SU1679273A1 - Поплавковый плотномер жидкостей - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области приборостроени  и может быть использовано дл  непрерывного измерени  плотности контролируемой жидкости в химической, нефтехимической, пищевой и других отрасл х промышленности

Цель изобретени  - упрощение конструкции плотномера

На чертеже приведена принципиальна  схема конструкции плотномера

Плотномер содержит проточную камеру

1,в которой размещен поплавок (жесткий, цилиндрической формы) 2, соединенный штоком 3 через разделительный сильфон 4 с блоком 5 формировани  выходного сигнала Шток 3 может поворачиватьс  (качатьс ) относительно опоры 6 вращени . Поплавок

2,шток 3 и опора 6 составл ют измерительную кинематическую систему плотномера Вход контролируемой жидкости 7 в проточную камеру плотномера осуществл етс  через входной штуцер 8 и наружный распределитель 9 потоков жидкости контролируемой жидкости из проточной камеры плотномера осуществл етс  через выходной коллектор 10 и выходной штуцер 11 В линии входа контролируемой жидкости в проточную камеру плотномера размещена гильза 12, в линии выхода жидкости из проточной камеры - гильза 13. В гильзах 12 и 13 размещены термобаллоны 14 и 15 блока газовой термокомпенсации соответственно В блок газовой термокомпенсации вход т также промежуточные сильфоны 16 и 17, компенсационный сильфон 18, соединенные капилл ры 19 и 20 и колпачковые гайки 21 и 22, соединенные резьбовым соединением с гильзами 12 и 13 соответственно Внутри компенсационного сильфона 18 размещен ограничитель 23 обьема Соосно ком- пенсационному сильфону 18 с противоположной стороны штока 3 закрепо

VI

о ю VI

CJ

лен герметизированный сильфом 24 дл  компенсации вли ни  изменени  барометрического давлени  и температуры окружающего воздуха. Внутренн   полость блока термокомпенации заполнена сжатым газом 25. Статическое давление воздуха в полости сильфона 24 определ етс  экспериментально при разработке и испытани х плотномера . В качестве блока формировани  выходного сигнала 5 может быть использо- ван пневмосиловой или электросиловой преобразователь. Усилие, передаваемое ему штоком, преобразуетс  в стандартный пневматический или электрический выходной сигнал.

Плотномер работает следующим образом .

Контролируема  жидкость 7 протекает через проточную камеру 1 и омывает при этом поплавок 2 и термобаллоны 14 и 15 блока термокомпенсации. На поплавок 2 со стороны контролируемой жидкости 7 действует выталкивающа  сила, поворачивающа  шток 3 на некоторый угол относительно опоры 6 вращени . При повороте штока 3 происходит отработка выходного сигнала плотномера на блоке 5 формировани  выходного сигнала, например на узле сопло- заслонка. Следует отметить, что угловые перемещени  штока 3 не превышает долей градуса, а линейные перемещени  поплавка и наружного конца штока 3 наход тс  в пределах 0,005-0,01 мм, что обеспечивает высокую точность измерени . В установив- шемс  режиме значение выходного сигнала , определ емое в блоке 5, соответствует значению плотности контролируемой жидкости 7.

При изменении плотности контролиру- емой жидкости устаналиваетс  новое значение выходного сигнала, соответствующее новому значению плотности.

При неизменной собственной (физиче- ской) плотности контролируемой жидкости, но при изменении ее температуры изменитс  действительное значение плотности жидкости: при повышении температуры плотность уменьшитс , при понижении температуры плотность увеличитс . Соответст- венно изменитс  и величина выталкивающей силы Рвыт, действующей на поплавок, а значит, и величина выходного сигнала.

Дл  исключени  вли ни  изменени  температуры контролируемой жидкости на результаты измерени  ее плотности необходимо обеспечить такое компенсирующее воздействие на измерительную кинематическую систему плотномера со стороны блока температурной компенсации, при

котором при любых значени х температуры контролируемой жидкости (при неизменной собственной плотности жидкости) выходной сигнал плотномера оставалс  бы неизменным .

