SU1700442A1 - Способ определени плотности жидкостей и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к. контрольн,о- измерительной технике и может быть использовано в химической, пищевой и других отрасл х промышленности. Цель изобретени  - повышение точности определени  плотности жидкостей. Стабилизируют положение поплавка относительно посто нного уровн  слива жидкости (относительно стенок сосуда с поплавком) с помощью давлени  с-кагого воздуха, дл  чего в устройство введена оптическа  система слежени  за местоположением поплавка, состо ща  из светодио.ца. фотодиода и блока питани . Стабилизацию положени  поплавка осуществл ют .змени ми уровн  жидкости в сосуде с поплавком на величины, обратные глубинам поплавка в жидкость при изменени х ее плотности, путем соответствующих изменений давлени  воздуха в наджидкост- ной полости сосудз с поплавком, дл  чего в устройство введены регул тор давлени  воздуха, регулирующий дроссель, установленный нз пневмопроводе, и выходной дроссель. Выход системы слежени  за местоположением поплавка подключен к входу регул тора давлени , выход которого соединен с регулирующим дросселем. Последний сообщен с наджидкостной полостью сосуда с поплавков,через выходной дроссель - с атмосферой, а также вторичным прибором , с помощью которого измер ют значени  давлени  воздуха в наджидкостной полости сосуда с поплавком. Величины этих значений однозначно характеризуют текущие значени  плотности исследуемой жидкости . 2 с.п. ф-лы. 2 ил. XI ь о

Description

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и может быть использовано в химической, пищевой и других отрасл х промышленности.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  плотности жидкостей .

На фиг.1 и 2 представлена схема устройства дл  осуществлени  способа определени  плотности жидкостей.

Устройство дл  определени  плотности жидкостей содержит (фиг.1 и 2) поплавок 1, например стандартизованным стекл нный лабораторный ареометр, частично погружающийс  в исследуемую жидкость на глу- бину, пропорциональную плотности жидкости в данный момент времени , сосуды 2 и 3, сообщенные между собой грубка- ми 4, направл ющую трубу 5 дл  поплавка 1. снабженную отверсти ми б дл  протека

жидкости и одновременно служащую успокоителем колебаний скорости и завихрений потока жидкости, входной патрубок 7 дл  подачи исследуемой жидкости в устройство дл  определени  плотности жидкости, сливной сосуд 8, установленный в верхней части сосуда 3 посто нного уровн  слива жидкости (уровень А) и снабженный сливным патрубком 9 дл  вывода исследуемой жидкости из устройства, трубопровод 10 дл  сжатого воздуха (пневмопривод 10), на входной части которого установлены входной 11 и регулирующий 12 дроссели, а выход подключен к верхней части сосуда 2 (к наджидкостной полости сосуда 2), прибору 13 дистанционного наблюдени  за изменени ми плотности исследуемой жидкости и измерени  плотности жидкости, а также сообщен с окружающей атмосферой через выходной дроссель 14.

Поплавок 1 имеет непрозрачную шкалу 15 плотности в своей верхней части. Дл  фиксировани  положени  верхнего конца шкалы 15, прин того за заданную точку поплавка 1, котора  должна устанавливатьс  на заданном относительно стенок сосуда 2 значений уровн  (уровень Б), устройство содержит светодиод 16 и фотодиод 17, установленные на уровне Б относительно стенок сосуда 2 с возможностью их одновременного перемещени  по вертикали и последующего закреплени  в новом требуемом положении относительно стенок сосуда 2, что необходимо при настройке устройства. В стенках верхней части сосуда 2 установлены стекла 18, через которые световой поток от светодиода 16 передаетс  на фотодиод 17. Устройство также содеожит блок 19 питани , соединенный со светоди- одом 16, и регул тор 20 давлени , вход которого св зан с фотодиодом 17, а выход - регулирующим дросселем 12.

В устройстве дл  определени  плотности жидкостей обеспечиваетс  возможность использовани  стандартизованных поплавковых средств измерени  плотности жидкости, например лабораторных зрео- метров, без их переградуировки и метрологической аттестации. Стекл нный поплавок 1 не разрушаетс  практически во всех известных агрессивных жидкост х. Сосуды 2 и 3, трубки 4, направл юща  трубка 5, входной патрубок 7, сливной сосуд 8 и сливной патрубок 9 при использовании устройства дл  определени  плотности, например, растворов сол ной кислоты выполн ют из винипласта , не разрушающегос  в сол ной кислоте. Входной 11, регулирующий 12 и выходной 14 дроссели при необходимости, вызываемой, например, агрессивными

свойствами исследуемой жидкости, могут быть установлены на рассто нии до 100 м от места расположени  точки контрол  плотности жидкости или выполнены из

соответствующих материалов. Прибор 13 дистанционного наблюдени  и измерени  плотности жидкости может быть установлен на рассто нии действи  обычных пневматических систем дистанционной передачи (до

0 300 м), а при использовании промежуточных усилителей - практически на любом необходимом рассто нии от технологической точки контрол  плотности жидкости. Блок 19 питани  и регул тор 20 при необходимости

5 также могут быть установлены дистанционно от светодиода 16 и фотодиода 17. Кроме сжатого воздуха, в необходимых случа х может использоватьс  сжатый инертный газ.

