SU361397A1 - Устройство для измерения температуры застывания - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к устройствам дл  контрол  температуры застывани  жидкостей, например нефтепродуктов, по методу давлени  и может быть использовано главным образом в заводских лаборатори х.

Известны устройства дл  измерени  температуры застывани , содержащие термопару, холодильник, измерительную кювету, св занную с блоком циклического изменени  давлени , блок измерени  давлени  и регистрирующий прибор. Недостатками подобных устройств  вл ютс  недостаточно широкий предел измерени  в области отрицательных температур , низка  производительность контрол , сложность конструкции, невысока  точность измерени .

Предлагаемое устройство отличаетс  от известных тем, что измерительна  кювета расположена в теплоизол ционной камере полупроводникового холодильника и выполнена из двух частей, верхн   из которых представл ет р д трубок из теплоизол ционного материала, сообщающихс  поочередно с узлом циклического изменени  и измерени  давлени , а нижн   - металлическую плиту, установленную на хладосъемнике полупроводникового холодильника , в которой выполнено соответствующее число глухих отверстий дл  заливки контролируемых проб и погружени  в них концов трубок верхней части кюветы. С целью

увеличени  чувствительности измерени  погружаема  в контролируемую пробу часть теплоизол ционной трубки имеет больший диаметр, чем остальна  ее часть. Блоки циклического изменени  и измерени  давлени  объединены в один узел, выполненный в виде сильфона, внутри которого встроена измерительна  мембрана индикатора момента потери подвижности с электрическими контактами, а эксцентриковый кулачок, измен ющий объем сильфона, содержит р д выступов, соответствующих числу каналов кюветы. Блоки изменени  и измерени  давлени  сообщены с многоканальной кюветой через герметизированный стакан, в котором расположены электромагнитные клапаны, управл емые электромагнитами , установленными вне полости этого стакана.

Это позвол ет расширить предел измерени  в области отрицательных температур, увеличить производительность контрол , упростить конструкцию, повысить точность измерени .

На чертеже изображено описываемое устройство .

Оно состоит из теплоизолированной камеры 1, многоканальной кюветы 2, 5 и узла циклического изменени  и измерени  давлени  4, 5 со схемой автоматической и одновременной регистрации температуры застывани  в многоканальной кювете на одноточечном регистрирующем приборе 6.

Теплоизолированна  камера полупроводникового холодильника выполнена цилиндрической формы и имеет теплоизолированную открывающуюс  дверцу. Из верхней камеры выводитс  одна трубка 7 малого диаметра дл  нодачи и измерени  импульсов давлени  в многоканальной кювете, наход щейс  в этой камере.

В нижней части камеры смонтирован полупроводниковый холодильник 8. Дном камеры  вл етс  хладосъемник 9 полупроводникового холодильника 8.

Основным элементом предлагаемого устройства , обеспечивающим требуемый предел измерени  в области низких температур и необходимую производительность контрол ,  вл етс  многоканальна  кювета. Она состоит из двух частей. Верхн   часть ее представл ет собой р д тонких сравнительно длинных трубок 2 из теплоизол ционного материала, например из тефлона или капрона. Кажда  из этих трубок с одной стороны оканчиваетс  магнитным фланцем 10, а с другой - короткой трубкой 11 диаметром значительно большим , чем основна  часть трубки. Полости трубок со стороны фланца сообщаютс  с полостью специального герметичного стакана 12 через отверсти  18, имеющиес  в его дне. Сочленение этого стакана с трубками производитс  посредством упом нутых магнитных фланцев. Последние обеспечивают легкую съемность кюветы при достаточно хорощей герметичности соединени .

В стакане 12 смонтированы электромагнитные клапаны 14, оканчивающиес  герметизирующими резиновыми колпачками 15. Эти электромагнитные клапаны привод тс  в действие электромагнитами 16, с.монтированными вне полости стакана, на магнитном верхнем его дне 17. Такой принцип действи  электромагнитных клапанов обусловлен целесообразностью уменьшени  объема полости указанного ферромагнитного стакана с целью увеличени  чувствительности измерени . Количество клапанов равно количеству каналов. При выключенных электромагнитах 16, благодар  наличию пружин 18 у клапанов, все входы каналов в полость стакана 12 закрыты и, наоборот, при включении какого-либо электромагнита один из каналов кюветы сообщаетс  с полостью стакана, котора , в свою очередь, посто нно сообщена с полостью сильфона 4 узла циклического изменени  и измерени  давлени .