Условие равновеси  кинематической системы плотномера при любых температурах , но посто нной плотности контролируемой жидкости имеет вид

ДРвыт..1к,

где ДРвыт - изменение выталкивающей силы , действующей на поплавок, от изменени  температуры на величину At;

In - рассто ние от оси опоры б вращени  до геометрического центра поплавка;

ДРк - изменение компенсационного усили , вызванное изменением температуры на величину At;

U - рассто ние от оси компенсационного сильфона блока термокомпенсации до оси опоры 6 вращени .

Изменени  выталкивающей силы ДРвыт и компенсационного усили  AFK, вызванные изменением температуры контролируемой жидкости At, выражаютс  формулами

ДРвыт Уп-у ж-Дг;

А , где Vn - наружный объем поплавка;

р - плотность контролируемой жидкости;

/Зж - коэффициент объемного расширени  контролируемой жидкости;

At - изменение температуры контролируемой жидкости;

Ро - начальное давление сжатого газа и блока термокомпенсации (при 0°С);

- температурный коэффициент расширени  газа;

SK эффективна  площадь компенсационного сильфона 18.

Таким образом, полна  температурна  компенсаци  при изменении температуры контролируемой жидкости (при условии линейной зависимости /бж от температуры) обеспечиваетс  при определенном значении начального давлени  сжатого газа Ро в блоке термокомпенсации, величина которого определ етс  выражением

р Уп;/о-1ж-1п

Ко РГ Sk he

Зна  характеристики жидкости (плот- ность/ и коэффициент объемного расширени  Д«), которую будет контролировать плотномер, заполн ют блок термокомпенсации сжатым газом, например азотом, при расчетном давлении Р0 и герметизируют его. Теперь при изменении температуры контролируемой жидкости, например при увеличении ее на величину At, уменьшитс 

плотность этой жидкости, а следовательно, уменьшитс  величина выталкивающей силы Рвыт действующей на поплавок, и момент, создаваемый выталкивающей силой относительно опоры 6 вращени . Но в это же врем  увеличитс  давление сжатого газа 25 и термобаллонах 14 и 15. Это увеличенное давление газа вызовет приращение компенсационного усили  FK, развиваемого компенсационным сильфоном 18, а следовательно, и увеличение компенсационного крут щего момента М« относительно опоры 6 вращени . Таким образом, восстанавливаетс  первоначальное (до изменени  температуры) значение выходного сигнала плотномера, т.е. осуществл етс  температурна  компенсаци .

При переходе на контролирование другой технологической среды с другой плотностью и с другим коэффициентом нет необходимости перезаполн ть систему термокомпенсации сжатым газом: достаточно изменить начальное давление этого газа путем изменени  объема, занимаемого газом

в полост х этой системы. Это достигаетс  изменением длины, а значит, и внутреннего объема промежуточных сильфонов 16 и 17 вращением колпачковых гаек 21 и 22; при

Claims (1)

1. завинчивании гаек сильфоны 16 и 17 сжимаютс , при отвинчивании гаек 21 и 22 сильфоны 16 и 17 разжимаютс  (раст гиваютс ) под воздействием давлени  сжатого газа. Формула изобретени 

   Поплавковый плотномер жидкостей, содержащий проточную камеру, измерительную кинематическую систему, блок газовой термокомпенсации, состо щий из двух термобаллонов и компенсационного сильфона,

   внутренние полости которых соединены, и блок формировани  выходного сигнала, отличающийс  тем. что, с целью упрощени  конструкции, в блок газовой термокомпенсации дополнительно введены по

   крайней мере один промежуточный силь- фон с неподвижными торцами и механизм регулировани  его объема, причем промежуточный сильфон соединен с термобаллонами .

   8

   20