Устройство для определения плотности жидкостей

( 2) 09.02.90 32Изобретеиз 1 ерительнпользованожицкостей,ие относитс и технике ипри анал к контрольножет быть исе качества ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР)( 1) АВЛ Гезельшафт Фюр фербреннунгекр фтмашинен унд Месстехник мбХ проф,Др Др.Х.Ц. Ханс Лист(АТ)(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯП.(10 ТНОСТИ ЖИДКОСТЕЙ Целью изобретения является повышени надежности и удешевление устройства.На фиг,1 показан разрез боковой йроекци части устройства; на фиг,2 - разрез вд ль линииН на фиг.1; на фиг,З-Электри еская схема контрольного устройства дл переменного конденсатора; на фиг,4 - ди грамма напряжения для схемы согласно фи,З; на фиг.5 - вертикальный разрез части сог аско фиг.1 и 2 другого выполнения устройства; на фиг.6 - разрез вдоль линии Ч-Ч на иг.5.(57) Сущйость изобретения: для простого и жесткого определения, контроля плотности жидкостей, в частности, служащего для привода двигателя внутреннего сгорания горючего, предусмотрено погруженное в исследуемую жидкость выталкиваемое тело, сила подъема которого уравновешена через наносимую с помощью пружины нагрузку. Между выталкиваемым телом, с одной стороны, и заполняемым исследуемой жидкостью корпусом, с другой стороны, образована зависящая от плотности исследуемой жидкости емкость, которая контролируется электрической схемой, 10 з,п, ф-лы, 6 ил. Устройство для определения плотности жидкостей содержит погруженный в исследуемую жидкость поплавок 1 известной плотности, сила выталкивания которого через нагрузочное устройство 2 уравновешена прогрессивной противодействующей силой, а также измерительное устройство 3 00 для регистрации положения поплавка 1. Из- (ф) ,мерительное устройство 3 имеет дифферен- (; циальный конденсатор переменной емкости и показанное на фиг.З устройство 4 сдля контроля этих величин с 1, с 11 емкости. уНагрузочное устройство 2 имеет входящую в зацепление с поплавком 1 пружину 5, которая согласно фиг.1 образована плоской пружиной 6 и жестко закреплена в корпусе (д) 7. Корпус содержит фиксирующий плоскуюПри полной симметрии все напряжения и токи в обоих плечах моста одинаковы, т,е. сглаженные посредством С 7 и С 8 напряжения И 5 и И 6 одинаковы по величине, равным образом одинаковы по величине напряжения И 7 и И 8 и имеют здесь установившееся значение + 7,5 В. Иэ-эа симметрии ниже описывается лишь левая часть55 пружину 6 несущий корпус 8, который О-образно охватывает пружину вместе с поплавком и в области расположенного напоплавке выступа 9, образующего электродконденсатора С 1, С 2, имеет два противоположных электрода 10,11, Тем самым, дифференциальный конденсатор С 1, С 2определен с одной стороны, поплавком свыступом и, с другой стороны, электродами10,11 и входит в представленную на фиг.Зэлектрическую схему,Несущий корпус 8 со своей наружнойстороны окружен мел коперфорированнымпокрытием 12 в виде мелкоячеистой электропроводной сетки так, что камера с поплавком и пружиной 5 защищена от колебанийуровня жидкости при обеспечении ее постоянной смены, Покрытие 12 полностью окружает неэлектропроводный несущий корпус8, что является электрической экранировкой 20для электродов 10,11 и выступа 9.Исходя из применения представленного устройства для измерения плотности дизельного топлива, которая при 15 Ссообразно с составом топлива составляет 250,8 - 0,9 кг/л и зависит от температуры, поплавок 1 выполняется с удельным весом0,85 кг/л, Если плотность фактически имеющегося горючего больше 0,85 кг/л, то пружина 5 поплавком выгибается вверх, при З 0величинах плотности меньших 0,85, - вниз.Согласно фиг.