Устройство для измерения плотности жидких сред

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскик Социалистически к Республик(51)М. Кл. С 01 й 9/22 Государственный комитет СССР но лелам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ЖИДКИХ СРЕДИз обре те ние отн ос и то я к прибораМ .технологического контроля непрерывного действия, предназначенным дляопределения плотности жидкостей ваппаратах, к которым предъявляютсявысокие требования в части стерильности, например в ферментерах, и может найти применение в технологических установках микробиологической,химико-фармацевтической, пищевой, медицинской и других отраслях промтшленн ости, а также в лабораторных установках для получения витаминныхпРепаратов, ферментов и средств защиты растейий,Известно устройство для измеренияплотности жидкости, содержащее корпус, поплавок с постоиным магнитом,систему уравновешивания веса, следящую систему и установленный подпоплавком в потоке контролируемойжидкости постоянный магнит центровкии грубой температурной коррекции,Недостатками этого устройства являются невысокая точность и чувствительностьт а также неширокий диапазонизмеряемых величин ЩНаиболее близким к изобретению потехнической сущности является усттзой ство, состоящее иэ проточного корпуса, в ну три к ото рого раэ мешен магниттермокомпенсации, поплав ок полногопогружения со стержневым постоянныммагнитом, катушки силовой термокомпенсации, датчика перемещения поплавка и измерительной схемы,Недостатком этоо устройства является невозможность испельзованияего для измерения плотности стерильных жидких сред: культуральной жидкости, питательного раствора и т,п,конструктивные особенности плотномера не могут обеспечить проведениякачественной стерилизации самого прибора и аппарата, где он установлен,так как после слива анализируемойсреды из измерительного сосуда плотномера и отключения систеьи автоматического регулирования положенияпоплавка последний, стремясь занятьустойчивое равновесие,.притянется кодному из магнитов системы термокомпенсации, в результате чего неизбежно в местах соприкосновения поплавкасо стенками сосуда возникнут нестерилизуемте зоны, в которых мает сохраниться бактериальная среда-источникинфекции, система термокомпенсацкибудет нечувствительной в узком диа"пазане изменения температур жидкойсреды, Кроме того система астатического вывешивания поплавка в плотномере очень чувствительна к вращательным потокам жидкости в горизонтальной плоскости измерительного сосуда.5При динамическ ом в оздейств ии вихревого потока на поплавок система вывешивания легко выйдет из равновесиячто приз едет . к потере ра ботас пос абности плотномера (21.Целью изобретения является повышение надежности работы устройства,Цель достигается тем, чта в пред.,лагаемом устройстве магнит термокомпенсации установлен над поплавком иобращен одноименным полюсом к магниту поплавка, противоположный конецкоторого обращен к одноименному полюсу катушки силовой компенсации, приэтом поплавок закреплен в корпусе 20при помощи пластины.На чертеже схематично Изображеноустройство плотномера,Устройство для измерения платнос - 25ти жидких сред состоит из проточногокорпуса 1, внутри которого с помощьюплоского упругого элемента 2 (пластинчатой пружины, например), расположеннога параллельно горизонтальной ЗОплоскости, укреплен пустотелый шарообразный поплавок 3 полного погрукения с установленным внутри симметрична вертикальной оси стержневым постоянным магнитом 4, Сверху над поплавкам на корпусе жестко закрепленпа одной оси с магнитом 4 постоянныймагнит 5 имеющий большой отрицательный температурный коэффициент магнитной индукции (магнит термокампенсации)снизу под поплавком на корпусе 1 в одном кожухе 6 укреплены катушка 7 силовой компенсации и датчик перемещения8 поплавка (высокочастотная катушкав диэлектрическом слое), Корпус 1, упругий элемент 2, поплавок 3 и кожух 45б выполнены из немагнитного каррозианнаго стойкого материала, Магнит 5обращен к магниту 4 поплавка 3 одноименными полюсами, взаимодействуя сним (отталкивая его), удерживает поплавок от перемещения вверх, В своюочередь, магнит 4 обращен одноименным полюсом к полюсу магнитного поля, создаваемого катушкой 7, что9 ерживает его ат перемещения вниз, 55Датчик 8 перемещения связан последовательно через генератор 9 высокойчастоты, усилитель 10 постоянного така, источник 11 питания, коммутатор12 с катушкой 7 силовой компенсации,Для измерения силы