Весоизмерительное устройство

Совв СоветскииСоциалистическикРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н 1898290(22) Заявлено 210580 (21) 2927599/18-25с присоединением заявки Мо -(23) ПриоритетОпубликовано 150182 Бюллетень Мо 2Дата опубликования описания 15. 01,82 И) М. Кл. 6 01 Я 9/10 Государственный комнтет СССР по делам нзобретеннй н открытий(72) Авторыизобретения М.И.Политиков, М.С.Данилов и Ю.Д.Жеребцов захский филиал Всесоюзного научно-иссле института разведочной геоФизики 1) Заявит(54) ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОИСТ о 3 Изобретение относится к измерению физических свойств горных пород и руд и может быть использовано для определения их плотности при геолого-геофизических, инженерно-геологических и геохимических исследованиях.Известен денситометр Самсонова, измерение плотности горных пород и руд на котором производится путем взвешивания образца на специальных весах. Денситометр представляет собой фциферблатные весы, шкала которых отградуирована в значениях плотности. Весы имеют равноплечное коромысло, способное вращаться относительно своей оси. На одном плече подвешивается образец, а на другом - уравновешивающий груз. Определение плотности осуществляется путем относительного взвешивания образца в воздухе и воде (1 .Недостатком данного устройства является низкая производительность (до 100 образцов в смену) ввиду большого количества выполняемых вручную операций, а также низкая точность измерений (0,020,1 г/см) обусловленная техническим несовершенством измерительного устройства, включая неравномерность отсчетной шкалы. Кроме того, для исключения систематических ошибок необходима проверка устройства на эталонах не менее 2 -. 4 раз в смену.Известен также плотностномер горных пород и руд, содержащий датчик веса образца и датчик его объема, двухкоординатный делитель, авток мпенсатор и источник питания. В качестве датчиков в устройстве использованы противовесы Д.И.Менделеева, используемые на весах ВЛКТ. Для измерения плотности на этом устройстве, образец помещают в корзину и опускают до полного погружения в сосуд с водой так, чтобы он касался дна и стенок последнего. При этом отклонение датчика веса с цифровой матрицей пропорционально весу образца в воде, а отклонение датчика объема с отсчетным окном, численно равное объему образца, пропорцио.нально весу воды, вытесненной образцом. Против отсчетного окна устанавливается значение цифровой матрицы предварительно повернутое оптичес- коП системой делителя иэ горизонтального положения в вертикальное, соот" ветствующее плотности измеряемого образца, Данное значение плотности50 60 датчиком веса, блок установки нуля и 65 с помощью отсчетного окна и оптической системы делителя проецируется на экран (2),Недостатками данного устройства являются необходимость учета систематических ошибок путем многократных (в течение рабочего дня) поверок на эталонных образцах. Кроме того, конструкция устройства в изготовлении сложна и легко подвержена механическим повреждениям, что ограничивает ее использование в полевых условиях.Наиболее близким к предлагаемому является весоизмерительное устройство, в котором используется феррожидкость, Устройство содержит грузоприемный механизм, подвешенный на одном конце коромысла, опирающегося на опору, емкость с ферромагнитной яидкостью, поршень, погруженный в ферромагнитную жидкость и соединенный посредством штока с другим концом коромысла ограничитель, закрепленныйна конце коромысла, связанным со штоком, датчик веса, установленный напротив ограничителя, электромагниты,размещенные над и под емкостью с ферромагнитной жидкостью, измерительный блок, один вход которого соединен с датчиком веса, блок установкинуля и преобразователь электрического тока 3,К недостаткам данного устройстваотносится то, что оно предназначенодля измерения только веса образца.Весоизмерительное устройство можетбыть приспособлено и для измеренияплотности, Однако это потребует усложнения устройства и снижения егопроизводительности. В известном весоизмерительном устройстве свойстваферрожидкости используются толькодля гашения (демпфирования) колебательных движений весоприемного приспособления и не предназначено длянепосредственного определения массыобразца.Целью изобретения является повышение производительности и точностиизмерения плотности образцов гоРныхпород и РудУказанная цель достигается тем,что в весоизмерительное устройство,содержацее грузоприемный механизм,подвешенный на одном конце коромысла, опираюцегося на опору, емкостьс ферромагнитной жидкостью, поршень, погруженный в ферромагнитнуюжидкость и связанный посредствомштока с другим концам коромысла, ограничитель, закрепленный на концекоромысла, связанном ео штоком, датчик веса, установленный напротив ограничителя, электромагниты, размещенные над и под емкостью с ферромагнитной жидкостью, измерительныйблок, один вход которого соединен с 5 10 15 20 25 30 35 45 55 преобразователь электрического токавведены второй датчик веса, соединенный с преобразователем электрического тока, один выход которого подключен к электромагниту, расположенному над емкостью с ферромагнитной жидкостью, а второй выход - кизмерительному блоку, и .второй преобразователь электрического тока,вход которого соединен с блоков установки нуля, а выходы соединены,соответственно, с измерительным блоком и электромагнитом, установленнымпод емкостью с ферромагнитной жидкостью.