З обе емкостиС 1 и С 2являются составной частью емкостной мостовой схемы с обратной связью, котораяпитается через прямоугольный осциллятор З 5двумя одинаковыми напряжениями И 9 и И10,Для мостовой схемы действует.С 5 = С 6 (например 10 пф),СЗ = С 4 (напр, 10 пВ) 40Величины с 1, с 11 емкости конденсаюров С 1 и С 2 составляют несколько пф, причем С 2 - подстроечный (полупеременный)конденсатор. К мосту приложены прямоугольные напряжения И 9 и И 10(фиг.4), 45Принцип действия схемы объясняетсяниже с помощью процессов при появлениифронтов этих прямоугольных напряжений;а) Симметричные соотношения в мосту(с = с). 50 В момент времени 11 напряжение И 9 имеет положительный, а И 10 - отрицательный фронт импульса,Из-за С 5СА напряжение И 1 перескакивает в положительное направление, тем самым становится проводящим Т 1. Из-за разгрузки через РЗ и базу транзистора Т 1 экспоненциально падает И 1. И следует смещенным за напряжением база-эмиттер. Соответственно этому напряжению ИЗ течет тоже понижаемый ток эмиттерЗ, распределяющийся на Р 5 и Р 8.В момент 12 И 9 имеет положительный, а И 10 отрицательный фронт. И 1 становится отрицательным, Т 1 запирается,Создаваемый между т 1 и 12 ток эмитте ра дает в итоге ток коллектора. сглаживающийся через С 7 и создающий постоянный ток. Элементы схемы представлены таким образом, что И 5 (а, тем самым, и И 6) находится в диапазоне регулирования ОА 1,б) Несимметричные емкости С 1 и С 2 моста.Если с 1 будет меньше, а се больше, то в момент т 1 напряжение И 1 увеличивается по отношению к описанной прежде величине, Тем самым, становятся больше ток эмиттера, а также ток коллектора, сглаженный через С 7 ток 11 тоже становится больше тока 12, вследствие чего к ОА 1 подается разностное входное напряжение. Выходное напряжение И 7 становится отрицательным, а благодаря инвертору ОА 2 становится положительныы м нап ряжение И 8. Вследствие этого через Р 8 поднимается эмиттерный потенциал транзистора Т 1, через И 7 снижается потенциал эмиттера транзистора Т 2, Вследствие этого уменьшается эмиттерный ток транзистора Т 1, эмиттерный ток транзистора Т 2 увеличивается. Из-за усиления холостого хода инвертора" ОА 1 напряжения И 7 и И 8 изменяются до тех пор, пока усредненные токи 11 и 12 снова не станут одинаковыми по величине, и, тем самым, мост не сбалансируется,Необходимая для этого установившегося состояния разность напряжений И 7 и И 8 соответствует разности емкостей с и с и таким образом регистрируется положение поплавка. Полезный сигнал представляет собой разность напряжений И 7 и И 8, причем наименьшие изменения емкости преобразуются в большие изменения напряжения.Конденсаторы СЗ и С 4 уменьшаются влияние диэлектрической проницаемости К измеряемой жидкости. Так как конденсаторы С 1 и С 2 в представленном выполнении полностью лежат в жидкости, величина их емкостей зависит не только от отклонения10 15 20 25 30 35 40 45 50 с я тем, что к содержащемудифференциаль.ный конденсатор пераменной емкости плечу мостовой схемы подключен по крайней 55мере адин компенсирующий конденсатор. выталкиваемого тела, но и от величины диэлектрической проницаемости жидкости (Е). Тем самым, чувствительность (разница выходных напряжений с разностью плотно-. стей) была бы больше для жидкости с более высокой величиной Е, При определенной величине СЗ, ачалогично С 4 исчезает влияние диэлектрической проницаемости Е.Устройство по фиг.5 и 6 отличается отсоответствующего устройства по фиг.1 и 2тем, что пружина 5 образована от винтовой пружины 13, подвешена.