тока в катушкесиловой компенсации при изменениивеличины архимедовой силы предусмотрен измерительный прибор 13,устройство работает следующим об 65разом,Измеряемая среда протекает через корпус 1 устройства таким образом, что поплавок 3 и магнит 5 находятся полностью погруженными в нее, Поплавок выбирается па весу таким, чтобы у него была избыточная плавучесть в данной жидкой среде, От перемещения вверх его удерживает отталкивающая сила, в эзникающая между одноименными полюсами магнитов 4 и 5. Датчик 8 перемещения настраивается так, что положение поплавка в жидкости, имеющей концентрацию, соответствующую нижнему пределу измерения, принимается за нуль отсчета, и электрический сигнал на выходе генератора 9 рэвен нулю, При увеличении концентрации измеряемой жидкости и повышении ее плотности поплавок 3 под действием архимедовой силы начнет подниматься вверх, при этом изменится расстояние между нижней частью поплавка, являющейся экраном, и высокочастотной катушкой-датчиком 8 перемещения, Так как высокочастотная катушка взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита 4, то изменение расстояния между ними приведет к изменению добротности катушки 8, Датчик 8 перемеще-, ния, реагируя на это изменение, выдаст электрический сигнал, который после усиления в усилителе 10 тока, поступит в катушку 7 силовой компенсации в виде постоянного тока, Величину тока компенсации покажет прибор 13, Ток компенсации катушки 7 пропорционален выталкивающей архимедовой силе, а следовательно, плотности анализируемой жидкости или ее концентрации при нормальной температуре, Система температурной компенсации, примененная в предложенном устройстве, позволяет получить значение плотности исследуемой жидкости, приведенное к нормальной температуре. При изменении температуры жидкости, допустим при ее. повышении, плотность жидкости уменьшится, что приведет к уменьшению архимедовой силы, выталкивающей поплавок. 3, Но на магнит 4 поплавкадействует также отталкивающая сила верхнего магнита 5. Магнит 5 термокомпенсации, погруженный в контролируемую среду, воспринимает ее температуру и, обладая большим отрицательным коэффициентом магнитной индукции, изменяет тяговое усилие в сторону уменьшения, и тем самым начнет слабее отталкивать поплавок. Если равнодействующая этих двух сил в рабочем диапазоне температур равна нулю, то показания измерительного прибора 13 не будут зависеть от температуры. Зная по справочным данным температурный коэффициент тягового усилия постояннЬго магнита и коэффициент изменения плотности от температуры контролируемой жидкости, можно рассчитать абсолютное начальЦНИИТираж Фили г.уж ППП1 патент 1 ,од,ул.проектная,4 ное усилие отталкивания между магнитами 4 и 5, а также величину избыточной плавучести поплавка 3При сливе технологической жидкости из корпуса 1 для его стерилизации поплавок 3, закрепленный на упругом элементе 2, опустится до соприкосновения с верхней частью кожуха б, что будет препятствовать проведению качественной стерилизации, Во избежание этого в катушку / силовой компенса ции на период стерилизации через коммутатор 12 подается сигнал постоянного тока, который создает в ней магнитное поле, взаимодействующее с одноименным полем магнита 4 поплавка 3, отталкивающее поплавок от кожуха 6,15 Использование устройства для мик-, робиологических целей позволяет производить измерение плотности и концентрации стерильных сред без нарушеО ния стерильности, что сокращает расход дорогостоящих антисептических материалов, напрмер, формалина, щелочи и тп., а также пара на проведение дополнительной стерилизации,25 формула изобретенияУстройство для измерения плотности жидких сред, содержащее проточныйкорпус, внутри которого по вертикальной оси размещены магнит термокдмпенсации, поплавок полного погружениясо стержневым постоянным магнитом,катушку Силовой компенсации, датчикперемещения поплавка и измерительнуюсхему, отли ч ающеес я тем,что, с целью повышения надежностиработы устройства, магнит термокомпенсации установлен над поплавком иобращен одноименным полюсом к магниту поплавка, противоположный конецкоторого обращен к одноименному полюсу катушки силовой компенсации,при этом поплавок закреплен в корпусе при помощи пластины, расположенной горизонтально в диаметральнойплоскости поплавка,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССРР 389439, кл, 6 01 й 9/22 19722. Авторское свидетельство СССРР 431441 кл, 6 01 М 27/72, 1973