Плотномер

Плотномер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()966559

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22)»« «o 25.03.81 (21) 3262891/18-25 с прнсоелинением заявки,%(23) Приоритет

Опубликовано 15. 10. 82. Бюллетень М 38

Дата опубликования описания 15. 10. 82 (5I )M. Кл.

G 01 М 9/26

Гасударственный коинтет ао делам изобретений и отнрыткк (53) УДК 532.14 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Н. Прилепский, !О. В. Самаркин, С. и М. А. Соловьев чИйин----1;:

Киевский институт автоматики им. ХХУ с

КПСС (71) Заявитель (54), ПЛОТНОМЕР

Изобретение относится к приборостроению и может найти применение в тех отраслях, где необходимо производить автоматическое измерение плотности жидких сред, например в химиче" ской промышленности.

Известен плотномер, содержащий две пьезометрические трубки опущенные в измеряемую жидкость на различную глубину и соединенные с блоком питания воздухом и дифманометром.

При работе плотномера через трубки продувают воздух, в них устанавливается перепад давления, пропорциональный плотности, который измеряется дифманометром . (1 j.

Недостаток устройства — наличие погрешности, обусловленной тем, что при изменении плотности или уровня измеряемой жидкости изменяется расход воздуха через них и соответствен( но перепад давления по их длине, а также влиянием на формирование .и от2 рыв пузырьков воздуха от трубки плотности и вязкости измеряемой жидкости.

Кроме того, использование для продувки трубок воздуха не всегда возможно, а использование с этой целью инертного газа не всегда экономически целесообразно вследствие его. непрерывного расхода.

Известен плотномер жидкости, содержащий колоколы, заполненные воздухом (или другим газом), опущенные в измеряемую жидкость и соединенные импульсными трубками с дифманометром. При изменении плотности газа воздух в колоколах сжимается, а разность давлении в них измеряется дифманометром (2)

Недостатком устройства является низкая точность измерения, обусловленная тем, что для сжатия воздуха в колоколах до требуемого давления необходимо изменить его объем, т.е. изменяется уровень жидкости под колоколами. Так как сжатие воздуха

9665

ed

V = V--д.ч+дЬ

0 4 где ЬЧ = величина сжатия сильфона;

Ьй - разность уровней жидкости за трубкой и в трубке после. сжатия;

d - диаметр трубки.

Решая совместно уравнения (1) и (2), получаем

$S h = ---"ГЬЧ " V+ Л- --) (3) 7ь& Рл

3 происходит до различных значений, уровень в колоколах также изменяется неодинаково, т.е. изменяется база плотномера, что определяет некоторую нелинейность его характеристики при постоянном уровне и погрешность при колебаниях уровня жидкости или давления над ней. Кроме того, растворение воздуха в жидкости даже в незначительных количествах также вносит дополнительную погрешность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является плотномер жидкости, содер- 15 жащий измерительную камеру, выполненную в виде опущенной в измеряе мую жидкость трубки, соединенной с полостью снабженного приводом силь- фона и через клапан с источником постоянного давления, реле времени и регистрирующий прибор, При работе устройства по команде реле времени привод сжимает сильфон на фиксированную величину. При этом в трубке устанавливается давление, определяемое величиной плотности жидкости, и регистрирующим прибором (3 ).

Недостатком устройства является низкая точность, обусловленная нели- 50 нейной зависимостью давления в трубке от величины .плотности и зависимостью результатов измерения от уровня измеряемой жидкости и давления над ней, 35

Действительно, уравнение состояния воздуха в трубке и сильфоне можно описать уравнением

Ро о= Р1 Й1, (1) где P - давление в трубке при открыо том клапане; - объем газа до сжатия;

V - -объем после сжатия;

РА - давление после сжатия.

Объем газа после сжатия определяется уравнением

59 4 ичину погрешности и нелинейности можно уменьшать увеличением величины дЧ и диаметра трубки, но нельзя исключать полностью.

Цель изобретения - повышение точности путем получения линейной зависймости выходного сигнала от измеряемой плотности и. исключения погрешности возникающей при колебаниях уровня жидкости и величины давления над ней.

Поставленная цель достигается тем, что в иззестный плотномер, содержащий измерительную камеру, выполненную в виде опущенной в контролируемую жидкость трубки, соединенной с полостью снабженного приводом сильфона и через клапан с источником постоянного давления, дополнительно введены сигнализаторы уровня жидкости, установленные в трубке, релейный блок, дифманометр, повторитель, повторитель со сдвигом, два дросселя и клапаны, причем полость измерительной трубки соединена через клапаны с управляющими камерами повторителя и повторителя со сдвигом, выходы которых соединены через дроссели линией питания и через клйпаны соответственно с плюсовой и минусовой камерами дифманометра, при этом входы релейного блока соединены с выходами сигнализаторов уровня, а его выходы - с управляющими входами клапанов и привода сильфона.

При таком .конструктивном .выполнении плотномера по команде релейного блока осуществляется запоминание на повторителях величин давления в трубке соответствующих определенным значениям уровня в ней, определяемых положением сигнализаторов уровня.