Нижн   часть кюветы представл ет собой металлическую плиту, расположенную на холодильнике 9 полупроводникового холодильника .

В этой плите имеетс  соответствующее количество глухих отверстий 19 диаметром, несколько большим диаметра теплоизол ционных трубок верхней части кюветы. Эти отверсти  предназначены дл  заливки контролируемых проб и соединени  верхней части кюветы с нижней посредством погружени  в них теплоизол ционных трубок. Пижн   часть кюветы , хорошо контактиру  с хладосъемником полупроводникового холодильника при весьма незначительных хладопотер х ее, по существу  вл етс  также хладосъемной плитой полупроводникового холодильника. Температура в этой части кюветы незначительно отличаетс 

от температуры холодильника без нагрузки.

Ничтожно малые хладопотери нижней части кюветы обусловлены тем, что она хорошо изолирована от внешней среды тем, что, во-первых , импульсы давлени  передаютс  по сравнительно длинным и тонким трубкам из теплоизол ционного материала, во-вторых, вс  многоканальна  кювета находитс  в термоизол ционной камере холодильника; в третьих, св зь этой камеры с узлом циклического изменени  и измерени  давлени  осуществлена через тонкую теплоизол ционную трубку 7. Малые хладопотери нижней части кюветы и ее плотное соприкасание с хладосъемником 9 полупроводникового холодильника 8 обеспечивают с необходимой точностью выравнивание температур этих двух элементов. Это позвол ет монтировать термопару 20 не на нижней части кюветы, а на хладосъемнике полупроводникового холодильника.

Такое репгение уирощает конструкцию и увеличивает надежность работы прибора, име  в виду съемность кюветы. Конструкци  многоканальной кюветы предусматривает удобство съема ее дл  промывки и заливки

пробами.

Узел циклического изменени  и измерени  давлени  предназначен дл  создани  импульсов давлени  и фиксации момента потери подвижности контролируемых проб в нескольких каналах. Схема и конструкци  этого узла обеспечивает регистрацию температуры застывани  одновременно нескольких контролируемых проб в многоканальной кювете на одноточечном регистрирующем приборе с одним

датчиком температуры.

Указанный узел представл ет собой сильфон 4, нагруженный эксцентриковым кулачком 5, имеющим определенное количество выступов , соответствующее количеству каналов

кюветы. Этот эксцентриковый кулачок может состо ть из нескольких кулачков или же быть одинарным с несколькими выступами. Кулачок непрерывно вращаетс  от электродвигател  21. Внутри сильфона встроена мембрана

22 индикатора потери подвижности контролируемой пробы. Мембрана имеет ко 1такты 23, которые при сжатии сильфона в момент потери подвижности пробы замыкаютс . Така  конструкци  этого узла обеспечивает резкое

уменьшение паразитных объемов соеднительных трубок и минимальные хладопотери теплоизол ционной камеры.

На оси 24 двигател  кроме эксцентрикового кулачка 5 имеютс  контактные кулачки 25, в

