Плотномер

(71) Алма-Атинское проектно-конструкторское бюро автоматизированных систем управления (53) 548.137 (088.8)(56) 1. Приборы для определения свойства, состава и состояния вещества. Номенклатурный справочн М., 1966, с. 208.2. Авторское свидетельство ССС М 935745, кл. 0 01 И 9/26, 1982 (прототип).(54) (57) ПЛОТНОМЕР, содержащийпроточный корпус с.исследуемойжидкостью, снабженный патрубкоми камерой сброса, в котором размещен сосуд с эталонной жидкостью ипогруженной в нее пьезометрическойтрубкой, имеющий расширеннуюверхнюю часть, соединенную с нижнейс помощью трубки, преобразовательдавления, выполненный в виде двухкамерного мембранного элемента срегулируемым соплом, регулируемоеи нерегулируемые пневмосопротивления, вторичный прибор, задатчик давления, пятимембранный элемент сравнения с регулируемым и нерегулируемым пневмосопротивлениями, выполнен 801078 ный по схеме вычитания и умноженияна постоянный коэффициент, при этомпьезометрическая т,бка через регулируемое пневмосопротивление подключена к выходу задатчика давления и через постоянное пневмосопротивление - к верхней камере преобразователя давления, выход задатчикадавления соединен с входом пятимембранного элемента сравнения и через второе нерегулируемое пневмосопротивление - с нижней проточнойкамерой преобразователя давленияи с положительной камерой пятимембранного элемента сравнения, выходкоторого подключек вторичномуприбору, о т л и 1 а ю щ и й с ятем, что, с целью обеспечения воэможности регулировки начальногои конечного выходных сигналов беэизменения чувствительности преобразователя давле.ия, в .плотномервведены дополнительное нерегулируемое пневмосопроч.явление и повторитель со сдвигом, при этом проточная камера последнего соединена сотрицательной камерой пятимембранного элемента сравн .ния и черездополнительное нерегулируемоепневмосопротивление - с выходомзадатчика давления, а глухая камера повторителя со сдвигом подключена к верхней камере преобразова:теля давления.10 20 25 30 50 55 б 5 Изобретение относится к устройствам для измерения плотности агрес сивных, кристаллиэующихся, вспенивающихся и других жидкостей.Известен пневмометрический плот- номер проточного типа с компенсацией балластного давления и температурных изменений в общем, компенсаторе, представляющий собой цилиндрический сосуд с двумя патрубками. Внутри сосуд разделен перегородкой,служащей для поддержания постоянногоуровня контролируемой жидкости, вкоторую погружен чувствительныйэлемент, состоящий из двух пневмометрических трубок, Для исключения влияния скорости жидкости, протекающейчерез чувствительный элемент, трубки помещены в байпасный сосуд 1 3.Недостатком данного плотномера является невозможность измерения плотности вспенивающихся и кристаллизующихся растворов непосредственно в технологическом оборудовании.Кроме того, точность термокомпенсации данного устройства ниже, чем в плотномерах с постоянно поддерживаемым уровнем эталонной жидкости.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является плотномер, содержащий проточный корпус с исследуемой жидкостью,снабженный патрубком и камерой сброса.В корпусе размещен сосуд с эталонной жидкостью, имеющий расширеннуюверхнюю часть, соединенную с нижнейчастью с помощью рубки, В эталонную жидкость погружена пьезометрическая трубка. Кроме этого, плотномер содержит преобразователь давления, выполненный в виде двухкамерного мембранного элемента срегулируемым соплом, регулируемоеи нерегулируемые пневмосопротивления, вторичный прибор, задатчик давления и пятимембранный элемент сравнения 23. Однако известный прибор обладает недостатком, заключающимся в том,что в процессе регулировки максимального значения выходного сигнала путем изменения коэффициента усиления пятимембранвого элемента срав:,нения требуется подрегулировка начального значения. выходного сигнала .изменением положения сопла относительно заслонки, что приводит к изменению чувствительности преобразования давления.Цель изоЪретения - обеспечениевозможности регулировки начального и конечного выходных сигналов без изменения чувствительности преобразователя давления.