.

Суммиру  уравнени  системы (1), преобразуют ее к следующему виду:

+ F

Т

(2)

v

Подставл   в уравнение (2) значени  сил сопротивлени  в зких жидкостей в соответствии с законом Стокса, после преобразовани  получают выражение дл  расчета измер емой в зкости

I

67R(V,+ Va)

о;

где Ч - в зкость жидкости;

R - радиус шарового зонда 1, измеренные значени  равномерных скоростей движени  Эонда 1 при погружении и всплытии соответственно. . Выража  выталкивающую силу, действующую на шаровой зонд 1 , через плотность жидкости рж , а силу сопротивлени  жидкости его движению - по закону Стокса, после преобразовани  первого уравнени  системы 1 наход т

Р«

-WRJI № - р . 4)

где g - ускорение свободного падени .

816428

Аналогичный расчет может быть выполнен и при движении зонда 1 с измен ющейс  скоростью. Усложение расчетов происходит за счет по влени  в системе уравнений (1) дополнительных слагаемых, в том числе учитывающих момент инерции блока 4.

Предлагаемое устройство применимо дл  жидкостей, обладающих магнитными свойствами, так как не использует приспособлени  с магнитами, воздействующими на зонд, и, следовательно , нет необходимости перед измерени ми исследовать магнитные свойства жидкостей, прежде всего, значение магнитной проницаемости, котора  зависит как от природы жидкостей, так и от условий ее хранени .

10

20

5

0

5

0

5

0

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  определени  в зкости и плотности жидкостей, содержащее чувствительный элемент в виде шарика, приспособление дл  возвратно-поступательного перемещени  его в вертикальном направлении в емкости дл  исследуемой жидкости и регистратор времени перемещени , о т- личающеес  тем, что, с целью расширени  области применени  устройства дл  исследовани  жидкостей, обладающих магнитными свойствами, приспособлением дл  возвратно-поступательного перемещени  выполнено в виде блока с перекинутым через него тросом, на одном конце которого закреплен шарик, а на другом - противовес , и дополнительного груза с осевым отверстием дл  троса, при этом устройство. также содержит силовое реле, св занное с одним из концов подпружиненного рычага из материала, обладающего магнитными свойствами, второй конец которого кинематически св зан с дополнительным грузом, установленным с возможностью перемещени  в вертикальных направл ющих, выключатели , установленные в крайних точках траектории шарика и св занные с контактами управл ющего реле, вход которого через реле времени подключен к входу силового реле.

   Фиг.2