SU446809A1

SU446809A1 - Vibration-frequency densitometer for liquids and suspensions

Info

Publication number: SU446809A1
Application number: SU1891967A
Authority: SU
Inventors: Юрий Петрович Жуков; Михаил Васильевич Кулаков; Вячеслав Николаевич Бегунов
Original assignee: Ярославский политехнический институт
Priority date: 1973-03-09
Filing date: 1973-03-09
Publication date: 1974-10-15

Description

Изобретение нредназначено дл измерени плотности гомогенной и гетерогенной сред, нанример известн ковой суспензии, и может найти применение в строительной, химической, горно-металлургической и других отрасл х промышленности.The invention is intended to measure the density of homogeneous and heterogeneous media, such as limestone slurry, and can be used in the construction, chemical, mining and metallurgical, and other industries.

Известен датчик вибрационного типа, содержащий чувствительный элемент, систему возбуждени и съема колебаний, нричем в нем в качестве чувствительного элемента использованы стенки сосуда. Такой датчик тредставл ет собой цилиндрический сосуд с плоским дном, боковые ставки которого привод тс в колебание в противофазе системой возбуждени . Полезным сигналом вл етс амплитуда колебаний стенок сосуда, по которой суд т о в зкости наход п1,ейс в сосуде жидкой среды. Недостатком известного устройства вл етс низка добротность колебательной системы ввиду значительной передачи энергии от колеблющихс боковых стенок « днищу сосуда. Значительное рассе ние энергии объ сн етс тем, что колеблющиес боковые стенки креп т к днищу сосуда в точках, далеких от узлов колебаний.A vibration type sensor is known that contains a sensitive element, a system for exciting and picking up oscillations, and the walls of the vessel are used as a sensitive element in it. Such a sensor is a cylindrical vessel with a flat bottom, the lateral rates of which are caused to oscillate in antiphase by the excitation system. The useful signal is the amplitude of the oscillations of the vessel walls, according to which viscosity is found, it is in the liquid vessel. A disadvantage of the known device is the low quality factor of the oscillatory system due to the significant energy transfer from the oscillating side walls of the bottom of the vessel. Significant energy dissipation is due to the fact that oscillating side walls are attached to the bottom of the vessel at points far from the vibration nodes.

Кроме того, происходит большое рассе ние энергии на создание поперечных волн на поверхности жидкости, заполн ющей сосуд. Известна конструкци не может быть применена дл непрерывного измерени плотности.суспензии вследствие оседани на дно твердой фазы.In addition, there is a large energy dissipation to create transverse waves on the surface of the fluid filling the vessel. The known structure cannot be used for continuous density measurement. Suspensions due to sedimentation of the solid phase to the bottom.

Дл повышени добротности колебательной системы, чувствительности и точности измерени в предлагаемом устройстве датчик -плотности выполнен в виде сосуда, форма которого представл ет собой сдвоенный круговой камертон классической формы, то есть формы, обеспечивающей максимальную добротность колебательной системы по сравнению с известными формами датчиков.In order to increase the quality factor of the oscillatory system, the sensitivity and accuracy of the proposed device, the density sensor is made in the form of a vessel whose shape is a double circular tuning fork of the classical form, i.e. a shape that provides the maximum quality factor of the oscillatory system in comparison with the known sensor shapes.

Па фиг. 1 ноказан предлагаемый плотномер; на фиг. 2 и 3 варианты выполнени формы датчика.Pa figs. 1 but the proposed densitometer; in fig. 2 and 3 embodiments of the shape of the sensor.

Предлагаемый датчик представл ет собой сосуд 1 в форме сдвоенного кругового камертона классической формы, изготовленный из коррозиониостойкого упругого материала (например , из железо-никелевого сплава).The proposed sensor is a vessel of the classical form of a double circular tuning fork made of a corrosion-resistant elastic material (for example, from an iron-nickel alloy).

Сосуд 1 с помощью фланцев 2 через упругие прокладки 3 креп т в разрезе вертикального участка технологического трубопровода 4.The vessel 1 with the help of flanges 2 through elastic gaskets 3 is fixed in the section of the vertical section of the technological pipeline 4.

