Гидростатический плотномер жидкостей и способ его настройки

) (1 55 О 01 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ области прио для испольи управления нефтехимичеях промышИзобретение относится боростроения и предназначе зования в системах контроля в производствах химической ской, пищевой и других отра ленности. а конс мера плотн содержи каме ро корпус угие чув ы 4 и 5 жены па сл(54) ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ПЛОТНОМЕРЖИДКОСТЕЙ И СПОСОБ ЕГО НАСТРОЙКИ(57) Изобретение относится к приборостроению, в частности к плотномерам жидкостей, предназначенным для использованияв системах контроля и управления в производствах химической, нефтехимической, пищевой и др. отраслях промышленности.Цель изобретения - повышение точностиизмерений. Плотномер содержит корпус,закрепленные на нем на базовом расстоянии первый и второй упругие чувствительные элементы, полости которых заполненыжидкостью и соединены с полостями гидравлического датчика перемещений, содержащего эластичные мембраны и блокформирования выходного сигнала. Внутрипервого и второго чувствительных элеменЦель изобретения - повышение точности измерений гидростатического плотно- мера жидкости. тов, расположенных параллельно друг другу, размещены ограничители объемов жидкости и настроечные пружины с регулируемой жесткостью, одна из полостей гидравлического датчика перемещений снабжена сильфоном с регулируемым объемом, причем эффективные площади 31,32 упругих чувствительных элементов, их жесткости 21,22 и жесткости настроечных пружин 2 пр 1,2 ПР 2 связаны соотношением Ь/(21 + 2 пр.1 = 52/(22+ 2 пр,2), Настройка плотномера осуществляется следующим образом. В полости плотномера устанавливают два значения давления сжатого воздуха и одинаковую деформацию первого и второго упругих чувствительных элементов при изменениях давления, сообщают между собой полости элементов этих и гидравлического разделителя-умножителя, вакуумируют полости этих элементов, затем заполняют эти полости рабочей жидкостью и герметизируют их, далее изменением объема жидкости в полости первого упругого чувствительного элемента регулировочным сильфоном доводят температурную погрешность плотномера до оптимального значения. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. На чертеже представлена схе рукции гидростатического плотн схема реализации настройки этог мера,Гидростатический плотномер корпус 1, являющийся проточной для контролируемой жидкости 2. В 1 на кронштейне 3 закреплены упр ствительные элементы - сильфон продольные оси которых располо20 зом ЛР =рс 1 Н г 5,раллельно друг другу на базовом расстоянии по вертикали Н, Внутри сильфонов 4 и 5 закреплены ограничители 6 и 7 объема и настроечные пружины 8 и 9, Подвижные торцы пружин 8 и 9 соединены с подвижными торцами сильфонов 4 и 5, Неподвижные торцы пружин 8 и 9 закреплены на основаниях неподвижных торцов сильфонов 4 и 5 посредством приспособлений 10 и 11 регулирования жесткости (путем изменения количества рабочих витков пружин), На кронштейне 3 закреплен гидравлический разделитель 12, содержащий эластичные герметичные мембраны 13 . 14, разделяющие разделитель 12 на три полости; в верхней полости 15 разделителя 12 размещены катушки 16 и якорь 17 индукционного датчика перемещений; в нижней полости 18 разделителя 12 размещен герметизированный регулировочный сильфон 19, оба торца которого закреплены неподвижно, но положение верхнего торца которого может регулироваться с помощью ходового винта 20 и гаек 21. Внутренняя полость 15 разделителя 12 сообщена с внутренней полостью силь- фона 5 трубкой 22, а внутренняя полость 18 разделителя 12 сообщена трубкой 23 с внутренней полостью сипьфона 4. Торцы эластичных мембран 13 и 14 соединены жестко и герметично штоком 24 с якорем 17 индукцион ного и реобраэователя перемещений. Все три внутренние полости разделителя 12 и полости сильфонов 4 и 5 заполнены рабочей жидкостью 25. Катушки 16 индукционного преобразователя перемещений