количестве, равном количеству каналов. Каждый из этих кулачков воздействует на систему контактов определенного канала. Контакты 26-29 включают электромагниты 16, воздействующие на клананы 14, сообщающие тот или иной канал многоканальной кюветы с полостью сильфона 4. Контакты 30-33 включают и выключают сопротивлени  34-37 в плечах моста посто нного тока с целью фиксации на температурной кривой, регистрируемой вторичным прибором, значений температуры застывани  контролируемых проб во всех каналах. Эта фиксаци  температур осуществл етс  следующим образом . До застывани  контролируемой пробы в каком-нибудь канале кюветы измерительна  диагональ моста посто нного тока с точки ВС в цепи термопары закорочена контактами реле 38. В этом случае вторичный прибор регистрирует изменение во времени общей температуры контролируемых проб, наход щихс  в нижней части кюветы, охлаждаемых полупроводниковым холодильником. В момент застывани  контролируемой пробы в каком-нибудь канале кюветы прогиб мембраны 22 резко возрастает, и контакт 23 включает реле55, которое своими контактами размыкает точки ВС и тем самым включает в цепь термопары измерительную диагональ моста. В этом случае закорачивание какоголибо сопротивлени  в плече моста измен ет скачкообразно сигнал на зажимах вторичного прибора, и па регистрируемой им кривой общей температуры контролируемых проб зафиксируетс  метка определенной длины, соответствующа  определенному каналу кюветы. Каждое переключаемое сопротивление в плечах моста соответствует различному разбалансу его как по величине, так и по его знаку. Така схема кодировани  каналов обеспечивает возможность регистрации температуры застывани  во всех каналах кюветы на одноточечном регистрирующем приборе не только при последовательном застывании контролируемых проб в них, но и при одновременном в двух и более каналах. Предлагаемое устройство в комплексе действует следующим образом. При вращении эксцентриковый кулачок 5 своими выступами за один оборот производит сжатие сильфопа 4 столько раз, сколько имеетс  выступов и соответственно каналов в кювете, т. е. за один оборот эксцентрикового кулачка во все каналы кюветы поступает по одному импульсу давлени . В результате этого при каждом импульсе в каждом канале кюветы контролируема  проба, наход ща с  в отверсти х 19 нижней части кюветы и в трубках 2 верхней части до момента застывани  ее, перемешаетс  возвратно-поступательно так же, как в дифференциальном манометре. При этом давление , которое создаетс  над контролируемой пробой, равно разности уровней жидкости в трубке и отверстии. При потере подвижности в каком-нибудь канале кюветы в момент изменени  объема сильфона могут быть созданы сравнительно большие изменени  давлени , примерно в дес тки раз большие, чем до момента потери подвижности пробы. Это может быть обеспечено только лишь при определенном малом воздушном объеме над п робой и сравнительно большом сечении трубок, в которых контролируема  жидкость перемещаетс . Отношение изменени  давлени  после застывани  к изменению давлени  до застывани  определ етс  приближенно выражением р- + ( Vo - HS)K где 5 - сечение трубок; Я - перемещение жидкости в кювете; УО - воздушный объем над контролируемой пробой; /С - изменение давлени  над контролируемой пробой в част х от начального давлени . В св зи с указанным обсто тельством диаметр погружаемой в контролируемую пробу части трубки несколько больше, чем диаметр всей трубки 2. Д™ исключени  вли ни  в зкости на точность определени  момента потери подвижности скорость изменени  объема сильфона должна быть соответствующим образом выбрана . Критерием дл  выбора этой скорости должна служить скорость перемещени  контролируемой пробы в трубках 2 при температурах , близких к температуре застывани . В момент потери подвижности прогиб мембраны 22 резко увеличиваетс  и становитс  вполне достаточным дл  непосредственного надежного замыкани  контактов 23, включаюЩ х реле. Цикл измерени  температуры застывани  « каждом канале дл   сности следует разделить на три момента. В первый момент (до начала сжати  сильфона 4) все электромагниты 16 обесточены, все каналы разобщены с полостью сильфона. К зажимам регистрирующего прибора 6 подключена термопара 20, измер юща  температуру нижней части многоканальной кюветы, т. е. общую температуру контролируемых проб. Во второй момент одним из контактных кулачков 25 производитс  подготовка схемы устоойства к фиксации температуры застываки  в определенном канале кюветы. В этот момент, во-первых, одним из контактов 26-29 включаетс  соответствующий электромагнитный клапан и тем самым сообщаетс  полость этого канала с полостью сильфона через трубку 7. Во-вторых, О.ДНИМ из контактов 30-33 закорачиваетс  одно из сопротивлений 34-37 Б плече моста посто нного тока, что приводит к его определенному разбалансу. В третий момент производитс  сжатие сильфона подача импульса давлени  в соответствующий канал кюветы.

