Способ температурной компенсации в плотномерах жидкости

(19 1 Р 23 01 й 9/00 51) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ В(56) Авторское свидетельсМ 1052932, кл. 6 О 1 И 9/2Гойхман С, Я. Весовплотномеры. - Приборы иния, 1975, М 12, с. 20-24,тво СССР 2, 1977,ые и поплавковые системы управле РЯОЙ КОМПЕЯЖИДКОСТИ ся к контрольно- и средствам авк способам ии в плотномерах(54) СПОСОБ ТЕМПЕРАТУ САЦИИ В ПЛОТНОМЕРАХ (57) Изобретение относит измерительным приборам томатики, а именно температурной компенсацФ трех функциабведены пункмерительнойистемы термоИзобретение, относится к контрольноизмерительным приборам и средствам автоматики и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности при разработке плотно- меров жидкости (поплавковых, весовых, гидростатических),Цель изобретения - повышение эффективности способа температурной компенсации в плотномерах жидкости,На фиг. 1 представлена принципиальная схема конструкции весового плотномера, термокомпенсация которого осуществляется по предлагаемому способу; на фиг. 2 - петлевая трубка плотномера, вид сверху,Плотномер состоит изнальных систем (на фиг. 1 отирными линиями), изкинематической системы, с жидкости, и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Целью изобретения повышение эффективности компенсации, Способ осуществляется в плотномерах жидкости, содержащих измерительную кинематическую и термокомпенсационную системы, путем передачи компенсационного усилия, развиваемого температурным изменением давления газа в термокомпенсационной системе на кинематическую измерительную систему. Величину компенсационного усилия регулируют изменением начального давления газа в термокомпенсационной системе путем изменения внутреннего обьема последней, 2 компенсации и системы формирования выходного сигнала.Плотномер содержит петлевую горизонтальную трубку 1, соединенную гибкими элементами 2 и 3 с входным 4 и выходным 5 неподвижными трубопроводами. Петлевая трубка 1 имеет опору 6 вращения и соединена с сильфаном 7 обратной связи. Петлевая трубка 1 соединена также тягой 8 с рычагом 9, имеющим опору 10 вращения и заслонку 11, прикрывающую сопло 12, соединенное пневматическими линиями с пневмоусилителем 13 и сильфоном 7 обратной связи. Во входном 4 и выходном 5 трубопроводах установлены термобаллоны 14 системы термокомпенсации. В термобаллонах 14 установлены плунжеры 15, зафиксированные в термобаллонах 14 фланцами 16 через герметичные уплотнения 17. Внутренние полости обоих термобаллонов 14 через плунжеры 15 соединены капиллярами 18 свнутренней полостью компенсационного сильфона 19, закрепленного на неподвижном кронштейне 20, Подвижный торец компенсационного сильфона 19 соединен с петлевой трубкой 1, Внутри компенсационного сильфона 19 размещен ограничитель 21 объема сильфона. Соосно с компенсационным сильфоном 19 с противоположной стороны петлевой трубки 1 закреплен подвижный торец сильфона 22, компенсирующего влияние изменения температуры окружающего воздуха. Внутренняя полость плотномера (петлевой трубки 1, патрубков 4 и 5), заполнена контролируемой жидкостью 23, Внутренняя полость термокомпенсационной системы заполнена компенсационным сжатым газом 24. Полость сильфона 22 герметизирована при расчетном статическом давлении,Плотномер работает следующим образом.Контролируемая жидкость 23 через входной патрубок 4 входит в петлевую трубку 1 и через выходной патрубок 5 выходит из нее, Масса контролируемой жидкости 23, заполняющей подвижную часть петлевой трубки 1,соэдаетрабочееусилие,поворачивающее петлевую трубку 1 относительно опоры 6. При этом перемещение петлевой трубки 1 вызывает (через тягу 8 и рычаг 9) перемещение заслонки 11 относительно сопла 12, где отрабатывается выходное давление Рвых, пропорциональное плотности контролируемой жидкости, При изменении плотности контролируемой жидкости 23 изменится величина рабочего усилия Ер и, соответственно, изменится величина выходного сигнала плотномера - давления Рвых.При неизменной плотности контролируемой жидкости 23 при температуре +20 С, но при изменении ее температуры, изменится и реальная плотность жидкости в петлевой трубке 1, что приведет к изменению рабочего усилия Ер и выходного сигна. Ла Рвых.Для стабилизации выходного сигнала плотномера при любых температурах контролируемой жидкости и постоянной ее (при нормальной температуре) плотности положение петлевой трубки 1 относительно опоры 6 вращения должно оставаться неизменным, Это достигается воздействием на петлевую трубку 1 системы термокомпенсации; компенсационное усилие Рк создает относительно опоры 6 вращения крутящий момент, восстанавливающий исходное для нормальной температуры) положение петлевой трубки 1,Величина компенсационного усилия Ркформируется следующим образом. При изменении температуры контролируемойжидкости 23 изменяется и температура сжа 5 того газа 24 в термобаллонах 14. При этомизменяется и давление сжатого газа 24 втермобаллонах 14. Поскольку температурыконтролируемой жидкости 23 во входномпатрубке 4 и выходном патрубке 5 всегда10 несколько отличны друг от друга, то и давления сжатого газа в двух термобаллонах 14тоже несколько различаются, но усредняются в капилляре 18 и компенсационном сильфоне 19, Изменившееся от изменения15 температуры давление сжатого газа 24сформирует на компенсационном сильфоне19 новое значение компенсационного усилия Г, восстанавливающее исходное положение петлевой трубки 1, а следовательно, и20 выходной сигнал плотномера.