Устройство для измерения температуры застывания

Союз Советсииз Социалистичесииз РвспуОлии. Кл. б 011 7/О аявле исоединением заявкимитет оо делатв риоритет зобретений и открыт ори Совет С6.532: 536.4288.8) ист ов Опубликовано 07.Х 11.1972. Бюллетень1за 1973 Дата опубликования описания 19.1.1973 Автор зобретен С. С. Паллей нинградский филиал специального конструкторского бю по автоматике в нефтепереработке и нефтехимииЗаявител изображено описываемое На чертеж ройство. Оно состои 1, многоканал ческого измен со схемой а регистрации тт из теплоизолировьной кюветы 2, 3ения и измерениявтоматической и оемпературы застыв ннои камеры узла циклидавления 4, 5 дновременнойния в многоТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕН Изобретение относится к устройствам для контроля температуры застывания жидкостей, например нефтепродуктов, по методу давления и может быть использовано главным образом в заводских лабораториях.Известны устройства для измерения температуры застывания, содержащие термопару, холодильник, измерительную кювету, связанную с блоком циклического изменения давления, блок измерения давления и регистрирующий прибор. Недостатками подобных устройств являются недостаточно широкий предел измерения в области отрицательных температур, низкая производительность контроля, сложность конструкции, невысокая точность измерения.Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что измерительная кювета расположена в теплоизоляционной камере полупроводникового холодильника и выполнена из двух частей, верхняя из которых представляет ряд трубок из теплоизоляционного материала, сообщающихся поочередно с узлом циклического изменения и измерения давления, а нижняя - металлическую плиту, установленную на хладосъемнике полупроводникового холодильника, в которой выполнено соответствующее число глухих отверстий для заливки контролируемых проб и погружения в них концов трубок верхней части кюветы. С целью МПЕРАТУРЫ ЗАСТЫВАНИ увеличения чувствительности измерения погружаемая в контролируемую пробу часть теплоизоляционной трубки имеет больший диаметр, чем остальная ее часть. Блоки цик лического изменения и измерения давленияобъединены в один узел, выполненный в виде сильфона, внутри которого встроена измерительная мембрана индикатора момента потери подвижности с электрическими контактами, 0 а эксцентриковый кулачок, изменяющий объемсильфона, содержит ряд выступов, соответствующих числу каналов кюветы, Блоки изменения и измерения давления сообщены с многоканальной кюветой через герметизированный стакан, в котором расположены электромагнитные клапаны, управляемые электромагнитами, установленными вне полости этого стакана.Это позволяет расширить предел измерения 20 в области отрицательных температур, увеличить производительность контроля, упростить конструкцию, повысить точность измерения,3канальной кювете на одноточечном регистрирующем приборе б,Теплоизолированная камера полупроводникового холодильника выполнена цилиндрической формы и имеет теплоизолированную открывающуюся дверцу. Из верхней камерывыводится одна трубка 7 малого диаметрадля подачи и измерения импульсов давленияв многоканальной кювете, находящейся вэтой камере,В нижней части камеры смонтирован полупроводниковый холодильник 8. Дном камерыявляется хладосъемник 9 полупроводниковогохолодильника 8.Основным элементом предлагаемого устройства, обеспечивающим требуемый предел измерения в области низких температур и необходимую производительность контроля, является многоканальная кювета, Она состоитиз двух частей. Верхняя часть ее представляет собой ряд тонких сравнительно длинныхтрубок 2 из теплоизоляционного материала,например из тефлона или капрона. Каждая изэтих трубок с одной стороны оканчиваетсямагнитным фланцем 10, а с другой - короткой трубкой 11 диаметром значительно большим, чем основная часть трубки. Полости трубок со стороны фланца сообщаются с полостью специального герметичного стакана 12через отверстия 18, имеющиеся в его дне, Сочленение этого стакана с трубками производится посредством упомянутых магнитныхфланцев. Последние обеспечивают легкуюсъемность кюветы при достаточно хорошейгерметичности соединения.В стакане 12 смонтированы электромагнитные клапаны 14, оканчивающиеся герметизирующими резиновыми колпачками 15. Этиэлектромагнитные клапаны приводятся в действие электромагнитами 1 б, смонтированнымивне полости стакана, на магнитном верхнемего дне 17, Такой принцип действия электромагнитных клапанов обусловлен целесообразностью уменьшения объема полости указанного ферромагнитного стакана с целью увеличения чувствительности измерения, Количество клапанов равно количеству каналов. Привыключенных электромагнитах 1 б, благодаряналичию пружин 18 у клапанов, все входыканалов в полость стакана 12 закрыты и,наоборот, при включении какого-либо электромагнита один из каналов кюветы сообщается с полостью стакана, которая, в своюочередь, постоянно сообщена с полостьюсильфона 4 узла циклического изменения иизмерения давления,Нижняя часть кюветы представляет собойметаллическую плиту, расположенную на холодильнике 9 полупроводникового холодильника.