Гидростатический плотномер

Союз СоеетскихСоциалистическихреспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 823975 саид-ву 99909/18-2 51)М, Кд, С 01 Й 9/2 Геаулэрстаанный квинтет СССР аа делам изабратвннй н атнрытнй(61) Дополнительное к ав (22) Заявлено 23,07.79 с присоединением заявки Изобретение относится к технике измерения плотности жидких сред гидростатическим методом и может быть использовано в химической, нефтехимической идругих отраслях промышленности,Известен гидростатический плотномержидкости с автоматической температур: -ной компенсацией, чувствительный элементкоторого выполнен в виде блока сильфоновмалой жесткости и равных эффективных10площадей, причем сильфоны установленыв различных точках Г-образного участкатрубопровода, Узел вывода разности перемещений днищ (к датчику контроля перемещений) состоит из двух сильфонов, соединенных между собой диском и стойкой,помещенных в полость нижнего измерительного сильфона 13,Недостатком известного плотномераявляется его низкая чувствительностьвследствие трения в механизме передачиперемещения днищ сильфона,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является гидроста 2тический плотномертв котором датчик перемещений выполнен в виде двух цилинд, рических электродов, укрепленных внутри корпуса-электрода, на котором расположены вертикально днищами в противоположные стороны сильфоны, в центре,каждого иэ которых расположен шток, одним концом закрепленный к днищу сильфона, а другой конец которого, выполненный из диэлектрика; расположен между электро-, дами датчика перемещений. Цля компенсации температурных изменений плотности жидкости, параллельно датчику перемещений, включен конденсатор. Этот конден-, сатор состоит из корпуса-электрода, на котором с внешней стороны расположено кольцо иэ диэлектрика, а на кольце закреплен внешний электрод 1.21.Недостатками плотномера является то, что база прибора (расстояние между дни щами сильфонов) определяется длиной ксрнуса-электрода и не может быть оперативно изменена, прн настройке плотномера или переходе на другой диапазон иэ23975 4внутренний электрод перемещается впространство за наружным электродом 11,Электрический контакт с электродамиверхнего блока осуществляется с помошью контактов 13 и 14, выполненныхв виде колец, установленных внутри корпуса и имеюших электрический контакт ссильфонами 6 и 7 в местах их закрепления, Второй блок сильфонов плотномера 10 состоит из диэлектрического корпуса 4,с укрепленными на нем сидьфонами 15 и16, днища которых 17 и 18 выполненыбиметаллическими и обращены активнымслоем во внутрь, К днищам с помощью15 штоков 19 и 20, укрепдены, полностьювыведенные друг из друга, цилиндрические, коаксиально расположенные электроды 21 и 22, причем наружная поверхность внутреннего электрода 21 покрыта 2 О диэлектриком 23. Шток 19 внутреннегоэлектрода установлен так, что он не мешает введению цилиндрических электродов21 и 22 друг в друга. Электрическийконтакт с электродами преобразователя 25 осушествляется через токопроводные кольца 24 и 25. Датчик плотномера монтируется в емкости с помошью трубки 26,через которую проходят соединительныепровода и внутренние полости блоков силь. зо фонов сообшаются с атмосферой.Плотномер работает следующим образом. "При вертикальном погружении плотномера е помошью трубки 26 в емкость сконтролируемой жидкостью, на днища блоков сильфонов оказывает давление гидростатичесхий столб контролируемой жидкости высотой ( до центра днищ сильфонов 6 и 7 верхнего блока и высотой1 Ь до центра днищ сильфонов нижнего блока, Причем при горизонтальномрасположении осей блоков сильфонов относительные перемешения электродов 10,11 и 21, 22 под действием давления 45 1 9 У " 1-3 УЬ Ц)соответственно составляют3:2 д.:н .Р р.р 44 и.д.а а"р. иь эф.мерения, так как это требует реконструкции плотномера, другим недостатком ндотномера является то, что в узком диапазоне изменения плотностей (0-100 кгlь 3,вследствие уменьшения хода сильфонов,Снижается чувствительность плотномера.Цель изобретения - упрощение перестройки базы плотномера и повышение егочувствительности.Поставленная цель достигается тем,что гидростатический плотномер содержащий блок сильфонов малой жесткостии равных эффективных площадей, состоящий из корпуса, с расположенными на немднишами в противоположные стороны сильфонами, .и цидиндрического емкостногопреобразователя перемещений, образованного наружным и внутренним электродами, с установленными между ними диэлектриком, а также штоков, соединяющихднище сильфонов с элементами преобразователя, дополнительно снабжен вторымблоком сильфоноврасположенным параллельно первому блоку и соединительнойштангой, причем блоки сильфонов установлены на концах штанги перпендикулярно ее оси, при этом штоки в каждом блоке соединены с соответствующими электродами преобразователей, внутренние электроды которых покрыты диэлектриком,а электроды преобразователей выполненыв виде телескопических трубок.