Стенки сосуда привод т в колебание в противофазе , нанример, с помощью электромагнита 5. Эти колебани воспринимаютс приемным электромагнитом положительной обратной св зи 6 и через усилитель 7 вновь подаютс на возбуждающий электромагнит 5, осуществл автоколебательный режим. При заполнении сосуда й идкостью или суспензиейThe walls of the vessel are brought into oscillation in antiphase, using an electromagnet 5. These vibrations are perceived by the receiving electromagnet of the positive feedback 6 and through the amplifier 7 are again fed to the exciting electromagnet 5, performed a self-oscillatory mode. When filling the vessel with liquid or suspension

собственна частота колебаний его измен етс и регистрируетс частотомером 8, отградуированным в единицах нлотности.the natural frequency of its oscillations varies and is recorded by a frequency meter 8, calibrated in units of density.

Преимущества предлагаемого датчика по сравнению с известными заключаютс в еледующем .The advantages of the proposed sensor in comparison with the known ones are as follows.

Под одинарным круговым камертоном классической формы (Подразумеваетс форма сосуда , выполненного в виде колокола или рюмки (ом. фиг. 2). Такую форму, сечение «оторой представл ет камертон классической .формы, можно изготовить С высокой степенью точности относительно оси си1мметрии, что при соответствующем выборе материала обеспечивает чрезвычайно высокую добротность колебательной системы. Это достигаетс тем, что поперечные колебани стенок не передаютс ножке камертона, так как последн находитс в узле колебаний. Однако одинарный круговой камертон не обладает максимальной добротностью, если он заполнен жидкостью.Under a single circular tuning fork of the classical form (the shape of a vessel made in the form of a bell or a glass (om. Fig. 2) is implied. Such a shape, section "which represents a classical tuning fork, can be made With a high degree of accuracy relative to the axis of symmetry, appropriate choice of material ensures an extremely high quality factor of the oscillatory system. This is achieved by the fact that the transverse oscillations of the walls are not transmitted to the tuning fork leg, since the latter is in the oscillation node. However, a single circular tuning fork does not have the maximum quality, if it is filled with liquid.

При колебани х бо-ковых стенок сосуда «а поверхности жидкости, заполн ющей его, образуютс поперечные волны, которые гас т колебани и уменьщают добротность колебательной системы. При больщой открытой поверхности сосуда добротность может уменьщитьс в несколько раз.When the side walls of the vessel oscillate, transverse waves form on the surface of the liquid filling it, which dampens the oscillations and reduces the quality factor of the oscillatory system. With a large open vessel surface, the quality factor can be reduced several times.

С целью устранени вли ни открытой поверхности ппедложено сосуд выполнить в виде In order to eliminate the influence of the open surface, the vessel shall be applied in the form

сдвоенного кругового камертона классической формы (см. фиг. 3).double circular tuning fork of the classical form (see Fig. 3).

Добротность датчика такой форимы при его заполнении жидкостью практически не мен етс и остаетс высокой. Проведенные опыты показывают, что добротность такого датчика составл ет несколько тыс ч. Рассе ние энергии в технологический трубопровод чрезвычайно мало, так как соединение датчика с ним осуществл етс посредством полых ножек , наход щихс в узлах колебаний. Кроме того, жесткость сдвоенного камертона по сравнению с одинарным увеличиваетс в несколько раз, что позвол ет увеличить частоту колебаний, а, следовательно, и чувствительность при тех же габаритах датчика.The quality factor of such a sensor when it is filled with liquid does not practically change and remains high. The experiments carried out show that the quality factor of such a sensor is several thousand hours. The dispersion of energy into the process pipeline is extremely small, since the sensor is connected to it by means of hollow legs located in the vibration nodes. In addition, the rigidity of the dual tuning fork increases in comparison with the single fork by several times, which allows to increase the oscillation frequency, and, consequently, the sensitivity with the same sensor dimensions.

Предмет изобретени Subject invention

Вибрационно-частотный плотномер дл жидкостей и суспензий, состо щий из проточного вибрационно-частотного датчика, системы возбуждени и измерител частоты, отличающийс тем, что, с целью повышени добротности колебательной системы, чувствительности и точности измерени , датчик выполнен в виде сдвоенного кругового камертона классической формы.Vibration-frequency densitometer for liquids and suspensions, consisting of a flow-through vibration-frequency sensor, excitation system and frequency meter, characterized in that, in order to improve the quality of the oscillatory system, sensitivity and accuracy of measurement, the sensor is made in the form of a double circular tuning fork of the classical form .

2 2

;..; ..

ii