Камертонный плотномер для жидких сред
Патент 742762
Авторы
Классы МПК
Камертонный плотномер для жидких сред
Иллюстрации
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.