электрически соединены проводами, проложенными в герметизированной трубке 26 с блоком 27 формирования выходного сигнала, Для правильного монтажа плотномера служит уровень 28, Для настройки плотно- мера и редусмотрены технологические трубки 29 с вентилями 30 - 34, вакуум-насосом 35 и микродозатором 36,Плотномер работает следующим обраМерой плотности р контролируемой жидкости 2, протекающей через корпус 1 снизу вверх, является разность давлений на подвижных торцах сильфонов 4 и 5, определяемая выражением где Л Р - разность давлений, вызываемых столбом контролируемой жидкости на еильфонах 4 и 5;Н - межосевое расстояние между силь- фонами 4 и 5 (база ппотномера); 25 30 35 40 45 50 55 р - плотносг, контролируемой жидкости;9 - земное ускорение.При стабильной плбтности контролируемой жидкости 2 разность давлениййР на сильфонах 4 и 5 также стабильна и жидкость во внутренних полостях сильфонов 4 и 5 и гидравлического разделителя 12 находится в неподвижном состоянии. При этом эластичные мембраны 13 и 14 занимают определенное положение. Определенное положение занимает также шток 24 и якорь 17 индукционного преобразователя перемещений, формирующего определенное значение выходного сигнала на блоке 27,При изменении плотности р контролируемой жидкости 2, например при увеличении плотности, увеличится перепад давлений ЬР на сильфонах 4 и 5. Под воздействием этого увеличения перепада давлений сильфон 4 сожмется на какую-то величину. При этом рабочая жидкость 25 из полости сильфона 4 по трубке 23 перетечет в полость 18 гидравлического разделителя 12, Увеличение объема жидкости 25 в полости 18 через эластичную мембрану 13 передается рабочей жидкости 25 в средней . полости гидравлического. раэделителя 12 и через эластичную мембрану 14 перемещение жидкости 25 передается в полость 15 гидравлического разделителя 12, а оттуда по трубке 22 в полость сильфана 5. Таким образом, сильфон 5 растянется на такую же величину, на какую сжался сильфон 4. При этом перетекании рабочей жидкости 25 из полости сильфона 4 в сильфон 5 через гидравлический разделитель 12 перемещение штока 24, соединенного с торцами эластичных мембран 13 и 14, будет во столько раз больше деформации сильфонов 4 и 5, во сколько раз эффективнее площадь этих сипьфонов больше площади поперечного сечения средней полости гидравлического разделителя 12, Прй незначительном перемещении торцов сильфонов 4 и 5 возникает довольно ощутимое перемещение штока 24 и якоря 17 индукционного преобразователя перемещений, перемещение, достаточное для формирования изменения выходного сигнала плотномера.Величина перемещения якоря 17 от изменения перепада давлений Л Р на силь- фонах 4 и 5 (от изменения плотности контролируемой жидкости 2) определяется выражением:45 50 где 4 - перемещение якоря 17 индукционного преобразователя перемещений;Я - эффективная площадь сильфонов 4 (5);; 2 - суммарная жесткость сильфонов 4 и 5 и настроечных пружин 8 и 9 - = 21 + 22 + 2 пр 1 + 2 пр 2 (3) 21 и 2 г - жесткости сильфонов 4 и 5 соответственно;2 пр.1 и 2 прг - жесткости настроечных пружин 8 и 9 соответственно;р - поперечное сечение средней полости гидравлического разделителя 12.Настройка гидростатического плотно- мера осуществляется следующим образом.До заполнения полостей плотномера рабочей жидкостью в полость корпуса подают давление сжатого воздуха и определяют деформацию каждого из измерительных сильфонов 4 и 5, вызванную изменением давления сжатого воздуха. Затем регулированием жесткости настроечных пружин 8 и 9(путем изменения количества рабочих витков устройствами 10 и 11) добиваются равенства деформаций измерительных сильфонов 4 и 5 (т.е. обеспечивают выполнение условий равенства): Затем к внутренним полостям сильфонов 4 и 5 и гидравлического разделителя 12 с помощью технологических трубок 29 и вентилей 30,31 и 33,34 подсоединяют вакуум-насос 35 и микродозатор 36 жидкости. При закрытом вентиле 34 и открытых вентилях 30 - 33 одновременно вакуумируют полости сильфонов 4 и 5 и гидравлического разделителя 12 (это необходимо для исключения разрыва эластичных мягких мембран 13 и 14). Закрывают вентиль 34 и заполняют полости сильфонов 4 и 5 и гидравлического разделителя 12 рабочей жидкостью 25. Закрывают вентили 30,32 и 33.