SU1679274A1 - Способ температурной компенсации в плотномерах жидкости - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к контрольно- измерительным приборам и средствам автоматики и может быть использовано в химической, пищевой и других отрасл х промышленности при разработке плотномеров жидкости (поплавковых, весовых, гидростатических).

Цель изобретени  - повышение эффективности способа температурной компенсации в плотномерах жидкости.

На фиг. 1 представлена принципиальна  схема конструкции весового плотномера , термокомпенсаци  которого осуществл етс  по предлагаемому способу; на фиг, 2 - петлева  трубка плотномера, вид сверху.

Плотномер состоит из трех функциональных систем (на фиг. 1 обведены пунктирными лини ми), измерительной кинематической системы, системы термокомпенсации и системы формировани  выходного сигнала.

Плотномер содержит петлевую горизонтальную трубку 1, соединенную гибкими элементами 2 и 3 с входным 4 и выходным 5 неподвижными трубопроводами. Петлева  трубка 1 имеет опору 6 вращени  и соединена с сильфоном 7 обратной св зи. Петлева  трубка 1 соединена также т гой 8 с рычагом 9, имеющим опору 10 вращени  и заслонку 11, прикрывающую сопло 12, соединенное пневматическими лини ми с пневмоусили- телем 13 и сильфоном 7 обратной св зи. Во входном 4 и выходном 5 трубопроводах установлены термобаллоны 14 системы тер- мок:омпенсации. В термобаллонах 14 установлены плунжеры 15, зафиксированные в термобаллонах 14 фланцами 16 через герметичные уплотнени  17. Внутренние полости обоих термобаллонов 14 через плунжеры 15 соединены капилл рами 18 с

О

VI чэ ю VI

Јь

внутренней полостью компенсационного сильфона 19, закрепленного на неподвижном кронштейне 20. Подвижный торец компенсационного сильфона 19 соединен с петлевой трубкой 1. Внутри компенсационного сильфона 19 размещен ограничитель 21 объема сильфона/Соосно с компенсационным сильфоном 19 с противоположной стороны петлевой трубки 1 закреплен подвижный торец сильфона 22, компенсирующего вли ние изменени  температуры окружающего воздуха. Внутренн   полость плотномера (петлевой трубки 1, патрубков 4 и 5), заполнена контролируемой жидкостью 23. Внутренн   полость термокомпенсационной системы заполнена компенсационным сжатым газом 24. Полость сильфона 22 герметизирована при расчетном статическом давлении.

Плотномер работает следующим образом .

Контролируема  жидкость 23 через входной патрубок 4 входит в петлевую трубку 1 и через выходной патрубок 5 выходит из нее. Масса контролируемой жидкости 23, заполн ющей подвижную часть петлевой трубки 1, создает рабочее усилие, поворачивающее петлевую трубку 1 относительно опоры 6. При этом перемещение петлевой трубки 1 вызывает (через т гу 8 и рычаг 9) перемещение заслонки 11 относительно сопла 12, где отрабатываетс  выходное давление Рвых, пропорциональное плотности контролируемой жидкости. При изменении плотности контролируемой жидкости 23 изменитс  величина рабочего усили  Fp и, со- ответственно, изменитс  величина выходного сигнала плотномера - давлени 

РВЫХ.

При неизменной плотности контролируемой жидкости 23 при температуре +20°С, но при изменении ее температуры, изменитс  и реальна  плотность жидкости в петлевой трубке 1, что приведет к изменению рабочего усили  Fp и выходного сигнала Рвых.

Дл  стабилизации выходного сигнала плотномера при любых температурах контролируемой жидкости и посто нной ее (при нормальной температуре) плотности положение петлевой трубки 1 относительно опоры 6 вращени  должно оставатьс  неизменным. Это достигаетс  воздействием на петлевую трубку 1 системы термокомпенсации: компенсационное усилие F создает относительно опоры б вращени  крут щий момент, восстанавливающий исходное (дл  нормальной температуры) положение петлевой трубки 1,

Величина компенсационного усили  F формируетс  следующим образом. При изменении температуры контролируемой жидкости 23 измен етс  и температура сжатого газа 24 в термобаллонах 14. При этом измен етс  и давление сжатого газа 24 в термобаллонах 14. Поскольку температуры контролируемой жидкости 23 во входном патрубке 4 и выходном патрубке 5 всегда

несколько отличны друг от друга, то и давлени  сжатого газа в двух термобаллонах 14 тоже несколько различаютс , но усредн ютс  в капилл ре 18 и компенсационном силь- фоне 19. Изменившеес  от изменени 

температуры давление сжатого газа 24 сформирует на компенсационном сильфоне 19 новое значение компенсационного усили  FK, восстанавливающее исходное положение петлевой трубки 1, а следовательно, и

выходной сигнал плотномера.

Условие равновеси  измерительной кинематической системы плотномера при любых температурах контролируемой жидкости имеет вид

AFplp ДРк-lk,(1)

где ДРР - изменение рабочего усили  плотномера , вызванное изменением температуры контролируемой жидкости;

Ip-- рассто ние от оси опоры вращени 

до центра масс контролируемой жидкости в петлевой трубке;

AFK - изменение компенсационного усили  плотномера, вызванное изменением

температуры контролируемой жидкости;

IK - рассто ние от опоры вращени  до точки приложени  компенсационного усили  в петлевой трубке.