Указанная цель достигается тем, что в плотномер, содержащий проточвый корпус,с исследуемой жидкостью,снабженный .патрубком и камерой сброса, в котором размещен сосуд с эталонной жидкостью и погруженной в неепьезометрической трубкой, имеющийрасширенную верхнюю часть, соединенную с нижней с помощью трубки,преобразователь давления, выполненный в виде двухкамерного мембранного элемента с регулируемым соплом,регулируемое и нерегулируемые пневмосопротивления, вторичный прибор,задатчик давления, пятимембранныйэлемент сравнения с регулируемыми нерегулируемым пневмосопротивлениями, выполненный по схеме вычитания и умножения на постоянный коэффициент, причем пьезометрическаятрубка через регулируемое пневмосопротивление подключена к выходузадатчика давления и через постоянное пневмосопротивление к верхнейкамере преобразователя давления, Выход задатчика давления соединен свходом пятимембранного элементасравнения и через второе нерегулируемое пневмосопротивление - с нижней проточной камерой преобразователя давления и с положительной камерой пятимембранного элемента сравнения, выход которого подключен квторичному прибору, введены дополнительное нерегулируемое пневмосопротивление и повторитель со сдвигом, при этом проточная камера последнего соединена с отрицательнойкамерой пятимембранного элементасравнения и через дополнительноенерегулируемое пневмосопротивление - с выходом задатчика давления,а глухая камера повторителя сосдвигом подключена к верхней камерепреобразователя давления,На чертеже схематически изображен предлагаемый плотномер,Плотномер содержит проточныйкорпус 1 с анализируемой жидкостью, с патрубком 2 в нижней частии камерой 3 сброса. Внутри проточного корпуса 1 размещен сосуд 4 сэталонной жидкостью постоянногоуровня, имеющий расширенную верхнюючасть 5 со сливной трубкой, соединенной с нижней частью с помощьютрубки 8. В сосуд 4 с эталоннойжидкостью опущена пьезометрическаятрубка 7 на глубину, равную высотестолба анализируемой жицкости,В нижней части проточного корпуса 1 установлен преобразователь 8давления, выполненный в виде двухкамерного мембранного элемента,Преобразователь 8 давлени% имеет большую мембрану 9, расположенную состороны анализируемого раствора,малую мембрану 10 с закрепленнойна ней заслонкой 11 и регулируемоесопло 12. Мембраны соединены междусобой жестким штоком 13. Пьезомет1078280 рическая трубка 7 через регулируемое пневмосопротивление 14 подключена х выходу задатчика 15 давления и через нерегулируемое пневмо, сопротивление 16 - к верхней камере преобразователя 8 давления, имеющего коэффициент усиления, большеединицы, и к глухой камере повторителя 17 со сдвигом, проточная камера которого, в свою очередь, соединена с отрицательной камерой пятимембран ного элемента 18 сравнения, который вместе с регулируемым .пневмосопротивлением 19 и нерегулируемым пневмосопротивлением 20 выполняет операцию вычитания с последующим умноже нием на постоянный коэффициент больше единицы, и через дополнительное нерегулируемое пневмосопротивление 21 - с выходом задатчика 15 давления.Выход задатчика 15 давления через нерегулируемое пневмосопротивление 22 связан с нижней проточной камерой преобразователя 8 давления и положительной камерой пятимебранного эле-, мента 18 сравнения, выход которого подключен к вторичному прибору 23.В технологической линии, к которой плотномер подключен с помощью патрубка 2, предусмотрены перекачивающее устройство 24 и рабочая ванна 25, внутри которой размещеноЗО нагревательное устройсяво 26.Плотномер работает следующим Образом. Исследуемый раствор иэ,рабочей 35 ванны 25 с поь.вещью перекачивающего устройства 24 поступает через патрубок 2 в проточный корпус 1 и затем, омывая сосуд 4 с эталонной жидкостью постоянного уровня, через пе О реливной порог проточного корпуса 1 попадает в камеру 3 сброса, и возвращается в рабочую ванну 25.Усилие, действующее на большую мембрану 9 преобразователя 8 давления со стороны исследуемого раствора, определяется уравнением где д - ускорение свободного падения;рР - плотность анализируемогораствора;Н 1 - высота столба анализируемой жидкости, находящейсяв проточном корпусе;Я - эффективная площадь большой.