Плотномер

(541 (57для ис слв него ПЛОТНедуемо гнитн У 36 В.Ф,Егор Анчевский сп ециалиен сплав вка и ния поп ирование тресотлич е управле томатика" что ельюения плотнос ка и ус и,свидетельство ССС И 9/12, 1977. идетельство СССР М 9/22, 1977ист совмещены и индукти нику пе ности еменн разоваткрайнейхвостовтушке. ю сиг ере с ом дл ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИГ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Ленинградсконое пусконаладочнта Севзапмонтажа(прототип). МЕР, содержащий сосуд и среды и опущенный м поплавок, датчик по- а, устройство удержапреобразователь сигна"ю щ и й с я тем, рощения плотномера апазана измеряемых чик положения поплавудержания поплавка олнены в виде катушки подключенной к источо напряжения и преобала, а поплавок по одной стороны снабженего фиксации на ка- Е11163Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- зовано для измерения плотности жидкостей во всех отраслях народного хоэяйствй, например для контроля плот 5 ности агрессивных жидкостей и пульп в горнодобывающей, химической и пищевой промышленности.Известен плотнойер, содержащий сосуд с размещенным в нем поплавком, полностью погруженным в измеряемую жидкость. На понлавке закреплен постоянный магнит, находящийся в поле соленоида, обеспечивающем поплавку силу удержания, наиболее близкую к выталкивающей силе, действующей на поплавок при данной плотности жидкости. Роль датчика положения поплавка играет ферритовый сердечник, закрепленный на поплавке и находящийся в поле катушки индукционного датчика, первичная обмотка которого запитана с выхода генератора высокой частоты, а сигнал, снимаемый с вторичной обмотки, преобразуется в величину, пропорциональную плотности измеряемой жидкости 13.Недостатком данного плотномера является сложность конструкции, узкий диапазон измерения плотности контролируемых сред и трудность измеренияЗО плотности абразивных жидкостей, например пульпы, так как частички твердого, осаждаясь, засоряют сосуд, в котором размещен поплавок, что приводит к ошибкам в измерениях. З 5Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является плотномер, содержащий сосуд для исследуемой среды и опущенный в нее магнитный поплавок, датчик положения "О поплавка, устройство удержания поплавка и преобразователь сигнала. Устройство удержания выполнено в виде упругого элемента, например, пластинчатой пружины, удерживающей отно- ф 5 сительно корпуса поплавок избыточной плавучести, Кроме того, имеются катушки силовой компенсации и магнит термокомпенсации, закрепленные относительно корпуса плотномера. Датчик 5 О положения поплавка представляет собой высокочастотную катушку в диэлектрическом слое, помещенную в один кожух с катушкой силовой компенсаци 2, 55Недостатком этого устройства является сложность конструкции, узкий диапазон измеряемых плотностей, обу 58 1словленный выбором коэффициента упругости плоской пружины и веса поплавка, у которого должна быть избыточная плавучесть в данной жидкой среде,а также невозможность измерения абразивных жидкостей, например пульпы,так как частички твердого, осаждаясьна плоскую пружину, меняют ее модульупругости, а осаждаясь на кожух с высокочастотной катушкой и катушкойсиловой компенсации, меняют их добротность, что ведет к ошибкам в измерениях.Цель изобретения - упрощение плотномера и расширение диапазона измеряемых плотностейПоставленная цель достигается тем,что в плотномере, содержащем сосуддля исследуемой среды и опущенный внего магнитный поплавок, датчик положения поплавка, устройство удержанияпоплавка и преобразователь сигнала,датчик положения поплавка и устройство удержания поплавка совмещены и выполнены в виде катушки индуктивности,подключенной к источнику переменного напряжения и преобразователю сигнала, а поплавок по крайней мере содной стороны снабжен хвостовикомдля его фиксации на катушке.На чертеже изображен предлагаемыйплотномер.В емкость 1 с контролируемой средой 2 погружена индуктивная катушка 3, по которой пропущен переменныйток от источника 4 питания. В магнитном поле индуктивной катушки 3 подвешен сплошной или полый магнитный поплавок 5, Последовательно с индуктивной катушкой 3 и источником 4 питания включен преобразователь сигнала,содержащий разделительный трансформатор б, выпрямитель 7, источник 8опорного напряжения, усилитель 9,нбрмирующий преобразователь 10 и блоки 11 и 12 регулировки начала и конца измеряемого диапазона, Нормированный сигнал с преобразователя 10 подается на регичтратор 13. Магнитныйпоплавок и индуктивная катушка покрыты стойким немагнитным диэлектриком14. Индуктивная катушка 3 закрепленаотносительно емкости 1 с помощью держателя 15, Магнитный поплавок 5 снабжен по крайней мере с одной стороныхвостовиком 16, имеющим, например,Т"образную или 7-образную форму.Плотномер работает следующим образом,3 1116На поплавок 5, погруженный в измеряемую среду и свободно подвешенный в магнитном поле индуктивной катушки 3, действуют одновременно различные силы. В состоянии равновесия уравнение сил, действующих на поплавок 5 в вертикальном направлении, выглядит следующим образом:Р=Г +Р +Г1 2 3где Р - вес поплавка; 40Р - выталкивающая сила (сила1Архимеда);Р 2 - сила, действующая на поплавок со стороны индуктивнойкатушки (втягивающая сила);Р - сила обусловленная неодно 31родностью магнитного поляиндуктивной катушки и направленная в сторону сильногополя. 