Фиксируют температуру окружающего воздуха и значение выходного сигнала плот- номера. Доводят температуру окружающего воздуха до среднего значения температуры контролируемой жидкости при планируемой эксплуатации плотномера и фиксируют величину сигнала (т.е, температурную погрешность плотномера). По величине и знаку температурной погрешности судят о балансе объемов жидкости Ч 1 и Чг в 15 20 25 30 35 40 полостях плотномерэ: если при повышении, например, температуры выходной сигнал увеличился, то это означает, что объем жидкости Ч 1 в сильфоне 4 больше, чем объем жидкости Чг в сильфоне 5 (и наоборот). Открывают вентиль 33 и вращением гаек 21 изменяют длину регулировочного сильфона 19 в большую или меньшую сторону, выдавливая некоторое количество жидкости 25 из полости 18 в полость микродозатора 36 или наоборот, - из полости микродозатора 36 в полость 18, Закрывают вентиль 33 и снова проверяют температурную погрешность плотномера, как это было указано выше. Эти операции повторяют до тех пор, пока температурная погрешность плотномерэ достигнет допустимого (оптимального) значения.Затем закрывают вентиль 34 и отсоединяют технологические трубки 29 от плотно- мера, Плотномер готов к работе.Формула изобретения 1, Гидростатический плотномер жидкостей, содержащий корпус, закрепленные на нем два упругих чувствительных элемента, полости которых заполнены несжимаемой жидкостью и соединены с полостями гидравлического датчика перемещений, содержащего эластичные мембраны и блок формирования выходного сигнала, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, чувствительные элементы расположены параллельно друг другу и в них размещены ограничители объемов жидкости и настроечные пружины с регулируемой жесткостью, а одна из полостей гидравлического датчика перемещений снабжена сильфоном с регулируемым объемом, причем эффективные площади 1 и 2 упругих чувствительных элементов, их жесткости 21 и 22 и жесткости 2 пр 1 и 2 пр 2 настРО- ечных пружин связаны соотношением 2,Способ настройки гидростатического плотномера жидкостей, включающий заполнение внутренних полостей первого и второго чувствительных элементов и полостей оболочки соединяющего их гидравлического разделителя - умножителя рабочей жидкостью, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в полости корпуса плотномера последовательно устанавливают два значения давления сжатого воздуха, соответствующие начальному и конечному пределам измерений плотномера, и регулированием жестко1 б 79277 Составитель В,КаликовТехред М,Моргентал едактор Е,Папп рректор О,Кравцо Производственно-издательский комбинат "П л.Гагарина, 101 нт, г. Уж сти настроечных пружин устанавливают одинаковую деформацию первого и второго упругих чувствительных элементов при изменениях давления, затем сообщают между собой полости первого и второго упругих чувствительных элементов и гидравлического разделителя-умножителя, вакуумируют полости чувствительных элементов, затем заполняют эти полости рабочей жидкостью, после чего последовательно герметизируют полости гидравлического разделителя-умножителя и первого и второго упругих чувЗаказ 3205 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета и 113035, Москва, Хствительных элем.,нтов, далее фиксируют значения температуры окружающего воздуха и выходного сигнала плотномера, по заданному изменению температуры 5 окружающего воздуха устанавливают среднюю температуру контролируемой жидкости при эксплуатации плотномера и изменением объема жидкости в полости первого упругого чувствительного элемента 10 регулировочным сильфоном доводят температурную погрешность плотномера до оптимального значения,Подписноезобретениям и открытиям при ГКНТ СССРаушская наб., 4/5