Поплавковый плотномер

(51)5 6 01 М 9 ЕНИ довательски нспорту при(54) ПОПЛАВ (57) Изобрете ной технике, томатическог жидкостей, и нефтехимиче ительля авазов и ано в ываюпо этому паравешиванию на известных обьОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный научно-исслеи проектный институт по трародного газа "ВНИПИтрансга%968701, кл. 6 01 й 9/16, 19 ОВЫЙ ПЛОТНОМЕРие относится к иэмерименно к приборамизмерения плотностиможет быть использокой и нефтеперераба Изобретение относится к измерительной технике, в частности к приборам для автоматического измерения плотности газов и жидкостей, и может быть использовано в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.Известен автоматический плотномер газов, который реагирует на изменение частоты колебаний измерительного элемента, представляющего собой цилиндр или камертон,погруженный в газ. Частота колебаний измерительного элемента зависит от его геометрии и массы и снижается при увеличении плотности среды. Вибрационные автоматические плотномеры для газов сложны, не обеспечивают высокой. точнощей промышленности, Цель иэобретения - повышение эксплуатационной надежности и расширение области применения. Измерение плотности газов сводится к определению величины погружения в жидкость заранее известной плотности пустотелого и открытого снизу поплавка, полость которого периодически заполняется исследуемым газом. Измерение плотности жидкостей сводится к определению величины погружения в нее полого открытого снизу поплавка, объем которого заполняется заранее известным газом (например, воздухом) и поддерживается постоянным уровень исследуемой жидкости в измерительном сосуде. Открытый снизу пустотелый ферромагнитный поплавок плотномера снабжен электромагнитным клапаном, предназначенным для сброса газа иэ полости поплавка, 1 ил. сти измерении и уступаютметру гравиметрическому взлабораторных весах заранееемов газа.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является плотномер жидкостей, содержащий вертикальный измерительный сосуд с постоянным уровнем жидкости, погруженный в жидкость поплавок из диамагнитного материала с ферромагнитным хвостовиком, расположенным в дифференциально-трансформаторном датчике положения подвижной системы, реле времени включения электромагнитных катушек датчика, выходной измерительный прибор и блок питания. В основу прибора10 30 40 положен принцип ареометрического взвешивания тела известного обьема. Плотность контролируемой жидкости определяется величиной погрукения в нее поплавка и фиксируется измерительным прибором на выходе дифференциального трансформатора с переменной электромагнитной связью между обмотками.Недостатками известного плотномера являются необходимость отдельного элект. ромотора для принудительного вращения поплавка в жидкости, сложность схемы и кинематики блока Ораэовзния сил Браще. ния поплавка, наличие дополните.1 ьных по грешностей, вызванных биением вращаю. щегося поплавка о стенки сосуда, необходимость постоянного ухода за приводом, подборка и подгонка подвижных контактов для работы с жидкостями различной вязкости, затрудняющих эксплуатацию прибора.Целью изобретения является повышение надежности и расширение области применения.На чертеже представлен поплавковый плотномер, общий вид.Поплавковый плотномер содержит вертикальный цилиндрический иэмерительныР сосуд 1 сжидкостью 2,вкоторую погружен поплаВок 3, нижняя часть которого пред" ставляет собой открытую снизу полость В ферромагнитном цилиндре со сквозным каналом 4 в верхней его части. В верхней части поплавка размещают:я электрический клапан 5, например шариковый, для сброса газа иэ полости поплавка 3, а также стойки б, на которых установлена ферромагнитная трубка 7, выполняющая роль магнитопровода электрического клапана 5,Вертикальный измерительный сосуд 1 имеет входной патрубок с обратным клапаном 8 и выходной патрубснс с запорным клапаном 9, через входной патруббк подается жидкость или барботируются пузырьки 10 газа. В верхней части измери гельного сосуда 1 расположена индуктивная катушка 11 клапана 5, которая Обеспечивает магнитную связь с ферромагнитной трубкой 7 свободно перемещающейся в каркасе 12.Для поддеркания постоянного уровня жидкости в измерительном сосуде 1 и редусмотрен переливной порог 13.Индуктивная катушка 11 клапана соединена с формирователем 14 однополярных импульсов, который полу чает питание с Выхода блока 15 питания через реле 16 времени. Второй Выход реле 16 Времени подключен к Входу генератора 17 нарастающих электрических импульсов, Выход котс- рого Вклсчен в диагональ питания 4-плечегс измерительного моста 18, Изме( рительная катушка 19 включена в одно плечо измерительного моста 18 и выполняет роль реактивного сопротивления, три активных резистора 20 включены в остальные три плеча моста 18, а выходной измерительный прибор 21 подключен в измерительную диагональ моста 18.Для стабилизации температуры жидкости внутри сосуда предусмотрен штуцер 22 для датчика температуры и нагреватель 23 с термоизоляцией,На поглавке 4 устанавливаются кольца- утяжелите и 24 иэ диамагнитного материала для усг.:невки нуля или смещения области измерения при работе с различными по удельному весу газами и жидкостями,Поплавковый плотномер работает следующим образом.