Датчик плотности

Союз Советскик Социаттистических РеспубликОп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Ф(22) Заявлено 281278 (21) 2707232/18-25с присоединением заявки Ио(51)М. Кл. 0 01 М 9/18 Гоеуаарствеииый комитет СССР по аелам изобретений и открытий(54) ДАТЧИК ПЛОТНОСТИ Изобретение относится к измерительной технике, а бопее конкретно к устройствам для измерения физических параметров жидкостей, и может быть применено для измерения плотности од нофазных или сплошности двухфазных потоков.Известно устройство по основному авт.св. Р 573067 для измерения плотности или сплошности потоков жидкос тей 11, содержащее чувствительный элемент, выполненный в виде отрезка горизонтального трубопровода, расположенного в камере, заполненной демпФирующей жидкостью, соединенного с 15 магистральным трубопроводом эластичными манжетами в одну линию, подвижно закрепленного со стороны входа потока на горизонтальной оси трубопровода. Со стороны выхода. потока на 20 конце чувствительного элемента шарнирно закреплено кольцо, жестко связанное с указателем положения и шарнирно связанное с демпфером, В средней точке чувствительный элемент прикреп 25 лен к тяге, выполненной в виде двух соосных стержней, шарнирно соединенных в диаметрально противоположных точках в вертикальной плоскости с чувствительным элементом и жестко 30 2соединенных с сильфонами, встроенны-,ми в корпус камеры. Верхний стерженьтяги, выходящий за пределы камеры,шарнирно связан с рычагом противовеса и системой измерения веса и регулирования положения чувствительногоэлемента.Недостатком известного устройстваявляется низкая точность измерения вслучаях, когда частота изменения измеряемого параметра потока (плотности или сплошности) близка к собственной частоте измерительной системы.Цель изобретения - повышениеточности измерения,Эта цель достигается тем, что крычагу противовеса шарнирно присоединены два сильфона, расположенных ввертикальной плоскости симметричнопо отношению к рычагу противовеса,причем внутренние полости сильфоновсообщены с источником давления.На чертеже показана функциональная схема устройства.Внутри камеры 1 на шарнирной оси 2со стороны входа потока подвижно закреплен чувствительный элемент 3,соединенный с магистральным трубопроводом 4 эластичными манжетами 5. Наконце чувствительного элемента шарнирно закреплено кольцо 6 с прикрепленными к нему указателем положения 7 и демпфером 8, В средней точке чувствительный элемент при помощи кольца 9 шарнирно соединен с тягами 10 и 11, жестко связанными с герметичными донышками сильфонов 12 и 13. Верхняя тяга 11 за пределами камеры 1 шарнирно соединена с рычагом 14 противовеса 15 и имеет площадку 16 для размещения образцовых мер веса. Конец рычага 14 противовеса 15 шарнирно соединен при помощи тяг 17 и 18 с герметичными донышками сильфонов 19 и 20, расположенными в вертикальной плоскости симметрично по отношению к рычагу 14. С противоположных сторон 15 сильфоны 19 и 20 жестко закреплены на опорах 21 и 22, связанных с корпусом камеры 1, Внутренние полости сильфонов 19 и 20 при помощи трубок 23 и 24 соединены с внешним источни О ком регулируемого давления газа, например баллоном (не показан). При помощи резьбовой муфты 25 с левой и правой резьбой тяга 11 соединена со стержнем 26, прикрепленным к измерительному плечу рычажной системы электросилового преобразователя 27, например, типа ИУР-Э 2.Электросиловой преобразователь 27 содержит нуль-индикатор-дифференциальный трансформатор 28 с подвижным сер- ЗО дечником 29, силовой орган, состоящий из подвижной катушки 30 и постоянного магнита 31,и корректор нуля 32,Регистрирующая цепь измерителя состоит из электронного усилителя 33, измерительного усилителя 34, например, типа Ии регистрирующего самопишущего прибора 35, например, типа Н.В верхних точках камеры 1 имеются 40 воздушники 36, в нижней точке - вентиль 37, соединенный трубопроводом 38 с магистральным трубопроводом 4.Устройство работает следующим образом. 45При подготовке к измерениям камеру 1 заполняют демпфирующей жидкостью, например водой, через вентиль 37. Для этого открывают воздушники 36. Прокачивают через магистральный трубопровод 4 и чувствительный элемент 3 поток жидкости с известной плотностью и переменным расходом и при помощи резьбовой муфты 25 выставляют чувствительный элемент 3 в положение, при котором показания регистрирующего прибора 35 не зависят от изменения расхода потока. Стабильность этого положения в процессе измерения контролируют при помощи указателя положения 7. 