Плотномер

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. КЛ,6 01 М 9/26 Гасударственный коинтет ао делам изобретений и отнрыткк(7) Заявитель вскии институт автоматики ХУ с ОТНОМЕР рас- стве Изобретение относится к приборостроению и может найти применение втех отраслях, где необходимо производить автоматическое измерение плотности жидких сред, например в химиче"ской промышленности,Известен плотномер, содержащийдве пьезометрические трубки опущенные в измеряемую жидкость на различ"ную глубину и соединенные с блокомпитания воздухом и дифманометром,При работе плотномера через трубкипродувают воздух, в них устанавливается перепад давления, пропорциональный плотности, который измеряетсядифманометром,,Недостаток устройства - наличиепогрешности, обусловленной тем, чтопри изменении плотности или уровняизмеряемой жидкости изменяетсяход воздуха через них и соответ н(но перепад давления по их длине, атакже влиянием на формирование .и отрыв пузырьков воздуха от трубки плотности и вязкости измеряемой жидкости.Кроме того, использование для продувки трубок воздуха не всегда возможно, а использование с этой целью инертного газа не всегда экономически целесообразно вследствие его.непрерывного расхода,Известен плотномер жидкости, содержащий колоколы, заполненные воздухом(или другим газом), опущенные в измеряемую жидкость и соединенные импульсными трубками с дифманометром. Приизменении плотности газа воздух в колоколах сжимается, а разность давлении в них измеряется дифманометром ( 2Недостатком устройства являетсянизкая точность измерения, обусловленная тем, что для сжатия воздуха2 о в колоколах до требуемого давлениянеобходимо изменить его объем, т.е,изменяется уровень жидкости под колоколами. Так как сжатие воздуха9665 а 3 = .-О +д О 4 где бЧ = величина сжатия сильфона;Ьй - разность уровней жидкостиза трубкой и в трубке после.сжатия;д - диаметр трубки,Решая совместно уравнения (1) и(2), получаем 50 1о7 ьЮ Рл 3происходит до различных значений,уровень в колоколах также изменяется неодинаково , т,е. изменяетсябаза плотномера, что определяет неко.торую нелинейность его характеристики при постоянном уровне и погрешность при колебаниях уровня жид"кости или давления над ней, Кроме то.го, растворение воздуха в жидкостидаже в незначительных количествахтакже вносит дополнительную погрешность измерения.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому изобретениюявляется плотномер жидкости, содержащий измерительную камеру, выполненную в виде опущенной в измеряемую жидкость трубки, соединенной сполостью снабженного приводом силь-фона и через клапан с источникомпостоянного давления, реле времении регистрирующий прибор, При работеустройства по команде реле временипривод сжимает сильфон на фиксированную величину. При этом в трубкеустанавливается давление, определяемое величиной плотности жидкости,и регистрирующим прибором 3 ).Недостатком устройства являетсянизкая точность, обусловленная нели 50нейной зависимостью давления в трубке от величины, плотности и зависимостью результатов измерения от уровня измеряемой жидкости и давлениянад ней,35Действительно, уравнение состояния воздуха в трубке и сильфоне можно описать уравнениемРо о= Р 4 Й 1(1)где Р - давление в трубке при открыотом клапане;- объем газа до сжатия;Ч - объем после сжатия;РА - давление после сжатия.Объем газа после сжатия определяется уравнениемичину погрешности и нелинейности можно уменьшать увеличением величиныдЧ и диаметра трубки, но нельзя исключать полностью.Цель изобретения - повышение точности путем получения линейной зависймости выходного сигнала от измеряемой плотности и. исклюцения погрешности возникающей при колебанияхуровня жидкости и величины давлениянад ней.6Поставленная цель достигаетсятем, что в иззестный плотномер, содержащий измерительную камеру, выполненную в виде опущенной в контро"лируемую жидкость трубки, соединенной с полостью снабженного приводом сильфона и через клапан с источником постоянного давления, дополнительно введены сигнализаторыуровня жидкости, установленные втрубке, релейный блок, дифманометр,повторитель, повторитель со сдвигом, два дросселя и клапаны, причемполость измерительной трубки соединена через клапаны с управляющимикамерами повторителя и повторителясо сдвигом, выходы которых соединены через дроссели линией питания ичерез клЪпаны соответственно с плюсовой и минусовой камерами дифмано"метра, при этом входы релейного блока соединены с выходами сигнализаторов уровня, а его выходы - с управляющими входами клапанов и приводасильфона,При таком .конструктивном выполнении плотномера по команде релейного блока осуществляется запоминание наповторителях величин давления в трубке соответствующих определенным значениям уровня в ней, определяемых положением сигнализаторов уровня. При этом на выходе дифманометра формируется сигнал, пропорциональный 1 аким образом, величина д и в процессе измерения не является постоян" ной величиной, а изменяется в зависимости от плотности, определяющей вел чину давления Р, цто определяет нелинейную зависимость выходного сигнала от плотности, Кроме того, величина ди зависит при неизменной плотности от величины Ро и начального объема Ч , который определяется уровнем жидкости, что определяет погрешность устройства при колебаниях уровня жидкости и давления над ней. Вели= (Н 2-Нъо 4 ) 5 9665 разности заполненных значений давления. Этот сигнал линейно зависит от плотности и не зависит от уровня жидкости и давления над ней, что определяет линейНость характеристики плот 5 номера и отсутствие погрешности при колебаниях уровня и давления, в отличие от известного плотномера в котором производится измерение давления в трубке при различных значениях уровч 0 ня в ней, зависящих от уровня жидкости и давления и вследствие чего. имеющего нелинейную характеристику и погрешность при колебаниях уровня и давления. 