При этом на выходе дифманометра формируется сигнал, пропорциональный

1аким образом, величина д6 в процессе измерения не является постоян" ной величиной, а изменяется в зависимости от плотности, определяющей вел чину давления Р, что определяет нелинейную зависимость выходного сигнала от плотности. Кроме того, вели-. чина iLh зависит при неизменной плотности от величины Ро и начального объема V, который определяется уровнем жидкости, что определяет погрешность устройства при колебаниях уровня жидкости и давления над ней. Вели5 9665 разности заполненных значений давления. Этот сигнал линейно зависит от плотности и не зависит ат уровня жидкости и давления над ней, что определяет линейНость характеристики плот- номера и отсутствие погрешности при колебаниях уровня и давления, в отличие от известного плотномера в котором производится измерение давления в трубке при различных значениях уров-I0 ня в ней, зависящих от уровня жидкости и давления и вследствие чего имеющего нелинейную характеристику и погрешность при колебаниях уровня и давления. IS ,На чертеже предс1авлена схема плот номе ра .

Плотномер содержит, помещенную в измеряемую жидкость трубку 1, соединенную с полостью сильфона 2, снабженного приводом 3, а также через клапан 4 с источником постоянного давления, например, над жидкостным пространством, через клапан 5 с управляющей камерой (входом) пов- 25 торителя 6 и через клапан 7 с управляющей камерой повторителя со сдвигом 8, выход повторителя 6 соединен через клапан 9 с плюсовой камерой дифманометра 10 и через дроссель

11 с линией питания, а выход повторителя со сдвигом 8 соединен через клапан 12 с минусовой камерой дифманометра 10 и через дроссель 13 с линией питания. В трубке 1 установлены сигнализаторы уровня 14 и 15, выходы которых соединены с входами релейного блока 16, а выходы релейного блока 16 - с управляющими входами клапанов 4, 5, 7 9 и 12 и привода 3.

= (Н2-1.11) Po (4 ) Р = K(PI -Р ) = 1 (Н Р- Н„ + (Н-Н„) Р,1=

ВЫХ

Плотномер работает следующим образом.

В начальный момент открыты клапа 4 ны 4, 5 и 7 и полость трубки и сильфона соединена с наджидкостным пространством, а уровень жидкости в труб. ке равен уровню жидкости в емкости.

По команде релейного блока закрыва50 ется клапан 4 и включается привод

3 сильфона 2. При этом начинается сжатие воздуха в сильфоне и вытеснение жидкости из трубки 1. При достижении уровнем жидкости сигнализатора уровня 14, последний срабатывает и

SS через релейный блок 16 закрывает клапан 7 и открывает клапан 12. При этом в управляющей камере повторителя

59 6

6 запоминается давление Р= l„q . гл»

Н,1- уровень жидкости над сигнали- аrr>ром; Р - плотность жидкости. При дальнейшем сжатии сильфана жидкость продолжает вытесняться из трубки, в момент достижения сигнализатора 15 срабатывает сигнализатор 15 и через релейный блок 16 закрывает клапан 5 и открываетт клапан 9. При этом в управляющей камере повторителя со двигом запоминается давление

Р =Н р, где Н>- уровень жидкости над сигнализатором уровня 15. В этот момент на выходе дифманаметра формируется сигнал, пропорциональный раз. ности давления Рт, заполненного на повторителе 6 и давления Р =Р +, где Ь- сдвиг повторителя са сдвигам

8. Величина Ь устанавливается равной где о - минималь ное значение измето ряемой плотности (начало шкалы) .

В этом слу гае выходной сигнал диф. манометра определяется уравнением гдеЬН = Н - Н вЂ” постоянная величина, не зависящая от уровня жидкости.

Одновременно с закрытием клапана

7 репейный блок выдает команду на обратный ход привода 3, открытие кла- пана 5 и закрытие клапана 9. При этом давление Р- запоминается в минусовой камере дифманаметра и начинается разжатие сильфона с повышением уровня жидкости в трубке. При достижении уровнем верхнего сигнализатора уровня, па команде релейного блока закрывается клапан 5, открывается клапан 9 . и на повторителе 6 запоминается очередное значение Рт и опять начинается сжатие сильфона 2.

Таким образом, в плотномере выходной сигнал в соответствии с уравнением (5) линейно зависит от плотности измеряемой жидкости и не зависит от ее уровня и давления над ней, что определяет линейность его характеристики и отсутствие погрешности от колебаний уровня и давления, т.е. повышается точность прибора. Все это позволяет применить его в производстве

9665

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 7833/60 Тираж 887 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 хлора и каустика по ртутному методу для измерения плотности раствора поваренной соли. Предполагается применение изобретения в АСУТП электролиза Зиминского химзавода. 5

Плотномер, содержащий измеритель- 10 ную камеру, выполненную в виде опущенной в исследуемую жидкость трубки, соединенной с полостью снабженного приводом сильфона и через клапан с источником постоянного дав- 1$ ления, о т л и ч .а ю шийся тем, что, с целью повышения точности путем получения линейной зависимости выходного сигнала от измеряемой плотности и исключения погрешности, воз- 20 никающей при колебаниях уровня жидкости и величины давления над ней, в него дополнительно введены сигнализаторы уровня жидкости, установленные

59 8 в трубке, релеиныи ьлок, дифманометр, повторитель, повторитель со сдвигом, два дросселя и клапаны, причем полость измерительной трубки соединена через клапаны с управ- . ляющими камерами повторителя и повто. рителя со сдвигом, выходы которых соединены через дроссель с линией питания и через клапаны соответственно с плюсовой и минусовой камерами ифманометра, при этом входы релейого блока соединены с выходами сигнализаторов уровня, а его выходы

ic управляющими входами клапанов и привода сильфона.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1.Глыбин И. П. Автоматические плотномеры. Киев, "Техника", 1965, с. 64.

2. Там же, с. 61..

3 ° Авторское свидетельство СССР 693150, кл. G 01 N 9/26, 1977 (прототип).