60В зависимости от условий предстоящей работы устанавливают противовес 15 в положение, при котором компенсируют вес только конструктивных элементов чувствительного элемента 3 65 или вес этих элементов и определеннойчасти жидкости, протекающей через чувствительный элемент. Нуль регистрирующего прибора 35 устанавливают при помощи корректора нуля 32.При изменении плотности однофазного или -сплошности двухфазного потока жидкости чувствительный элемент 3 отклоняется от своего начального положения, в результате чего возникает незначительное перемещение рычажной системы электросилового преобразователя 27 и связанного с ней сердечника 29 дифференциального трансФорматора 28.Дифференциальный трансформатор 28 преобразует это перемещение в управляющий сигнал переменного тока, поступающий на вход электронного усилителя 33. Выходной сигнал усилителя 33в виде постоянного тока поступает вобмотку подвижной катушки 30 силового органа и одновременно в последовательно соединенные с ней измерительный усилитель 34 и регистрирующий прибор 35, шкала которого отградуирована в единицах плотности или сплошностиВ электросиловом преобразователе 27 взаимодействие постоянного магнита 31 с магнитным полем, создаваемым током, протекающим по обмотке подвижной катушки 30, создает пропорциональное этому току усилие. Усилие силового органа уравновешивает черезрычажную систему электросилового преобразователя 27 входное усилие, возникающее вследствие изменения плотности или сплошности потока, и возвращает чувствительный элемент 3 в начальное положение,В процессе измерения в камере 1 поддерживается давление, равное давлению в магистральном трубопроводе на выходе из чувствительного элемента. Передача импульсов давления осуществляется по трубопроводу 38 при открытом вентиле 37 или с помощью подходящего регулятора давлеяия.Сильфоны 12 и 13, имеющие равные эффективные площади поперечного сечения и жестко связанные между собойпри помощи тяг 10, 11 и кольца 9,взаимно компенсируют действующие наних усилия, возникающие при изменениидавления в камере 1.Резкие колебания чувствительного элемента сглаживаются демпфером 8.В тех случаях, когда амплитуда колебаний (пульсаций) выходного сигнала в процессе измерения плотности однофазного или сплошности двухфазного потока жидкости резко возрастает, иными словами, увеличивается размах колебаний, стрелки регистрирующего самопишущего прибора 28, устанавливают причину этих колебаний. Они могут быть следствием как значительных изменений величины измеряе771513 Формула изобретения гю Д Поток Составитель Л.СвешниковаРедактор Т.Орловская Техред М. Табакович Корректор И,Муска Заказ 6684/54 Тираж 1019 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 мого параметра с частотой много ниже резонансной, так и малых изменений величины измеряемого параметра с частотой, близкой к резонансной. В последнем случае точное измерение плотности или сплошности невозможно иэ-за резкого возрастания динамической сос 5 тавляющей погрешности. Так, например, для устройства, выбранного эа прототип, динамическая составляющая погрешности измерения мгновенного значения сплошности при частоте колебаний оплошности потока, равной 0,5 резонансной частоты измерительной системы, составляет 30.Для определения причины возрастания амплитуды колебаний выходного 15 сигнала повышают давление газа во внутренних полостях сильфонов 19 и 20 путем наддува газа по трубам 23 и 24 от внешнего источника регулируемого давления газа. 20При этом жесткость С измерительной системы повышается и в соответствии с известным соотношениемсповышается частота собственных колебаний ы при неизменной массе в системы. Если возрастание амплитуды вызвано сближением частоты колебаний измеряемого параметра и собственной частоты системы до наддува, то после наддува эта амплитуда (размах колеба. ний стрелки самописца 28) резко снизится. Повышение давления прекращают, если при дальнейшем повышении его амплитуда выходного сигнала остается неизменной. Датчик плотности по авт.св.Р 573067, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, к рычагу противовеса шарнирно присоединены два сильфона, расположенных вертикально и симметрично относительно рычага, при этом внутренние полости сильфонов сообщены с источником давления. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство Р 573067, кл. С 01 М 9/18, 1976