В этой плите имеется соответствующее количество глухих отверстий 19 диаметром, несколько большим диаметра теплоизоляционных трубок верхней части кюветы. Эти отверстия предназначены для заливки контроли 5 10 15 го 25 зо З 5 40 45 50 55 60 65 4руемых проб и соединения верхней части кюветы с нижней посредством погружения в них теплоизоляционных трубок. Нижняя часть кюветы, хорошо контактируя с хладосъемником полупроводникового холодильника при весьма незначительных хладопотерях ее, по существу является также хладосьемной плитой полупроводникового холодильника, Температура в этой части кюветы незначительно отличается от температуры холодильника без нагрузки,Ничтожно малые хладопотери нижней части кюветы обусловлены тем, что она хорошо изолирована от внешней среды тем, что, во-первых, импульсы давления передаются по сравнительно длинным и тонким трубкам из теплоизоляционного материала, во-вторых, вся многоканальная кювета находится в термоизоляционной камере холодильника; в третьих, связь этой камеры с узлом циклического изменения и измерения давления осуществлена через тонкую теплоизоляционную трубку 7, Малые хладопотери нижней части кюветы и ее плотное соприкасание с хладосъемником 9 полупроводникового холодильника 8 обеспечивают с необходимой точностью выравнивание температур этих двух элементов, Это позволяет монтировать термопару 20 не на нижней части кюветы, а на хладосъемнике полупроводникового холодильника.Такое решение упрощает конструкцию и увеличивает надежность работы прибора, имея в виду съемность кюветы. Конструкция многоканальной кюветы предусматривает удобство съема ее для промывки и заливки пробами,Узел циклического изменения и измерения давления предназначен для создания импульсов давления и фиксации момента потери подвижности контролируемых проб в нескольких каналах. Схема и конструкция этого узла обеспечивает регистрацию температуры застывания одновременно нескольких контролируемых проб в многоканальной кювете на одноточечном регистрирующем приборе с одним датчиком температуры.Указанный узел представляет собой сильфон 4, нагруженный эксцентриковым кулачком б, имеющим определенное количество выступов, соответствующее количеству каналов кюветы. Этот эксцентриковый кулачок может состоять из нескольких кулачков или же быть одинарным с несколькими выступами. Кулачок непрерывно вращается от электродвигателя 21. Внутри сильфона встроена мембрана 22 индикатора потери подвижности контролируемой пробы. Мембрана имеет контакты 28, которые при сжатии сильфона в момент потери подвижности пробы замыкаются. Такая конструкция этого узла обеспечивает резкое уменьшение паразитных объемов соеднительных трубок и минимальные хладопотери теплоизоляционной камеры.На оси 24 двигателя кроме эксцентрикового кулачка 5 имеются контактные кулачки 2 б, в количестве, равном количеству каналов. Каж361397 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 б 0 б 5 Предлагаемое устройство в комплексе действует следующим образом. При вращении эксцентриковый кулачок Б своими выступами за один оборот производит сжатие сильфопа 4 столько раз, сколько имеется выступов и соответственно каналов в кювете, т. е. за один оборот эксцентрикового кулачка во все каналы кюветы поступает по одному импульсу давления. В результате этого при каждом им- пульсе в каждом канале кюветы контролируемая проба, находящаяся в отверстиях 19 нижней части кюветы и в трубках 2 верхней части до момента застывания ее, перемешается возвратно-поступательно так же, как в дифференциальном манометре. При этом давление, которое создается над контролируемой пробой, равно разности уровней жидкости в трубке и отверстии. При потере подвижности в каком-нибудь канале кюветы в момент изменения объема сильфона могут быть созданы сравнительно большие изменения давления, примерно в десятки раз большие, чем до момента потери подвижности пробы. Это может быть обеспечено только лишь при определенном малом воздушном объеме над пробой и сравнительно большом сечении трубок, в которых контролируемая жидкость перемещается.Отношение изменения давления после застывания к изменению давления до застывания определяется приближенно выражениемК 1 ю+ 05(1 о - 3) 1где 5 - сечение трубок;Н - перемещение жидкости в кювете; ЪО - воздушный объем над контролируемой пробой;К - изменение давления над контролируемой пробой в частях от начального давления. В связи с указанным обстоятельством диаметр погружаемой в контролируемую пробучасти трубки несколько больше, чем диаметрвсей трубки 2,Для исключения влияния вязкости на точность определения момента потери подвижности скорость изменения объема сильфонадолжна быть соответствующим образом выбрана. Критерием для выбора этой скоростидолжна служить скорость перемещения контролируемой пробы в трубках 2 при температурах, близких к температуре застывания.В момент потери подвижности прогиб мембраны 22 резко увеличивается и становитсявполне достаточным для непосредственногонадежного замыкания контактов 23, включающих реле.Цикл измерения температуры застыванияв каждом канале для ясности следует разделить на три момента.В первый момент (до начала сжатия сильфона 4) все электромагниты 1 б обесточены,все каналы разобщены с полостью сильфона.К зажимам регистрирующего прибора б подключена термопара 20, измеряющая температур нижней части многоканальной кюветы,т. е. общую температуру контролируемыхпроб.