20 При этома чгде Ч - объем поплавка;я - ускорение свободного падения;у - плотность поплавка, 25является величиной постоянной.Сила Р=Ч р, где у- плотностьконтролируемой среды, прямо пропорциональна плотности измеряемой среды,Сила Е 2, зависящая от индуктивнос-З 0ти катушки и формы поплавка, постоянна.Сила НН- Р3 132где Р - постоянный магнитный момент35поплавка в вертикальном направлении;Н - напряженность магнитногополя индуктивной катушки;- градиент магнитного поля 40сУНазиндуктивной катушки в вер. тикальном направлении, прямо пропофиональный токучерез индуктивную катушку.Следовательно 45ЧЧРЯ=К рфф Р,ан.или сучетом того, чтоЗНРД 2 =,где 1 - действующее значение токачерез индуктивную катушку;К - коэффициент пропорциональности,имеем, что плотность равна) Ч-Р7- чК чк358 4Таким образом, ток, проходящий через индуктивную катушку и преобразо 4 ватель сигнала, является мерой плотности контролируемой среды, причем ток зависит от плотности линейно.При любом изменении плотности контролируемой среды соответственноизменяется ток через преобразователь сигнала и на выходе устройства появляется нормированный ток, соответствующий новой плотности. За счет совмещения датчика положения поплавка и устройства удержания, выполненного в виде индуктивной катушки, отсутствует необходимость градуировки относительно датчикаположения хода поплавка, который должен выбираться . исходя из условий приближения средней плотности измеряемых сред и удельного веса поплавка. Таким обра" зом, данный плотномер имеет практически неограниченный диапазон измеряемых сред, а поплаЬок может быть как тонущим, так и всплывающим, если плотность контролируемой жидкости больше удельного веса поплавка. В зависимости от плотности измеряемой среды поппавок может втягиваться в индуктивную катушку как снизу, так и сверху. При этом в начальный. момент (до включения источника .питания), поплавок покоится в подвешенном состоянии, опираясь на катушку хвостовиком сверху или снизу в, зависимости от плотности измеряемой среды. При включении источника питания поплавок втягивается до положения, соответствующего определенной плотности, и-на выходе устройства появляется нормированный сигнал, соотнесенный к этой плотности. Нри исчезновении тока в цепи поплавок опять фиксируется на катушке индуктивности хвостовиком. Хвостовиков может быть два, расположенных в противоположных концах поплавка, что позволяет измерять одним плотномером весь диапазон плотностей. Максимальный размер катушки индуктивности по высоте ограничивается так, чтобы внутри ее не возникало однородного магнитного поля, тогда в связи с тем что оно максимально по вертикапьной оси катушки, поплавок занимает устойчивое вертйкальное положение. Минимальный размер катушки по высоте выбирается так, чтобы поплавок не болтало потоком измеряемой среды.Заказ 6922(35 Тираж 822 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва., Ж, Раутская наб д. 4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4Диаметр отверстия в катушке выбирается таким, чтобы в него свободно проходил поплавок и любые частицы твердого, находящиеся в измеряемой среде, но не проходил хвостовик, закреплен ный на поплавке.Поскольку индуктивная катушка и поплавок находятся в потоке измеряемой среды и полностью погружены в нее, эта среда осуществляет и теплоотвод от них, а омывая, она их очищает. Так как поплавок механически не связан с индуктивной катушкой, то частицы твердого из потока не застревают между ними, а, отталкивая попла вок в сторону, проходят, после чего поплавок возвращается в исходное положение. Эти колебания демпфируются электронной схемой. Стойкий немагнитный диэлектрик, покрывающий поплавок 20 и катушку индуктивности, защищает их от истирания абразивной средой и от коротких замыканий в катушке.Наличие нормирующего преобразователя в системе позволяет вырабатывать на выходе плотномера стандартный сигнал, например 0-5 мА, что дает возможность использовать плотномер в любых системах регулирования и контроля. 30Градуировка плотномера осуществляется путем погружения индуктивной катушки с поплавком в среде с известной плотностью и подстройкой выходного тока нормирующего преобразователя с помощью блоков регулировки начала и конца измеряемого диапазона.Модель плотномера испытывают для непрерывного измерения плотности пульпы апатитового концентрата, кото-. рая колеблется в пределах 1, 3-1, 8 г/см В качестве поплавка используется сплошная болванка иэ электротехнической стали с плотностью , 8 г/сьР .Градуировка производится с помощью растворов серной кислоты с известной плотностью. Через индуктивную катушку пропускают переменный ток от источника напряжения 220 В, 50 Гц. В качестве вторичного прибора используют стандартный самопишущий прибор с унифицированным входом 0-5 мА, Испытания показали высокую точность измерений и надежность в эксплуатации. Плотномер не забивается пульпой и щепой и не нарушает потока. Устанавливают плотномер на сливе классификатора шаровой мельницы. Совмещение функций датчика положе ния поплавка и устройства удержания позволяет упростить конструкцию пло номера, что приводит к повышению его эксплуатационной надежности.