Гидростатический плотномер

Гидростатический плотномер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскнк

Социалистических республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (»)823975 (61) Дополнительное к авт. саид-ву

I (22) Заявлено 23.07.79 (2l) 2799909/18-25 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано 23,04.81. Бюллетень ле 15

Дата опубликования описания 27 04 81 (51) М.,Кд.

G, 01 Й 9/26

fycygyрстВФииый июле

СССР ил делам изобрвтвиий и открытий (53) @gal )32.14 (088.8) (72) Авторы (54) ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ПЛСтГНОМЕР

Изобретение относится к технике измерения плотности жидких сред гидростатическим методом и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известен гидростатический плотномер жидкости с автоматической температур:— ной компенсацией, чувствительный элемент которого выполнен в виде блока сильфонов малой жесткости и равных эффективных

10 плошадей, причем сильфоны установлены в различных точках Г-образного участка трубопровода, Узел вывода разности перемещений днищ (к датчику контроля перемещений) состоит из двух сильфонов, соединенных между собой диском и стойкой, помещенных в полость нижнего измерительного сильфона (13.

Недостатком известного плотномера является его низкая чувствительность вследствие трения в механизме передачи перемещения дниш сильфона.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является гидростатический плотномер в котором датчик перемещений выполнен в виде двух цилиндрических электродов, укрепленных внутри корпуса-eaeKrpoaa, на котором расположены вертикально днищами в противоположные стороны сильфоны, в центре.каж) дого иэ которых расположен шток, одним концом закрепленный к днищу сильфона, .а другой конец которого, выполненный из диэлектрика; расположен между электро-, дами датчика перемещений. Для компенсации температурных изменений плотности жидкости, параллельно датчику перемещений, включен конденсатор. Этот конден-, сатор состоит из корпуса-электрода, на котором с внешней стороны расположенс кольцо иэ диэлектрика, а на кольце закреплен внешний электрод (2).

Недостатками плотномера является то, что база прибора (расстояние между дни» щами сильфонов) определяется длиной ксрнуса-электрода и не может быть оперативно изменена, при настройке плотномера или переходе на другой диапазон иэ23975 4 внутренний электрод перемещается в пространство за наружным электродом 11, Электрический контакт с электродами верхнего блока осуществляется с помошью контактов 13 и 14, выполненных в виде колец, установленных внутри корпуса и имеюших электрический контакт с сипьфонами 6 и 7 в местах их закрепления. Второй блок сипьфонов ппотномера

10 состоит из диэлектрического корпуса 4, с укрепленными на нем сипьфонами 15 и

16, днища которых 17 и 18 выполнены биметаллическими и обращены активным слоем во внутрь. К днищам с помощью

15 штоков 19 и 20, укреплены, полностью выведенные друг из друга, цилиндрические, коаксиапьно расположенные эпектporEE 21 и 22, причем наружная поверхность внутреннего электрода 21 покрыта

zEE диэлектриком 23. Шток 19 внутреннего электрода установлен так, что он не мешает введению цилиндрических электродов

21 и 22 друг в друга. Электрический контакт с электродами преобразователя

25 осушествпяется через токопроводные кольца 24 и 25. Йатчик ппотномера монтируется в емкости с помошью трубки 26, через которую проходят соединительные провода и внутренние полости блоков сильщ фонов сообшаются с атмосферой.

Плотномер работает следующим образом. "

При вертикальном погружении плотномера е помошью трубки 26 в емкость с контролируемой жидкостью, на днища блоков сипьфонов оказывает давление гидростатичесхий столб контролируемой жидкости высотой 4 до центра дниш силь1 фонов 6 и 7 верхнего блока и высотой h„+ L до центра днищ сипьфонов нижнего блока. Причем при горизонтальном расположении осей блоков сипьфонов относительные перемешения электродов 10, 1l и 21, 22 под действием давления

45 9 1 соответственно составляют

6 =2)L = н ° Р 9-Р-41 (1)

«4и А-О.R эф.мерения, так как это требует реконструкции ппотномера. другим недостатком нпотномера является то, что в узком диапазоне изменения плотностей (0-100 кг/J), вспецствие уменьшения хода сипьфонов, Снижается чувствительность ппотномера.

