Камертонный плотномер для жидких сред

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕПЛЬСТВУ mes Советских

Социалистических

Республик

<и> 742? 62 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (51)М. Кл (22) 3 >8>eH+ 270328 (21) 2606089/18-25

G 01 Б 9/32 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 250680 Бюллетень Н9 23 (53) УДИ532.14 (088. 8) Дата опубликования описания 2506.80 (72) Авторы изобретения

Ю.К.Тараненко и В.И.Снегур (71) Заявитель

Днепропетровский химико-технологический институт им. Ф.Э.Дзержинского (54) KAMEPTOHHfN ПЛОТНОИЕР ДЛЯ ЖИДКИХ

СРЕД

Изобретение относится к измерениям плотности жидких сред и может использоваться в химической, нефтехимической, пищевой, фармацевтической и дру.гих отраслях промышленности.

Известен вибрационный плотномер, содержащий чувствительный элемент в виде камертона и системы возбуждения и съема колебаний (1).

Недостаток лотномера в том, что на точность измерения оказывает существенное влияние наличие воздушных включений в потоке анализируемой жидКости. Кроме того, диапазон измерения датчика ограничивается заданным преде-15 лом измерения частоты колебаний вибратора. Это объясняется тем, что с увеличением плотности среды увеличивается масса вибратора, а следовательно снижается частота его колебаний, 20 что ведет к уменьшению добротности колебательной системы и снижению . точности измерения.

Наиболее близким по технической сущности является камертонный плот- 25 номер жидкости, который содержит датчик, выполненный в виде сдвоенного трубчатого камертона, концы которого через резиновые прокладки под«лючены к трубопроводу (2). 30

На плотность измерений такого плотномера сильно влияют воздушные включения в потоке, полностью исключить которые не возможно даже с применением отборных устройств.

Недостатком указанного плотномера также является ограниченный диапазон измерения плотности, что объясняется резким снижением частоты собственных колебаний камертона при увеличении плотности среды, что значительно снижает точность измерений и добротность колебательной системы.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Это достигается тем, что камертон укреплен вертикально ножками в герметичном корпусе, выступающие части ножек снабжены сильфоном, камертон и сильфоны заполнены двумя несмешивающимися жидкостями с границей раздела посередине камертонов, при этом днища сильфонов расположены в противоположные стороны.

На чертеже изображен камертонный плотномер жидкости.

Он содержит сдвоенный камертон 1,,герметично закрепленный в корпусе 2, ножки 3 и 4 камертона имеют резино вые прокладки 5 и 6, на концах ножек, 742762 выступающих за корпус, герметично закреплены сильфоны 7 и 8. Полости сильфонов и ветвей камертонов заполнены несмешивающимися жидкостями 9 и 10 с различными плотностями и температурными коэффициентами, границей раздела жидкостей ll находящейся в средней части ветвей камертона.

Для возбуждения колебаний предусмотрен электромагнитный возбудитель 12 и приемник 13 колебаний, а также усилитель 14 размещенный н герметичном корпусе.

Работа камертонного плотномера для жидких сред осуществляется следующим образом. Под действием разности давления АР

Р = ° Н g (2)

Рг = 4 ° Н2 (3) . где P< — давление столба исследуемой жидкости на нижний сильфон;

P — давление столба исследуемой

2 жидкости на верхний сильфон;

Н вЂ” высота столба жидкости до жесткого центра нижнего сильфона;

Н вЂ” высота столба жидкости до

2 жесткого центра верхнего сильфона; — удельный нес измеряемой жидкости, жесткие центры сильфонов 7 и 8 (взаимодействующие через жидкость) пере-, мещаются на величину

" r I

Ы =2п — --Ььв-Р =2л

Ag (Q 6) е.b где n — число гофр сильфона;

F — эффективная площадь сильфона;

Š— модуль упругости материала сильфонов;

h — толщина стенки гофр сильфонов;

A — расчетный коэффициент.

На эту же величину перемещается граница раздела жидкостей 11 в нетвях камертона 1.

В результате того, что заполняющие камертон жидкости 10 и 9 имеют разные плотности>" и соответственно причем) )j изменяется масса жид. Ф 2 кости в ветвях камертона на величину где, S — суммарная площадь внутреннего сечения ветвей камертона.

При этом частота колебаний камертона f, возбуждаемого с помощью возбудителя 12 колебаний, усиленный сигнал, на который подается через усилитель 14 от приемника 13, изменяется согласно соотношения;

A I4 я 7)й где Š— — (z)

/+с(t

45 гда) — удальный внс прн начальной температуре;

c(— коэффициент температурного расширения измеряемой жидкосI ти; — температура жидкости.

При этом частота колебаний резонатора уменьшается, однако за счет расширения жидкостей 9 и 10, заполняющих сильфоны 7 и 8 и камертон

11 перемещается на неличину д N вверх, масса резонатора растет на

1 величину

ZNt P Р2) г ) (1

6() и тем самым компенсирует температурную погрешность в случае, если

44Щ = ЬМя4,, что достигается соответствующим выбором величин:(, Hd2, В плотномере путем выбора плотнос65 тей, заполняющих жидкостей так, что— модуль упругости материала камертона; — момент инерции поперечного сечения ветвей камертона относительно оси перпендиS кулярной плоскости колебаний;

И вЂ” масса единицы длинных стенок камертона;

И,o- масса жидкости н ветвях

Ю камертона при начальном положении границы жидкостей в камертоне и сильфонах; — длина ветвей камертона; к — постоянная, для первой частоты колебаний кl = 4 73;

15 я — коэффициент жесткбсти заделки и податливости ветвей камертона.

Знак плюс в формуле (6) соответствует увеличению плотности измеряемой

;ф жидкости, при этом частота колебаний

f уменьшается, а знак минус соответствует уменьшению плотности измеряемой жидкости, при этом частота колебаний f увеличивается.

Как видно из зависимости (6), подбирая Мс7, М„ ., получают частоту колебаний резонатора, соответствующую его максимальной чувствительности и при изменении плотности измеряе- мой жидкости частота отклоняется в ту или иную сторону от оптимальной, находясь на плоском линейном участке экстремума функции чувствительности.

Выбирая несмешивающие жидкости 9 с температурным коэффициентом42 и жидкость 10 с температурным козффициентомс, причемс()с(, получают

1 компенсацию температурнйх погрешностей следующим образом, при увеличении температуры на удельный вес из40 меряемой жидкости Р уменьшается согласно соотношения

742762

Формула изобретения

Составитель Л.Свешникова

Техред О. Легеза Корректор Ю.Макаренко

Редактор A.Ôåäüêèíà

Заказ 3611/11 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г ° Ужгород, ул. Проектная, 4 бы частота колебаний камертона находилась в диапазоне его максимальной чувствительности, расширя;от диапазон измерения плотности.

Путем выбора жидкостей с различными коэффициентами температурного расширения компенсируют температурную погрешность плотномера.

Камертонный плотномер для жидких сред, содержащий датчик в виде сдвоенного трубчатого камертона, систему возбуждения колебаний и измеритель частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, камертон укреплен вертикально ножками в герметичном корпусе, выступающие части ножек снабжены сильфоном, камертон и сильфоны заполнены двумя несмешивающимися жидкостями с границей раздела посередине камертонов, при этом днища сильфонов расположены в противоположные ст <ор оны .

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9486247, кл. G 01 N 9/32, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

15 У396590, кл . G 01 N 3/32, 1970.