Условие равновесия измерительной кинематической системы плотномера при любых температурах контролируемойжидкости имеет вид25 ЬЕрр= Юк 1 Ь (1)где ЬЕр - изменение рабочего усилия плотномера, вызванное изменением температуры контролируемой жидкости;1 р- расстояние от оси опоры вращения30 до центра масс контролируемой жидкости впетлевой трубке;ЬР - изменение компенсационногоусилия плотномера, вызванное изменением35 температуры контролируемой жидкости;1 к - расстояние от опоры вращения доточки приложения компенсационного усилияв петлевой трубке.Изменения рабочего Юр и компенса 40 ционного ЬГ усилий, вызванные изменением температуры контролируемойжидкости на величину Ь, выражаются формуламиЬ Рр=ЧРф Й,45 Ь Е=РОРГ Ьтф 5 к 1,где Ч - объем контролируемой жидкости вподвижной части петлевой трубы;Р - плотность контролируемой жидкости;. фж - коэффициент объемного тепловогорасширения контролируемой жидкости;Ро; начальное давлениесжатого газа втермокомпенсационной системе плотномера при температуре 0 С);ф - температурный коэффициент расширения газа, заполняющего термокомпен"сационную систему,Зк - эффективная площадь компенсационного сильфона.Очевидно, что для конкретного плотно- мера жидости, для которого конструктивные характеристики Ч, 1 Р, ЯВ, известны, полная температурная компенсация при изменении температуры контролируемой жидкости на величину Ж обеспечивается соответствующей величиной начального давления Ро в термокомпенсационной полости плотномера, определяемой по формулеррж 1,(2) 5 10 Видно, что для любой контролируемойжидкости (со своим значением плотностир и коэффициента объемного расширения 15Рж) можно определить необходимое значение начального давления компенсационного газа Ро, которое обеспечит полнуютемпературную компенсацию плотномера(естественно, если зависимость величины 20от изменения температуры величина линейная), Следовательно, высококачественнаятемпературная компенсация в плотномережидкости обеспечивается установлениемнеобходимого (своего для каждой контролируемой жидкости) значения начального давления сжатого газа в компенсационнойполости плотномера,Поскольку температурное изменениедавления газа в замкнутом объеме не зави- З 0сит от величины этого объема, а зависиттолько от начального значения давления газа в этом замкнутом объеме, в предлагаемом способе изменение начальногодавления газа Ро осуществляется изменени- З 5ем объема lж термобаллона 14 путем изменения глубины погружения и плунжера 15 втермобаллон 14. Для повышения эффективности предлагаемого способа уменьшаютвнутренний объем компенсационного сильфона 19 введением в него ограничителя 21объема, а также выбором капилляра 18 минимального сечения.Таким образом создаются условия наибольшего влияния изменения компенсационного объема Чк термобаллона 14 (путемизменения глубины погружения и плунжера15) на изменение общего внутреннего объема термокомпенсационной системы, Длинуи диаметры термобаллона 14 и плунжера 15 50выбирают таким образом, чтобы обеспечитьвозможность изменения компенсационного объема в термобаллоне, а следовательно,и изменение начального давления Ро компенсационного газа 24 в диапазоне, охватывающем ожидаемое изменение плотностейконтролируемой жидкости при эксплуатации плотномера,Следует сказать,что конструктивное исполнение механизма регулирования компенсационного объема Чк (а следовательно, и давления газа Ро) может быть и другим (не плунжерным).Температурную компенсацию по предлагаемому способу можно осуществить в любом плотномере жидкости, имеющем измерительную кинематическую систему, в том числе и в поплавковых, и в гидростатических,Рассчитав по формуле(2) начальное давление Ро компенсационного газа, заполняютвнутреннюю полость термокомпенсационной системы газом под этим давлением. При этом плунжер 15 в термобаллоне 14 занимает фиксированное среднее положение, При настройке плотно- мера определяют действительное значение его погрешности от изменения температуры контролируемой жидкости и корректируют (уменьшают величину этой погрешности до допустимого значения) путем изменения начального изменения начального давления Ро газа в термокомпенсационной системе, увеличивая или уменьшая глубину погружения и плунжера 15 в термобаллоне 14. Новое положение плунжера фиксируется фланцем 1 б,Формула изобретения Способ температурной компенсации в плотномерах жидкости, содержащих измерительную кинематическую и термокомпенсационную системы, заключающийся в передаче компенсационного усилия, развиваемого температурным изменением давления газа в термокомпенсационной системе, на кинематическую измерительную систему, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности компенсации, величину компенсационного усилия регулируют изменением начального давления газа Ро в термокомпенсацион ной системе путем изменения внутреннего объма последней, а величину Ро определяют по формулеЧРжБк 1 кгде /3 - коэффициент объемного теплового расширения контролируемой жидкости;р - плотность контролируемой жидкости;Ч - объем контролируемой жидкости в подвижной части плотномера;1 Р - расстояние от оси опоры вращения до центра масс подвижной части плотномера;Р, - температурный коэффициент расширения газа, заполняющего термокомпенсационную систему;1679274 Составитель С, Клешня4Редактор Е. Папп Техред М.Моргентал Корректор М. Максимиши изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 3 - аффективная площадь компенсационного сильфона,1 1 аз 3204 Тираж 361ВНИИПИ Государственного комитета и113035, Москва, Ж - расстояние от оси опоры вращения доточки приложения компенсационного усилия,Подписноеобретениям и открытиям при ГКНТ ССРаушская наб., 4/5