Ueab изобретения — упрощение перестройки базы ппотномера и повышение его чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что гидростатический ппотномер, содержаший блок сипьфонов малой жесткости и равных эффективных плошадей, состояший из корпуса, с расположенными на нем днищами в противоположные стороны сильфонами, .и цилиндрического емкостного преобразоватепя перемещений, образованного наружным и внутренним электродами, с установленными между ними ди электриком, а также штоков, соединяюших днище сипьфонов с элементами преобразователя, дополнительно снабжен вторым блоком сипьфонов распопоженным параппепьно первому блоку и соединительной штангой, причем блоки сильфонов установлены на концах штанги перпендикулярEIo ее оси, при этом штоки в каждом блоке соединены с соответствуюшими электродами преобразователей, внутренние электроды которых покрыты диэлектриком, а электроды преобразователей выполнены в виде телескопических трубок.

Кроме этого, днища сипьфонов нижнего блока выполнены биметаллическими с акC т тивным споем обращенным вовнутрь.

На чертеже схематично изображен предлагаемый гидростатический ппотномер, Ппотномер содержит два блока сипьфонов расположенных на штанге 1, причем блоки сипьфонов крепятся к штанге (представляющей трубу) с помощью разьемов 2 и 3, установленных на выполненных из диэлектрика цилиндрических корпусах 4 и 5 этих бпоков. Оси блоков 0 -0 И 0 -0" па 1 2 раппельны между собой и перпендикулярны оси ь —.и штанги.

Верхний блок состоит из корпуса и укреппенных на нем сипьфонов 6 и 7 малой жесткости и равных эффективных плошадей. K "днищам этих сипьфонов с помощью штоков 8 и 9 укреплены электроды 10 и 11, представляющие собой полностью введенные ppyr в друга коаксиапьные цилиндры, причем наружная поверхность внутреннего ципиндра 10 покрыта диэлектриком 12, Шток 9, соединяющий наружный электрод с днишем сипьфона

7, выполнен так, чтобы нри сжатии блока 2- "2- ° " Ф с (. () ° 4 ь ЗФ где 8, E — относительные перемеше. е ния электродов 10,11 и

21,22 соответственно;

Х„, Х вЂ” перемещение каждого из сипьфонов 6 и 7 верхнего и каждого из сипьфонов 15 и 16 нижнего блока соответственно;

823975

5> — плотность контролируемой жидкос ги — база прибора (расстояние между центрами днищ сильфонов блоков);

F — эффективная площадь силь3Ф фонов 6,7,15 и 16; и 9,81 мlс — ускорение свободного падения;

- толщина стенки гофра; р — модуль упругости материала сильфонов;

h — число гофр; й„- наружный диаметр сильфонов;

А@ — расчетный коэффициент, зависящий. or отношениями (Р . н

При относительном перемещении, под действием гидростатического давления контролируемой жидкости электродов 10 и 11, емкость С„, образованного ними и диэлектриком 12, конденсатора уменьшается согласно соотношению

О,5.Ь (Ю-Е„)

Р -1--ЯУ. „ . Я й„(3 +2-d"

1 где . Й2 — внутренний диаметр электрода 11, см; б" — толщина диэлектрика 1,2,см

4„- наружный диаметр электрода 10 см; б — диэлектрическая проницаемость диэлектрика 12р — длина электродов, см;

6 — емкость преобразователя верхнего сильфонного бло.- ка,пф.

Одновременно с уменьшением емкости

C„, в результате действия гидростатиче ского столба h„..+ g контролируемой жидкости на нижний блок сильфонов, происходит встречное перемещение электродов 21 и 22, в результате этого емкость преобразователя, образованного этими электродами и диэлектриком 23, увеличивается согласно соотношению оя Е

+ (4) — "Е. 1"8 +Е ."