0Устройство дл  определени  плотности

жидкостей работает следующим образом,

В соответствии с требуемым диапазоном измерени  плотности исследуемой жидкости выбирают поплавок 1 (фиг.1), на5 пример ареометр, с соответствующей шкалой , минимальный предел измерени  плотности которой должен быть ниже минимально возможной плотности исследуемой жидкости, и устанавливают его в сосуд

0 2. Заполн ют сосуды 2 и 3 до посто ного уровн  слива (уровень А) жидкостью с плотностью , соответствующей минимальному пределу шкалы измерени  поплавка 1. При этом поплавок , частично погружа сь в

5 жидкость, устанавливаетс  в определенном положении относительно стенок сосуда 2 (фиг.1) или, что то же самое, s определенном положении относительно посто нного уровн  слива (уровень А). Включают блок 19

0 питани  и устанавливают светодиод 16 и фотодиод 17, одновременно перемеща  их по вертикали таким образом, чтобы световой поток от светодиода 16 к фотодиоду 17 перекрывалс  верхним концом непрозрэч5 ной шкалы 15 поплавка 1. и закрепл ют их в этом положении (уровень Б). При этом выходной сигнал с фотодиода 17 должен быть равен нулю (при свободном прохождении светового потока от светодиода 16 к фото0 Диоду 17 его выходной сигнал равен максимуму ). Эти операции производ т один раз при настройке устройства и в дальнейшем они требуютс  только дл  периодической поверки устройства и при переходе на дру5 гой диапазон измерени  с новым поплавком 1,

Через входной патрубок 7 подают в устройство непрерывно протекающую исследуемую жидкость. Поплавок 1, наход щийс  в сосуде 2, частично погружаетс  в исследуемую жидкость в зависимости от ее плотности , непосредственным наблюдением за глубиной погружени  поплавка 1 можно определить плотность жидкости. Сосуд 2 трубками 4 сообщен с сосудом 3, в котором поддерживаетс  посто нный уровень слива излишков жидкости (уровень А). Излишки жидкости сливаютс  в сливной сосуд 8 и через сливной патрубок 9 вывод тс  из устройства . Таким образом, при отсутствии подачи сжатого воздуха в сообщающихс  сосудах 2 и 3 поддерживаетс  одинаковый уровень жидкости (уровень А).

Дл  осуществлени  дистанционного наблюдени  за поплавком 1 и определени  плотности исследуемой жидкости при фиксированном положении поплавка 1 и измер емом уровне жидкости подают в устройство сжатый воздух по пневмоприводу 10. Поскольку текущие значени  плотности исследуемой жидкости всегда больше минимального предела измерени  поплавка 1, то поплавок 1 без подачи сжатого воздуха в над- жидкостную полость сосуда 2 с поплавком 12 занимает положение относительно стенок сосуда выше, чем при настройке устройства, и верхний конец непрозрачной шкалы 15 поплавка 1 устанавливаетс  выше уровн  Б. Световой поток от свегодиода 16 к фотодиоду 17 перекрываетс  непрозрачной шкалой 15 поплавка 1, на выходе регул тора 20 формируетс  нулевой сигнал и регулирующий дроссель 12 открываетс . Сжатый воздух по пневмопроводу 10, пройд  через входной дроссель 11 и дроссель 12, поступает над- жидкостную полость сосуда с поплавком 1, к прибору 13 дистанционного наблюдени  и измерени  и через выходной дроссель 14 частично стравливаетс  в атмосферу, в результате чего начинает повышатьс  давление в полост х за дросселем 12. Повышение давлени  в наджицкостной полости сосуда 2 с поплавком 1 приводит к понижению уровн  жидкости в сосуде 2 и опусканию поплавка 1. Это повышение давлени  сжатого воздуха и соответствующее ему понижение уровн  жидкости в сосуде 2 и опускание поплавка 1 происход т до тех пор, пока верхний конец непрозрачной шкалы 15 поплавка 1 не опуститс  ниже уровн  Б. При этом световой поток от светодиода 16 попадает на фотодиод 17, на выходе регул тора 20 по вл етс  сигнал, по команде которого дроссель 12 начинает прикрыватьс  и пропускать меньше сжатого воздуха, что при посто нном расходе сжатого воздуха через выходной дроссель 14 приводит к уменьшению давлени  в полост х за клапаном 12, к некоторому повышению уровн  жидкости в сосуде 2 с поплавком 1 и т.д. В результате