Прибор работает на принципе использования силы выталкивания немагнитных веществ, возникающей в ферромагнитной жидкости под воздействиеммагнитного поля.На чертеже представлена блок-схемапредлагаемого устройства,Плотностномер содержит грузоприемный механизм 1, подвешенное наконце коромысло 2, опирающееся наопору 3На другом плече коромыслаустановлены ограничитель 4, расположенный между датчиками веса 5 и 6.На этом же плече коромысла 2 закреплен цток 7 с поршнем 8, изготовленные из немагнитных материалов. Последний помещен в заполненную ферромагнитной жидкостью 9 емкость 10,ниже и выше которой установленыэлектромагниты 11 и 12, соединенныес преобразователями 13 и 14, Датчиквеса 5 подключен к измерительномублоку 15, другой вход которого подсоединен к преобразователю 13, соединенному с датчиком веса 6, Преобразователь 14 управляется блокомустановки нуля 16 и соединен с измерительным блоком 15 и электромагнитом 12. Для измерения объема измеряемого образца, введена емкость 17,заполняемая водой.Устройство; работает следующимобразом.При отсутствии образца в грузоприемном механизме 1 ограничитель 4под действием веса штока 7 и поршня8, давит на датчик 5 с силой, пропорциональной их весу, Последний выра"батывает электрический сигнал, который поступает в измерительный блок15. С помоцью блока установки нуля16 запускается преобразователь 14,вырабатываюций электрический сигнал,который поступает в катушку электромагнита 12. Последний создает магнитное поле, пропорциональное силедавления на датчик 5, под действиемкоторого в ферромагнитной жидкости9 создаются силы выталкивания. Эти,силы, действуя на поршень 8 вертикально вверх, уравновешивают (балансируют) коромысло 2 относительноопоры 3 Процесс балансировки считается законченным в тот момент,898290 Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 119 Тираж 882 Подпискогда на датчик 5 не действует силадавления ограничителя 4 и в измерительном блоке 15 показание индикатора равно нулю,После того, как на грузоприемныймеханизм 1 кладут испытываемый образец, коромысло 2 поворачиваетсяотносительно опоры 3. по часовойстрелке, вследствие чего ограничи"тель 4 начнет давить на датчик 6с силой, пропорциональной весу образцаЭлектрический сигнал от датчика 6 поступает через преобразователь 13 на катушку электромагнита 11 который с помощью магнитногополя выталкивает поршень вниз, компенсируя тем самым вес образца. Момент такой компенсации фиксируетсяизмерительным блоком 15. Аналогичная процедура осуществляется привнесении образца в сосуд 17. При этомобразец не должен касаться стенок . 20и дна этого сосуда.Снятие значений показания измерительного блока 15, проградуирован-ного в величины веса, при нервом ивтором положении образца обеспечивается автоматически и позволяетвести расчет плотности по формулеРвр р ).л)см 3,В сгде Рв - вес образца в воздухе; 30Р - вес образца в водеЖпредлагаемый принцип измеренияплотности обеспечивает быстродействие за счет того, что уравновешивание веса образца происходит автоматически с одновременной фиксациейего величины. В этой связи, производительность зависит только отвремени помещения образца в грузоприемный механизм (отсчет Рв ) и по 4 Огружения его в воду путем подъемаемкости (17) с водой (отсчет Р).Такая процедура занимает не более0,7, ,1,0 глин времени совместно свычислением значения плотности намалой ЭВМ, что в общей сложности 45составит производительность труда400 + 500 образцов в смену. Точность измерения плотности в этом устройстве определяется интенсивностьюмагнитного поля, создаваемого электромагнитамй, которое является функцией силы тока. Величина последнего при современных технических средствах может быть легко измерена в тысячных долях ампера, .Соответствующее сочетание числа витков и точноеопределение пропускаемого по нимвеличины тока обеспечит получениечувствительности весоизмерительногоустройства в пределах. тысячных долейграмма. Весоизмерительное устройство, содержащее грузоприемный механизм, подвешенный на одном конце коромысла,опирающегося на опору, емкость сферромагнитной жидкостью, поршень,погруженный в ферромагнитную жидкость, и соединенный посредством штока с другим концом коромысла, ограничитель, закрепленный на конце коромысла, связанном со штоком, датчиквеса, установленный напротив ограничителя, электромагниты, размещенныенад и под .емкостью с ферромагнитнойжидкостью, измерительный блок, одинвход которого соединен с датчикомвеса, блок установки нуля и преобразователь электрического тока, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения производительностии точности измерения плотности образцов горных пород и руд, в него введены второй датчик веса, соединенныйс преобразователем электрическоготока, один выход которого подключенк электромагниту, расположенному надемкостью с ферромагнитной жидкостью,а второй выход - к измерительномублоку, и второй преобразовательэлектрического тока, вход которогосоединен с блоком установки нуля, авыходы соединены, соответственно, сизмерительным блоком и электромагнитом, установленным под емкостью сферромагнитной жидкостью.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 68416, кл. 6 01 И 91/00, 1944.2. Авторское свидетельство ГССРР 363897, кл. С 01 И 9/10, 1973,3. Авторское свидетельство СССРР 501976, кл. 6 01 И 23/10, 1974