Е <51 4,+2- У где С вЂ” емкость преобразователя образованного электродами 21, 22 и диэлектриком 23.

Остальные размеры электродов 21, 22 и диэлектрика 23 и их обозначение такие же как у электродов 10, 11 и диэлектрика 13.

Так как преобразователи перемещений верхнего и нижнего блока сильфонов включены параллельно, то суммарная емкость преобразователя составляет

o5 B.+(-e,n

4 e„d«2Ó+ÅÈ аХ

Подставиь в выражение (5) соотношения. (1) и (2) для „и 8< после преобразований получаем

05ь (0+ 4 и в 1, ° РЗФ <3 (Ь)

АО.-Ри о л - +. : бп . я д, 3., 2-сР введя обозначения

0,S 8 д„+2- д" ag.

41 Й +2..Ф

2 . Аа í

2,22.п- F, -р y L

Е- Ия <„a,+аа а

f. 1 á„+ 2 о перепишем (6) ь виде

С =А+ Вр. (7)

Из выражения (7) видно, что суммарная емкость преобразователя линейно зависит or плотности исследуемой жидкос--

35 ти, а чувсгьительность датчика плотно-, мера (—. =: В) в два раза превыdc

olP шает чувствительность известного датчика за счет в двое больших встречных перемещений электродов 10,11 и 21,22.

40 Для изменения базы L плотномера необходимо снять штангу 1 с разъемов

2,3 и установить на ее место другую штангу, требуемой длины. Указанная операция занимает не много времени и поз45 воляет выбором длины штанГи 1 оперативно -настроить датчик плотномера на любой диапазон измерений. Йля компенсации температурных изменений плотности в плотномере предложено использовать в нижнем блоке сильфонов 15 и 16, биметаллические днища 17 и 18 с активным слоем вовнутрь блока, работа ко-торых осуществляется следующим образом.

5$

При увеличении температуры контролируемой среды, суммарная емкость преобразователя уменьшается, вследствие уменьшения плотности среды, однако ак82 тивный слой дннщ 17 и 18 расширяясь, больше чем пассивный, прЪгибается, пе1у ремещает электроды 21 и"В22 с помощью штоков 19 и.20, невстречу друг другу, что приводит к увеличению суммарной емкости преобразователя и компенсирует температурное изменение плотности контролируемой жидкости. . Гидростатический плотномер жидкости позволяет оперативно производить перестройку базы плотномера и повысить его чувствительность. Кроме этого, выполнение датчика плотномера в виде двух конструктивно обособленных блоков упрощает его,ремонт и эксплуатацию.

Формула из обретен ия

1. Гияростатический плотномер, содержащий блок сильфонов малой жесткости и равных эффективных площадей, состоящий из корпуса, с расположенными на нем днищами в противоположные стороны сильI фонами, и цилиндрического емкостного преобразователя перемещений, образованного наружным и внутренним электродами, с установленным-между ними диэлектри3975 8 ком, а также штоков, соединяющих днище сильфонов с элементами преобразователя, отличающийся тем, что, с целью упрощения перестройки базы плотномера и повышения его чувствительности, плотномер дополнительно снабжен вторым блоком сильфонов, расположенным параллельно первому блоку и соединительной штангой, причем блоки силь1О фонов установлены на концах штанги перперпендикулярно ее оси, при этом штоки в каждом блоке соединены с соответствующими электродами преобразователей, внутренние электроды которых покрыты диэлектри15 ком, а электроды преобразователей выполнены в виде телескопических трубок.

2. Плотномер по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что днища сильфонов, нижнего блока выпотптены биметалличесГ

20 кими с активным слоем, обращенным вовнутрь.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

2$ № 177142, кл. Я 01 И. 9/26, 1964.

2, Автсрское свидетельство СССР. по заявке ¹ 2509290, . кл, Cj 01 М 9/26, 1977.

823975

Составитель В. Ермаков

Редактор Г. Волкова Техред А. Ач Корректор М. Йемчик

Заказ 2095/60 Тираж 90.7 Подп исное

ВНИИПИ 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