5,На чертеже предс 1 авлена схема плотномера.Плотномер содержит, помещенную в измеряемую жидкость трубку 1, соединенную с полостью сильфона 2, снабженного приводом 3, а также через клапан 4 с источником постоянного давления, например, над жидкостным пространством, через клапан 5 с управляющей камерой (входом) пов торителя 6 и через клапан 7 с управляющей камерой повторителя со сдви.гом 8, выход повторителя 6 соединен через клапан 9 с плюсовой камерой дифманометра 10 и через дроссель 11 с линией питания, а выход повторителя со сдвигом 8 соединен через клапан 12 с минусовой камерой дифманометра 10 и через дроссель 13 с линией питания. В трубке 1 установлены сигнализаторы уровня 14 и 15, выходы которых соединены с входами релейного блока 16, а выходы релейного блока 16 - с управляющими входами клапанов 4, 5, 7 9 и 12 и привода 3. Плотномер работает следующим образом,В начальный момент открыты клапаны 4, 5 и 7 и полость трубки и сильфона соединена с наджидкостным пространством, а уровень жидкости в трубке равен уровню жидкости в емкости,По команде релейного блока закрыва 50ется клапан 4 и включается привод3 сильфона 2. При этом начинаетсясжатие воздуха в сильфоне и вытеснение жидкости из трубки 1. При дости.жении уровнем жидкости сигнализаторауровня 14, последний срабатывает и55через релейный блок 16 закрывает клапан 7 и открывает клапан 12. При этомв управляющей камере повторителя 59 66 запоминается давление Р=Нр, глН,1- уровень жидкости над сигнализатором; Р - плотность жидкости. Придальнейшем сжатии сильфона жидкостьпродолжает вытесняться из трубки, вмомент достижения сигнализатора 15срабатывает сигнализатор 15 и через релейный блок 16 закрывает клапан 5 и открываетт клапан 9. При этомв управляющей камере повторителясо сдвигом запоминается давлениеР=Нр, где Н- уровень жидкости надсигнализатором уровня 15. В этотмомент на выходе дифманометра формируется сигнал, пропорциональный разности давления Рт, заполненного наповторителе 6 и давления Р=Р+д,где Ь- сдвиг повторителя со сдвигом8. Величина Ь устанавливается равной где О - минимальное значение изметоряемой плотности (начало шкалы).В этом случае выходной сигнал диф манометра определяется уравнением Р:К(Р-Р ).-КНт-Н 1 9+(Н-д)о 3= ВЫХ-КС(Нг.-"1-(11-Н 1)9 о 3 =К Н (у Ро),гдеЬН = Н - Н - постоянная величина,не зависящая от уровня жидкости.Одновременно с закрытием клапана 7 репейный блок выдает команду на обратный ход привода 3, открытие кла- пана 5 и закрытие клапана 9. При этом давление Р запоминается в минусовой камере дифманометра и начинается разжатие сильфона с повышением уровня жидкости в трубке, При достижении уровнем верхнего сигнализатора уровня, по команде релейного блока закрывается клапан 5, открывается клапан 9 и на повторителе 6 запоминается очередное значение Р и опять начинается сжатие сильфона 2.Таким образом, в плотномере выходной сигнал в соответствии с уравнением (5) линейно зависит от плотности измеряемой жидкости и не зависит от ее уровня и давления над ней, что определяет линейность его характеристики и отсутствие погрешности от колебаний уровня и давления, т.е, повышается точность прибора. Все это позволяет поименить его в производстве9665 формула изобретения ВНИИПИ Заказ 7833/60 Тираж 887 Подписно ППП нПатент", г. Ужгород, ул. Проектная ил хлора и каустика по ртутному методудля измерения плотности раствора поваренной соли. Предполагается применение изобретения в АСУТП электролиза Зиминского химзавода, 5 Плотномер, содержащий измеритель ную камеру, выполненную в виде опущенной в исследуемую жидкость трубки, соединенной с полостью снабженного приводом сильфона и через клапан с источником постоянного дав ленив, о т л и ц а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности путем получения линейной зависимости выходного сигнала от измеряемой плотности и исключения погрешности, воз ф никающей при колебаниях уровня жидкости и величины давления над ней, в него дополнительно введены сигнализаторы уровня жидкости, установленные 59 8в трубке, релеиныи ьлок, дифманометр, повторитель, повторитель сосдвигом, два дросселя и клапаны,причем полость измерительной трубки соединена через клапаны с управ- .ляющими камерами повторителя и повто.рителя со сдвигом, выходы которыхсоединены через дроссель с линиейпитания и через клапаны соответственно с плюсовой и минусовой камерамиифманометра, при этом входы релейого блока соединены с .выходами сигнализаторов уровня, а его выходыс управляющими входами клапанов ипривода сильфона,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе;1.Глыбин И. П. Автоматическиеплотномеры. Киев, "Техника", 1965,с. 64.2. Там же, с. 61.3. Авторское свидетельство СССРУ 693150, кл. О 01 М 9/26, 1977 (прототип),