Во врем  подачи импульса давлени  могут быть два случа . В первом случае, когда контролируема  проба в провер емом канале еще не застыла, давление на мембрану 22 незначительное , контакты 23 ее не замкнуты, и в св зи с этим вторичный прибор регистрирует общую температуру контролируемых проб. Во втором случае, когда контролируема  проба уже застыла, мембрана резко увеличивает свой прогиб и своими контактами 23 замыкает цепь реле. В этом случае контакты реле включают измерительную диагональ ВС моста в цепь термопары.

При этом, в св зи с тем, что мост уже разбалансирован , показани  регистрирующего прибора резко измен ютс  на определенную Величину. Изменение показание будет фиксироватьс  в течение короткого времени, определ емого величиной впадины на контактном кулачке и скоростью его вращени .

Благодар  этому на диаграммной бумаге регистрирующего прибора зафиксируетс  пр ма  лини  определенной длины, соответствующа  провер емому каналу. При дальнейщем вращении эксцентрикового и контактных кулачков аналогично происходит проверка состо ни  пробы в других каналах, только в этом случае открываютс  другие электромагнитные клапаны, закорачиваютс  другие сопротивлени  в плечах моста.

Дл  фиксации одновременного застывани  контролируемых проб в двух или более каналах , переключаемые сопротивлени  в плечах моста подобраны соответствующим образом по величине и включены в разных плечах. Разные комбинации одновременного застывани  проб в каналах кюветы отмечаютс  на диаграммной ленте регистрирующего прибора в виде меток разной длины и. разного Направлени .

Дл  определени  температуры застывани  необходимо произвести следующие подготовительные операции.

1.При помощи пипетки заполнить контролируемой пробой глухие отверсти  нижней части кюветы и установить ее в теплоизол ционной камере полупроводникового холодильника , на его хладосъемник.

2.Соединить верхнюю часть кюветы с нижней , дл  чего погрузить нижние концы теплоизол ционных трубок в глухие отверсти  с пробами, а затем верхние концы этих трубок

с магнитными фланцами состыковать с ферромагнитным цилиндром.

3.Закрыть дверцу теплоизол ционной камеры и включить электропитание устройства.

4.По достижении сигнала об окончании цикла измерени  температуры застывани  во

всех каналах обе части кюветы извлечь из теплоизол ционной камеры полупроводникового холодильника дл  промывки их растворителем и дальнейшего их заполнени  контролируемой пробой.

Результаты проведенных экспериментальных работ показали, что посредством предлагаемого устройства с полупроводниковым холодильником хладопроизводительностью в 1 вт имеетс  возможность измер ть температуру застывани  до -75°С, с точностью ±1°С с производительностью контрол  до 8-10 проб в час.

Предмет изобретени 

Claims (4)

1.Устройство дл  измерени  температуры застывани , содержащее термопару, холодильник , измерительную кювету, св занную с блоком циклического изменени  давлени , блок измерени  давлени  и регистрирующий прибор, отличающеес  тем, что, с целью расширени  предела измерени  в области отрицательных температур, увеличени  производительности контрол , упрощени  конструкции , повыщени  точности измерени , измерительна  кювета расположена в теплоизол ционной камере полупроводникового холодильника и выполнена из двух частей, верхн   из которых представл ет р д трубок из теплоизол ционного материала, сообщающихс  поочередно с узлом циклического изменени  и измерени  давлени , а нижн   часть - металлическую плиту, установленную на хладосъемнике полупроводникового холодильника, в которой выполнено соответствующее число глухих отверстий дл  заливки контролируемых проб и погружени  в них нижних концов трубок верхней части кюветы.

2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что, с целью увеличени  чувствительности измерени , погружаема  в контролируемую пробу часть теплоизол ционной трубки имеет больщий диаметр, чем остальна  ее часть.

3.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блоки циклического изменени  и измерени  давлени  объединены в один узел, выполненный в виде сильфона, внутри которого встроена измерительна  мембрана индикатора момента потери подвижности с электрическими контактами, а эксцентриковый кулачок, измен ющий объем сильфона, содержит р д выступов, соответствующих числу каналов кюветы .

4.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блоки изменени  и измерени  давлени  сообщены с многоканальной кюветой через герметизированный стакан, в котором расположены электромагнитные клапаны, управл емые электромагнитами, установленными вне полости этого стакана.

-If

сГ