Изменени  рабочего ДРР и компенсационного ДРк усилий, вызванные изменением температуры контролируемой жидкости на величину At, выражаютс  формулами

AFp V p$K At;

Д .SK,,

где V - объем контролируемой жидкости в подвижной части петлевой трубы;

р - плотность контролируемой жидкости;

- коэффициент объемного теплового расширени  контролируемой жидкости;

Р0- начальное давление%сжатого газа в термокомпенсационной системе плотномера (при температуре 0°С);

jgr - температурный коэффициент расширени  газа, заполн ющего термокомпенсационную систему,

5к эффективна  площадь компенсационного сильфона.

(2)

Очевидно, что дл  конкретного плотномера жидости, дл  которого конструктивные характеристики V, lp, Sk, fir, 1 известны, полна  температурна  компенсаци  при изменении температуры контролируемой жидкости на величину Дг обеспечиваетс  соответствующей величиной начального давлени  Ро в термокомпенсационной полости плотномера, определ емой по формуле

Р -У;р-1ж-1р

r° fir SK IK

Видно, что дл  любой контролируемой жидкости (со своим значением плотности р и коэффициента объемного расширени  ) можно определить необходимое значение начального давлени  компенсационного газа Ро, которое обеспечит полную температурную компенсацию плотномера (естественно, если зависимость величины от изменени  температуры величина линейна ). Следовательно, высококачественна  температурна  компенсаци  в плотномере жидкости обеспечиваетс  установлением необходимого (своего дл  каждой контролируемой жидкости) значени  начального давлени  сжатого газа в компенсационной полости плотномера.

Поскольку температурное изменение давлени  газа в замкнутом объеме не зависит от величины этого объема, а зависит только от начального значени  давлени  газа в этом замкнутом объеме, в предлагаемом способе изменение начального давлени  газа Ро осуществл етс  изменением объема Уж термобаллона 14 путем изменени  глубины погружени  h плунжера 15 в термобаллон 14. Дл  повышени  эффективности предлагаемого способа уменьшают внутренний объем компенсационного силь- фона 19 введением в него ограничител  21 объема, а также выбором капилл ра 18 минимального сечени .

Таким образом создаютс  услови  наибольшего вли ни  изменени  компенсационного объема VK термобаллона 14 (путем изменени  глубины погружени  h плунжера 15) на изменение общего внутреннего объема термокомпенсационной системы. Длину и диаметры термобаллона 14 и плунжера 15 выбирают таким образом, чтобы обеспечить возможность изменени  компенсационного объема в термобаллоне, а следовательно, и изменение начального давлени  Р0 компенсационного газа 24 в диапазоне, охватывающем ожидаемое изменение плотностей контролируемой жидкости при эксплуатации плотномера.

Следует сказать, что конструктивное исполнение механизма регулировани  компенсационного объема VK (а следовательно, и давлени  газа Р0) может быть и другим (не

5 плунжерным).

Температурную компенсацию по предлагаемому способу можно осуществить в любом плотномере жидкости, имеющем измерительную кинематическую систему, в

10 том числе и в поплавковых, и в гидростатических .

Рассчитав по формуле (2) начальное давление Ро компенсационного газа, заполн ют - внутреннююполость

15 термокомпенсационной системы газом под этим давлением. При этом плунжер 15 в термобаллоне 14 занимает фиксированное среднее положение. При настройке плотномера определ ют действительное значение

20 его погрешности от изменени  температуры контролируемой жидкости и корректируют (уменьшают величину этой погрешности до допустимого значени ) путем изменени -на- чального изменени  начального давлени 

25 РО газа в термокомпенсационной системе, увеличива  или уменьша  глубину погружени  h плунжера 15 в термобаллоне 14. Новое положение плунжера фиксируетс  фланцем 16.

Claims (1)

1. 30 Формула изобретени 

   Способ температурной компенсации в плотномерах жидкости, содержащих измерительную кинематическую и термокомпенсационную системы, заключающийс  в

   35 передаче компенсационного усили , развиваемого температурным изменением давлени  газа в термокомпенсационной системе, на кинематическую измерительную систему , отличающийс  тем, что, с целью

   40 повышени  эффективности компенсации, величину компенсационного усили  регулируют изменением начального давлени  газа Ро в термокомпенсационной системе путем изменени  внутреннего объма последней, а

   45 величину Р0 определ ют по формуле

   Р -V /o-fl -IP

   где - коэффициент объемного теплового расширени  контролируемой жидкости; 50р - плотность контролируемой жидкости;

   V - объем контролируемой жидкости в подвижной части плотномера;

   lp - рассто ние от оси опоры вращени  55 до центра масс подвижной части плотномера;

   fir - температурный коэффициент расширени  газа, заполн ющего термокомпенсационную систему;

   SK - эффективна  площадь компенсаци-IK - рассто ние от оси опоры вращени  до

   онного сильфона,точки приложени  компенсационного усили .

   Ъьтд

   8 Z3

   П

   Фиг.

   tv

   г 4К±