мембраны 9.Эталонную жидкость с помощью нагревательного устройства 26 подо- бО гревают до температуры анализируемого раствора и подают в расширитель 5 сосуда 4. Расход жидкости регулируется игольчатым вентилем (показан, но не обозначен). Предварительный 65 подогрев сводит к минимуму разность температур между эталонной жидкостью и контролируемым раствором.В пьезометрическую трубку 7 с выхода эадатчика 15 давления через регулируемое пневмосопротивление 14 подается сжатый воздух, выходное давление которогор:р Н (2) где о - плотность эталонной жид 9костиН - глубина погружения пьезометрической трубив эталонную жидкость.Выходное давление Р пьеэометкрической трубки одновременно выполняет роль балластного давления.Давление с пьеэометрической трубки 7 через нерегулируемое пневмосопротивление 16, уменьшающее пульсацию выходного сигнала от влияния барботирующих пузырьков воздуха, поступает в верхнюю камеру преобразова.- теля 8 давления и глухую. камеру повторителя 17 со сдвигом, выходной сигнал которого подается в отрицательную камеру пятимембранного элемента 18 сравнения. Сжатый воздух с выхода мощного задатчнка 15 давлениячерез нерегулируемое пневмосопротивление 22 подается в положительную камеру пятимембранного элемента 18сравнения и нижнюю проточную камерупреобразователя 8 давления. Иэменением положения сопла 12 относительнозаслонки 11 регулируется расход воздуха (начальное выходное давление Р преобразователя давления),а следовательно, и чувствительность преобразователя давления, При прохождении воздуха через пьезометрическую трубку 7 и эталонную жидкость возникает дополнительная циркуляция и некоторый сливпоследней из расширителя 5, что дополнительно уменьшает постояннуювремени перемешивания эталонной жидкости и разницу температур междуэталонной жидкостью и анализируемымраствором. При работе плотномера мембранный блок преобразователя 8 давления находится в равновесии. Усилия, действующие на шток 13, находятся в следующей зависимости:Ю Р(В .Я,) + Р,Я (3) где 8 и - эффективная площадь малоймембраны 10;Р - давление на выходе преобразователя 8 давления. После подстановки в уравнение (3) значений уравнений (1) и (2) и проведения соответствующих преобразований выходное давление преобразователя 8 давления определится выражениемР 1= . (рр-Р) Н 5 Ы-+фавн. (4)5Иэ уравнения (4) следует, что при изменении плотности анализи. руемого раствора и неизменных значениях 8, Н 8 , ,р сигнал на выходе преобразователя 8 давления прямо пропорционален разности плот.ностей анализируемого раствора и эталонной жидкости.Так как пятимембранный элемент 18 сравнения совместно с пневмосопротивлениями 19 и 20 собран по схеме вычитания с последукацим умножением на постоянный коэффициент больше единицы, то давление РВ, на выходе элемента 18 сравнения и на входе вторичного прибора 23 определяется уравнением где Р = Р. + Ь - давление на выходе2повторителя 17 сосдвигомЬ - величина сдвига.повторителя 17;К : 1 + -- коэффициент умножения пятимембранного элемента 18сравнения; 30ф и о(. - проводимости пневмосопротивлений19 и 20,Регулировка коэффициента умножения пятимембранного элемента 18 35 сравнения производится регулируемым пневмосопротивлением 19. После подстановки в уравнение (5) значенийР 1 и Р и проведения соответствующйх преобразований значение выходного сигнала плотномера принимаетвид вьсх ."2 Г% "2(Рр Рэ)т"(б)Явгде К .= -- коэффициентусиленияг 5ф преобразователя 8давления.Так как величины К, К , Н и апостоянные, то давленйе на выходеплотномера прямо пропорциональноизменению плотности анализируемогораствора относительно эталоннойжидкости Прн рр -р начальное давлениена выходе плотномера описываетсяуравнением вых 1из которого следует, что после изменения коэффициента умножения К пятимембранного элемента 18 сравнения при установке максимального выходного сигнала плотномера, регулировку его начального значения достаточно производить изменением величины сдвига Ь повторителя 17. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет производить регулировку начального и конечного значений выходного сигнала плотномера без изменения чувствительности преобразователя давления.