в верхней области корпуса 7 и держит поплавок, и что образу ющие противоположный электрод конден, сатора С 1 дно 14 корпуса 7 выполнено в , виде полусферы с центром в точке подвеса , ,пружины 13, Входной штуцер 15 для притока исследуемой жидкости расположен тан, ,генциально сориентированным в областидна корпуса 7; выходной штуцер 16 расположен в самой верхней зоне корпуса 7. Та; ким образом, при транспортировкеустройства в результате постоянства расстояния между поплавком и электродом 10на дне 14 сохраняется постоянная величина емкости конденсатора С 1.Наконец, цифрой 17 на фиг,5 обозначен , неподвижный относительно корпуса 7 ком пенсирующий электрод, позволяющий учитывать зависимость величины емкости , ,конденсатора С 1 от диэлектрической про, ницаемости исследуемой жидкости в корпусе 7 и тоже соединен с устройством для ,контроля емкости (например, согласно ,фиг.З). Образованный им по направлению к земле (ОНО) конденсатор на фиг,5 обозначен С,Помимо изображения согласно фиг.5 и 6, дно 14 вместе со штуцером 15 может быть выполнено также непосредственно в виде сетки и образовывать прямо снизу приток исследуемой жидкости. Кроме того, в случае ,необходимости, поплавок в обоих оговорен-. ных вариантах может быть также снабженемпфирующими крыльями для исключения инимизации его колебаний. Формула изобретения 1. Устройство для определения плотноти жидкостей, содержащее корпус с отвертиями для подачи и стока исследуемойидкости и размещенным в нем поплавком з материала известной плотности, соедиенным с противовесом, измеритель поло- ения поплавка, включающий конденсатор еременной емкости и соединенный с измеителемемкости,отл ичающееся тем, то, с целью повышения надежности и удеевления устройства, в качестве противовеса использована пружина, жестко скреплен-:;,ная с поплавком и корпусом, а конденсаторобразован поплавком и корпусом.2. Устройство по п.1, о тл и ч а ю ще ес я тем, что в качестве пружины использована металлическая пластина, в корпусе дополнительно размещен несущийЧ-образный корпус, охватывающий пружину с поплавком и содержащий по крайнеймере один электрод, являющийся одной изобкладок конденсатора,3, Устройство по п,2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что наружная поверхность несущего корпуса снабжена перфорированным покрытием,4, Устройство по пп. 1 - 3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что на корпусе и несущемкорпусе закреплены два электрода, образующие совместно с поплавком дифференциальный конденсатор переменной емкости.5. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что в качестве пружины использо-,вана винтовая пружина, закрепленная вверхней части корпуса, к нижнему концукоторой прикреплен поплавок, а дно корпуса выполнено в виде полусферы с центромв точке подвеса пружины.6. Устройство по п.5, отл ича юще ес я тем, что отверсТие для подачи исследуемой жидкости расположено в дне корпусапо касательной к его окружности, а отверстие для стока расположено в верхней частикорпуса,7. Устройство поп,5,отл и ча ю ще е-.с я тем, что часть дна корпуса снабжена лерфорацией,8. Устройство по пп, 1-7, о т л и ч а ю-щ е е с я тем, что дополнительно содержит неподвижный относительно корпуса компенсирующий электрод, расположенный внутри корпуса и соединенный с измерителем емкости.Д, Устройство по пп, 1 - 8, о т л и ч а ющ е е с я тем, что измеритель емкости выполнен в виде емкостной мостовой схемы с обратной связью, в одно из плеч которой включен образованный поплавком и корпусом дифференциальный конденсатор, являющийся частью генераторной схемы в измерителе емкости.10. Устройство по п,9, о т л и ч а ю щ е е 11, Устройства по пп. 1-10 о т л и ч а ющееся тем,чтопоплавокснабжендемпфирующими крыльями.1838775 Составитель С,Беловодченко Техред М,Моргентал К тор ктоР М,Максимишине Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина,аказ 2923 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5