Измерение плотности жидкости сводится к определению величины погружения в нее полого поплавка 3, заполненного заранее известным газом, при поддержании постоянным уровня исследуемой жидкости в измерительном сосуде, При этом испытуемая жидкость поступает через входной патрубок с обратным клапаном 8 в измерительный сосуд 1 и, переливаясь через порог 13, удаляется через открытый кран выходного патрубка 9,Для очистки полости поплавка 3 от остатков газа или воздуха открывают клапан 5, для чего подают питание на катушку 11 от формирователя 14 однополярных прерывистых импульсов, При этом с частотой прохождения импульсов ферромагнитная трубка 7 притягивает к полюсному наконечнику стальной шарик 5, открывая канал 4 поплавка, Остатки газа или воздуха в полости поплавка 3 вытесняются в атмосферу входящей в полость испытуемой жидкостью. Газы проходят по каналу 4 мимо стоек 6 в жидкость над поплавком и далее через отверстие в переливном пороге 13, а также зазор между каркасом 12 и ферромагнитной трубкой 7. Далее отключают формирователь, чем обесточивают катушку 11 и закрывают клапан 5, Для подготовки плотномераизмерениям через входной патрубок 8 впускают в полость поплавка 3 воздух или другой газ заранее известной плотности. Пузырьки воздуха (или известного газа) вытесняют жидкость из полости поплавка 3 и канала 4, которая удаляется через открытый кран 9 выходного патрубка. После полного заполнения полости поплавка 3 воздухом или известным газом избыток его огибает снаружи поплавокпроходит отверстие в пороге 13 и далее уходит в атмосферу через верхнюю часть сосуда 1. Заполняясь газом, попгавокза имает определенное положе 16969675 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ние, а состояние равновесия его определяет плотность испытуемой жидкости.Измерение плотности газов сводится к определению величины погружения полого поплавка в жидкость известной плотности и постоянного объема. Для этого заполняют сосуд 1 жидкостью заранее известной плотности, например силиконовым маслом (кремнийорганической жидкостью). Заполнение производят через патрубок 8 при открытом патрубке 9, через который сливается избыток жидкОсти, Далее сбрасывают остатки воздуха или газа от прецыду- щИХ ИЭМЕрСНИи ИЗ ПЛОстИ ."О:" .с.5:.ЕД я этого подают питание на катушку 11 от формирователя 14 однополярных прерывистых импульсов,Через открытый клапан 5 гаэ из полости поплавка 3 удаляется в атмосферу, Полость поплавка по мере ухода газа заполняется жидкостью. Поплавок погружается, а уровень жидкости в сосуде 1 уменьшается за счет заполнения ею полости поплавка, После этого отключают питание катушки 11 и через входной патрубок 8 вводят дополнительное количество жидкости до уровня переливного порога 13, Затем кран 9 закрывают и вводят испытуемый газ через патрубок 8 в полость поплавка 3, Избыток газа после заполнения полости поплавка 3 уходит в атмосферу через верхнюю часть сосуда 1, Начальная величина погружения поплавка в жидкость или смещение области измерения плотности газов определяется весом утяжелителей 24.При измерении плотности как жидкостей, так и газов, меняется положение поплавка 3 в измерительной катушке 19, Это приводит к изменению индуктивного сопротивления в реактивном плече электрического измерительного четы рехплечего моста 18, разбалансу моста и возникновению сигнала в измерительной диагонали, который фиксируется выходным измерительным прибором 21.Для исключения трения между поплавком и стенками сосуда производится электрическое центрирование поплавка вдоль вертикальной оси сосуда 1. При этом мост 18 вместе с входящей в него измерительной катушкой 19 питают от генератора 17 нарастающими во времени импульсами, например, пилообразной формы. Вокруг измерительной катуш ки 19 создается пул ьси рующее пилообразное магнитное поле, которое вызывает в ферромагнитной части поплавка 3 местные токи и встречное пилообразное магнитное поле. При этом поплавок четко центрируется вдоль вертикальной оси сосуда 1, чем исключается его биение поплавка о стенки сосуда и повышается эксплуатационная надежность плотномера.С целью исключения искажений в гоказан 1 Ах 3 ыходног м", ельно Р прибора, вызываемых воздействием на поплавок магнитных полей индуктивной катушки магнитного клапана, индикация последнего измеренного значения положения поплавка производится в интервале времени, когда питание не подается ни на индуктивную катушку магнитного клапана, ни на измерительную индуктивную катушку 19,Формула изобретения Поплавковый плотномер, содержащий проточный сосуд, полый поплавок с ферромагнитным хвостовиком, датчик положения поплавка, выполненный в виде измерительного моста с тремя активными и одним реактивным сопротивлениями, реле времени с блоком питания и измерительный прибор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения, он дополнительно содержит электромагнитный клапан, размещенный в верхней части поплавка и соединенный с ферромагнитным хвостовиком, блок управления клапаном и блок формирования нарастающих импульсов, при этом поплавок выполнен из ферромагнитного материала открытым снизу, реактивное сопротивление измерительного моста выполнено в виде катушки индуктивности, размещенной в зоне перемещения поплавка, первый выход реле времени соединен с блоком управления клапана, в одну диагональ измерительного моста введен блок формирования нарастающих импульсов, соединенный с вторым выходом реле времени, а в другую - измерительный прибор,1696967 Составитель С.Клешняктор Л,Гратилло Техред М,Моргентал Корректор Э.Лончаков ул,Гагарина зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж Заказ 4301 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5