Во второй момент одним из контактных кулачков 2 б производится подготовка схемыустройства к фиксации температуры застывания в определенном канале кюветы. В этотмомент, во-первых, одним из контактов 2 б - 29включается соответствующий электромагнитный клапан и тем самым сообщается полостьэтого канала с полостью сильфона через трубку 7. Во-вторых, одним из контактов 30 - 33закорачивается одно из сопротивлений 34 - 37в плече моста постоянного тока, что приводитк его определенному разбалансу. В третиймомент производится сжатие сильфона - по5 10 15 20 дача импульса давления в соответствующий канал кюветы,Во время подачи импульса давления могут быть два случая, В первом случае, когда контролируемая проба в проверяемом канале еще не застыла, давление на мембрану 22 незначительное, контакты 23 ее не замкнуты, и в связи с этим вторичный прибор регистрирует общую температуру контролируемых проб. Во втором случае, когда контролируемая проба уже застыла, мембрана резко увеличивает свой прогиб и своими контактами 23 замыкает цепь реле. В этом случае контакты реле включают измерительную диагональ ВС моста в цепь термопары.При этом, в связи с тем, что мост уже разбалансирован, показания регистрирующего прибора резко изменяются на определенную величину, Изменение показание будет фиксироваться в течение короткого времени, определяемого величиной впадины на контактном кулачке и скоростью его вращения.Благодаря этому на диаграммной бумаге регистрирующего прибора зафиксируется прямая линия определенной длины, соответствующая проверяемому каналу. При дальнейшем вращении эксцентрикового и контактных кулачков аналогично происходит проверка состояния пробы в других каналах, только в этом случае открываются другие электромагнитные клапаны, закорачиваются другие сопротивления в плечах моста.Для фиксации одновременного застывания контролируемых проб в двух или более каналах, переключаемые сопротивления в плечах моста подобраны соответствующим образом по величине и включены в разных плечах. Разные комбинации одновременного застывания проб в каналах кюветы отмечаются на диаграммной ленте регистрирующего прибора в виде меток разной длины и. разного направления.Для определения температуры застывания необходимо произвести следующие подготовительные операции.1. При помощи пипетки заполнить контролируемой пробой глухие отверстия нижней части кюветы и установить ее в теплоизоляционной камере полупроводникового холодильника, на его хладосъемник.2. Соединить верхнюю часть кюветы с нижней, для чего погрузить нижние концы теплоизоляционных трубок в глухие отверстия с пробами, а затем верхние концы этих трубок с магнитными фланцами состыковать с ферромагнитным цилиндром,3. Закрыть дверцу теплоизоляционной камеры и включить электропитание устройства.4, По достижении сигнала об окончании цикла измерения температуры застывания во 25 30 35 40 45 50 55 60 всех каналах обе части кюветы извлечь из теплоизоляционной камеры полупроводникового холодильника для промывки их растворителем и дальнейшего их заполнения контролируемой пробой,Результаты проведенных экспериментальных работ показали, что посредством предлагаемого устройства с полупроводниковым холодильником хладопроизводительностью в 1 вт имеется возможность измерять температуру застывания до - 75 С, с точностью +-1 С с производительностью контроля до 8 - 10 проб в час. Предмет изобретения1, Устройство для измерения температуры застывания, содержащее термопару, холодильник, измерительную кювету, связанную с блоком циклического изменения давления, блок измерения давления и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью расширения предела измерения в области отрицательных температур, увеличения производительности контроля, упрощения конструкции, повышения точности измерения, измерительная кювета расположена в теплоизоляционной камере полупроводникового холодильника и выполнена из двух частей, верхняя из которых представляет ряд трубок из тепло- изоляционного материала, сообщающихся поочередно с узлом циклического изменения и измерения давления, а нижняя часть - металлическую плиту, установленную на хладо. съемнике полупроводникового холодильника, в которой выполнено соответствующее число глухих отверстий для заливки контролируемых проб и погружения в них нижних концов трубок верхней части кюветы.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью увеличения чувствительности измерения, погружаем ая в контролируемую пробу часть теплоизоляционной трубки имеет больший диаметр, чем остальная ее часть.3. Устройство по п, 1, отличающееся тем, что блоки циклического изменения и измерения давления объединены в один узел, выполненный в виде сильфона, внутри которого встроена измерительная мембрана индикатора момента потери подвижности с электрическими контактами, а эксцентриковый кулачок, изменяющий объем сильфона, содержит ряд выступов, соответствующих числу каналов кюветы,4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блоки изменения и измерения давления сообщены с многоканальной кюветой через герметизированный стакан, в котором расположены электр ом агнитные клапаны, упр авляемые электромагнитами, установленными вне полости этого стакана.361397 з г м я еда кто р Т. на Заказ 4401/3 Изд.26 Тираж 404 ПодннсноЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров ССС Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 пография, и р. Сапунова, 2 г 1 Я з Составитель И. Дубсон Техред Т, Миронова Корректор Е, Миронова