верхний конец непрозрачной шкалы 15 поплавка 1 после переходного процесса устанавливаетс  на заданном (фиксированном) относительно стенок сосуда 2 значении 5 уровн  Б (фиг.2), а уровень жидкости в сосуде 2 - на значении Bj (i - текущее значение плотности жидкости). Соответствующее этому положению поплавка давление сжатого воздуха отслеживаетс  прибором 13 дис0 танционного наблюдени  и измерени , по перемещению стрелки которого наблюдают за перемещени ми поплавка 1, а измер   давление сжатого воздуха по шкале прибора 13, при котором поплавок зан л задан5 ное положение, по величине этого давлени  определ ют плотность исследуемой жидкости.

При увеличении значени  текущей плотности исследуемой жидкости поплавок 1

0 всплывает на определенную высоту в зависимости от нового увеличившегос  значени  плотности жидкости и аналогично указанному давление сжатого воздуха увеличиваетс , уровень жидкости в сосуде 2

5 снижаетс  до нового значени  В| и поплавок 1 вновь занимает заданное (фиксированное ) положение относительно стенок сосуда 2. Величина этого нового установившегос  давлени  сжатого воздуха определ 0 ет новое установившеес  значение плотности исследуемой жидкости.

При уменьшении значени  текущей плотности исследуемой жидкости поплавок 1 глубже погружаетс  в исследуемую жид5 кость, верхний конец непрозрачной шкалы 15 поплавка 1 опускаетс  ниже уровн  Б, сзетовой поток от светодиода 16 беспреп тственно проходит на фотодиод 17, регул тор 20 выдает максимальный сигнал,

0 дроссель 12 закрываетс  и происходит постепенное уменьшение давлени  сжатого воздуха в полост х за клапаном 12 за счет сброса сжатого воздуха через выходной дроссель 14 в атмосферу. Снижение давле5 ни  сжатого воздуха приводит к повышению уровн  жидкости в сосуде 2 и подъему вместе с ней поплавка 1 до тех пор, пока верхний конец непрозрачной шкалы 15 поплавка 1 после переходного процесса вновь

0 не установитс  на заданном относительно стенок сосуда значении уровн  Б. Величина нового установившегос  значени  давлени  сжатого воздуха определ ет новое уменьшающеес  значение плотности исследуе5 мой жидкости, что отслеживаетс  стрелкой прибора 13 дистанционного наблюдени  и измерени . При использовании самопишущегос  прибора 13 все изменени  плотности жидкости могут быть записаны на диаграммную бумагу.

Таким образом, определение плотности жидкости производ т при фиксированном положении поплавка и измен емом уровне (идкости, поплавок 1 стабилизируют в заданном положении относительно посто нного уровн  слива жидкости или Относительно стенок сосуда 2 изменени - давлени  сжатого воздуха в месте погру- )ени  поплавка (в наджидкостной полости фзсуда 2), величины которого пропорцио- йальны глубине погружени  поплавка 1 в Непрерывно протекающую исследуемую жидкость в зависимости от ее плотности в Каждый момент времени и, следовательно пропорциональны плотности исследуемой жидкости в эти моменты времени.

и

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Способ определени  плотности жид- Костей путем частичного погружени  по- плавка и слежени  за его положением в Первом из сообщающихс  сосудов, через Которые протекает жидкость при посто н- йом уровне слива во втором сосуде, отливающийс  тем, что, с целью повышени 

   0

   5

   0 5

   точности определени , измен ют уровень жидкости в первом сосуде с помощью давлени  сжатого воздуха до стабилизации положени  поплавка относительно посто нного уровн  слива жидкости во STODOM сосуде, а плотность жидкости определ ют по давлению сжатого воздуха.
2. 2. Устройство дл  определени  плотности жидкостей, содержащее сообщающиес  сосуды, поплавок, пневмопровод и вторичный прибор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности определени , в него введены дополнительно регул тор давлени  воздуха в наджидкостной полости сосуда с поплавком, регулирующий дроссель , установленный на пнемопроводе, выходной дроссель, а тажке оптическа  система слежени  за местоположением поплавка , причем выход оптической системы подключен к входу регул тора давлени , выход которого соединен с регулирующим дросселем, выход которого сообщен с наджидкостной полостью сосуда с поплавком, вторичным прибором и через выходной дроссель - с атмосферой.

   &шод Ј &moeojfr3d&cj3r

   Вс/тмоосреру

   Фиг.4

   Х См 6

   ХидьСьт

   4

   &ЬгхочЗ сжатого быдуха

   & атм о с qo

   Фиг. 2

   15

   1| |ГБ

   - -Г -Л

   Х /#ЛОСП1