Кроме этого, днища сильфонов нижнегоблока выполнены биметаллическими с ак 6втивным слоем обращенным вовнутрь,На чертеже схематично изображенпредлагаемый гидростатический плотномер,Плотномер содержит два блока сильфоноврасположенных на штанге 1, причем блокисильфонов крепятсяк штанге (представляющей трубу) с помощью разьемов 2 и 3,установленных на выполненных из диэлектрика цилиндрических корпусах 4 и 5 этихблоков, Оси блоков 0 -02 И 0 -0" па 1 2 2радлельны между собой и перпендикулярныоси ю - о штанги,Верхний блок состоит из корпуса и укрепленныхна нем сидьфонов 6 и 7 малой жесткости и равных эффективных площадей. К днищам этих сильфонов спомощью штоков 8 и 9 укреплены электроды10 и 11, представляющие собой полностью введенные друг в друга коаксиальные цилиндры, причем наружная поверхность внутреннего цилиндра 10 покрыта диэлектриком 12, Шток с соединяющий наружный электрод с днишем сильфона 7, выполнен так, чтобы нри сжатии блока ы ==,ф рй),Фъ Эфгде 3, 6 - относительные перемеще 1 фния электродов 10,11 и21,22 соответственно,"Х, Х - перемещение каждого изсильфонов 6 и 7 верхнего и каждого из сильфонов 15 и 16 нижнего блока соответственно;823975 у - плотность контролируемойжидкос ти;- база прибора (расстояниемежду центрами днищ сильфонов блоков);Р - эффективная площадь сильЭффонов 6,7,15 и 16;9,81 мlс - ускорениесвободного падения;- толщина стенки гофра;р - модуль упругости материала сильфонов;и - число гофр;й- на 1 ужный диаметр сильфонов;А - расчетный коэффициент, зависящик от отношениями (Р,н ВПри относительном перемещении, под действием гидростатического давления контролируемой жидкости электродов 10 и 11, емкость С, образованного ними и диэлектриком 12, конденсатора уменьшается согласно соотношению введя обозначения эо д О 5 8д 2 о- Пдб 46+2.Ф где Й - внутренний диаметр электрода 11, см;б" - толщина диэлектрика 1,2,см4- наружный диаметр электрода 10 см;б - диэлектрическая проницаемость диэлектрика 12 р- длина электродов, см;6 - емкость преобразователяверхнего сильфонного бло.-ка,пф,Одновременно с уменьшением емкости С, в результате действия гидростатического столба Ф 1+), контролируемой жидкости на нижний блок сильфонов, происходит встречное перемещение электродов 21 и 22, в результате этого емкость преобразователя, образованного этими электродами и диэлектриком 23, увеличивается согласно соотношению 55При увеличении температуры контролируемой среды, суммарная емкость преобразователя уменьшается, вследствиеуменьшения плотности среды, однако акоя Е2,у +(4)ь "+ьЕ д 4+2 Угде С - емкость преобразователя образованного электродами 21,22 и диэлектриком 23,Остальные размеры электродов 21, 22 идиэлектрика 23 и их обозначение такиеже как у электродов 10, 11 и диэлектрика 13,Так как преобразователи перемещенийверхнего и нижнего блока сильфонов включены параллельно, то суммарная емкостьпреобразователя составляет5 Подставиь в выражение (5) соотношения. (1) и (2) для Ри 8 после преобразований получаем 0,5 Ь 1+4 и в Гф 9 93АВ.йиОп ф 1.+.Йбп.Я дЗ г сР. О,н2х,п. и. р рЭ.1 а,+а аб 5 б+2 о" перепишем (6) ь виде30 С =А+ ВЯ. (7)Из выражения (7) видно, что суммарная емкость преобразователя линейно зависит от плотности исследуемой жидкос-. 35 ти, а чувствительность датчика плотно-,мера ( в . =: В) в два раза превыдсВРшает чувствительность известного датчика за счет в двое больших встречных перемещений электродов 10,11 и 21,22.40 Для изменения базы Ь плотномера необходимо снять штангу 1 с разъемов 2,3 и установить на ее место другую штангу, требуемой длины. Указанная операция занимает не много времени и поз воляет выбором длины штанГи 1 оперативно настроить датчик плотномера на любой диапазон измерений. Йля компенсации температурных изменений плотности в плотномере предложено использовать 50 в нижнем блоке сильфонов 15 и 16, биметаллические днища 17 и 18 с активным слоем вовнутрь блока, работа ко торых осуществляется следующим образом.82 тивный слой днищ 17 и 18 расширяясь, больше чем пассивный, прогибается, неаремещает электроды 21 иВ 22 с помощью штоков 19 и.20, невстречу друг другу, что приводит к увеличению суммарной емкости преобразователя и компенсирует температурное изменение плотности контролируемой жидкости.. Гилростатический плотномер жидкости позволяет оперативно производить перестройку базы плотномера и повысить его чувствительность, Кроме этого, выполнение датчика плотномера в виде двух конструктивно обособленных блоков упрощает его,ремонт и эксплуатацию. формула из обретен ия 1. Гияростатический плотномер, содержащий блок сильфонов малой жесткости и равных эффективных площадей, состоящий из корпуса, с расположенными на нем днищами в противоположные стороны сильфонами, ицилиндрического емкостного преобразователя перемещений, образованного наружным и внутренним электродами, с установленным-между ними диэлектри 3975 8ком, а также штоков, соединяющих днище сильфонов с элементами преобразователя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью упрощения перестройки базы пло 5 тномера и повышения его чувствительности, плотномер дополнительно снабженвторым блоком сильфонов, расположенным параллельно первому блоку и соединительной штангой, причем блоки силь 1 О фонов установлены на концах штанги перперпендикулярно ее оси, при этом штоки вкаждом блоке соединены с соответствующими электродами преобразователей, внутренние электроды которых покрыты диэлектри 1 ком, а электроды преобразователей выполнены в виде телескопических трубок.2, Плотномер по п. 1,о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что днища сильфонов,нижнего блока выпащены биметалличесг20 кими с активным слоем, обращенным вовнутрь.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР23177142, кл, Я 01 И 9/26, 1964.2, Автсрское свидетельство СССР.по заявке Ио 2509290кл, 6 01 М 9/26, 1977.,Реда акаэ 2095/60Тираж ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и о 113035, Москва, Ж, РауПССР о 90.7комитета Сткрытийшская наб ил П Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4