Плотномер

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советск ниСоцквпкстическии(23) Приоритет 3 Ьаудвретааииый квинтет СССР вю далек изебретениВ и открытийДата опубликования описания 09. 03. 82 В. Н. Прилепский, М. А, Соловьев, С. И. Шевчишин и Ю, В. Самаркин(72) Авторы изобретения 4) плотноме со бо эт Изобретение относится к приборо. строению и может найти применение в химической промышленности для измерения плотности жидких сред.Известен мембранный плотномер, содержащий две мембранные коробки, перекрытые мембранами, заполненные эталонной жидкостью и соединенные трубками с дифманометром.При измерении плотности перепад давления, воспринимаемый мембранами, передается посредством эталонной жид кости на дифманометр, выход которого является выходом плотномера 111,Ф Недостатком устройства является низкая точность, обусловленная тем, что на показания устройства оказывает влияние жесткость мембран при их значительном ходе, необходимом для обеспечения температурного расширения эталонной жидкости, Кроме того, изменение характеристик мембр (например, вследствии старения ) при их значительном ходе, обусловливает нестабильность показаний плотномера.Известен автоматический плотномер, содержащий проточную емкость, в которую помещены две соединенные трубкой мембранные коробки, расположенные на различной высоте. Жесткий центр верхней мембранной коробки посредством штока и выведенного через сильфонное уплотнение за пределц камеры коромысла связан с пневмосило вым преобразователем, выход которогоединен со входом вторичного прира. Мембранные коробки заполненыалонной жидкостью.При работе устройства на верхнюю мембрану с внешней стороны действует сила, пропорциональная давлению измеряемой жидкости на уровне верхней мембраны, а с внутренней стороны - пропорциональная давлению на уровне нижней мембраны. Рззность сил, пропорциональная плотности из" меряемой жидкости, передается посредством штока и коромысла на пневмосиловой преобразователь, где уравновешивается усилием, развиваемым блоком обратной связи, выходное давление которого пропорционально плотности измеряемой жидкости фиксируется вторичным прибором 12 1,К недостаткам устройства следуетотнести необходимость помещения всейчувствительной системы и передающихусилие элементов в измеряемую среду,что усложняет обслуживание и понижаетнадежность, а также низкую точностьпри большом диапазоне изменения плотности измеряемой жидкости, обусловленную следующим, Искомое значение измеряемой плотности р , приведенное,к нормальным условиям 20 С опреоделяется уравнением р: р + 1-0) .,где Я- значение плотности при температуре измерения;температура,при которой производится измерение;К - температурный коэффициент,показывающий на сколько изменяется плотность при изменении температуры на 1 оТемпературный коэффициент не является постоянной величиной, а изменяется при изменении плотности из.меряемой жидкости и определяется уравнениемК =Р 1, 2)где- плотность жидкости;коэффициент обьемного расширения жидкости.При осуществлении термокомпенсации за счет температурного расширения эталонной жидкости, температурный коэффициент не учитывает изменений плотности измеряемой жидкости,что вносит погрешность при большомд иапазоне изменения плотности измеряемой жидкости.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущноСти является автоматический плотномер, содержащиипроточную камеру и компенсационный. измеритель перепада давления, выполненный в виде двух мембранных измерителей давления, которые расположены в камере на разной высоте исвязаны с плечами рычага, снабжен"ного пружиной установки нуля. Одноиз плеч рычага связана с преобразователем типд : нлс-заслонка, сопла 9112204которого соединено с входом блокаобратной связи, механически связанного с рычагом. Блок термокомпенсации состоит из последовательно соединенных турбулентного и ламинарного дросселей и соединен с положительным входом элемента сравнения,отрицательный вход которого соединен с линией постоянного давления,о второй положительный вход - с сопломпреобразователя и входом переменного дросселя,При работе плотномера перепад давления, пропорциональный. плотности15 жидкости и воспринимаемый мембранами,уравновешивается усилием развиваемымблоком обратной связи,. соединенным с соплом преобразователя типасопла-заслонка,. а давление в камереро блока обратной связи является выходным сигналом устройства. При отклонении температуры жидкости от номинального значения изменяется прапорциональный температуре сигнал устройства термокомпенсации, поступающийна элемент сравнения, При этом изменяется перепад давления на переменном дроссвле, и соответственно, расход воздуха через него, что приво 30 дит к соответствующему изменениювыходного сигнала устройства, компенсирующему температурное расширениежидкости 3.К недостаткам устройства следуетотнести наличие температурной погрешности, так как такое конструктивное выполнение плотномера позволяетосуществить лишь частичную термокомпенсацию, Это обусловлено тем, чтоизменение перепада на переменном40дросселе ограничено сверху разностьюмежду стандартным значением давленияпитания 1,1 4 кг/см ) и верхним значеЪнием выходного сигнала 1,0 кг/см ), .а влияние изменения разности давлений на,дросселе на величину выходного сигнала минимально. Для увеличения. этого влияния пришлось бы увеличить жесткость мембран, воспринимающих давление жидкости, но увеличение жесткости мембран неизбежноповлекло бы увеличение погрешностии понижение чувствительности плотномера.Цель изобретения - повышениеточности за счет полной термокомпенсации,Поставленная цель достигается тем,что в известное устройство, садерциональное температуре жидкости, которое подается на вход пятимембранно- ч 5 9112жащее проточную камеру, компенсационный измеритель перепада давления,устойство термокомпенсации и пятимембранный элемент сравнения, дополнительно введены ламинарный дроссель,трехмембранный элемент сравнения,переменная пнеймоемкость, импульсатор,два нормально закрытых клапана, генератор линейно нарастающего сигнала и элемент памяти, причем вход 1 вламинарного дросселя; соединен с линией питания и третьим входом пяти;мембранного элемента сравнения, четвертый вход которого соединен с выГодом ламинарного дросселя и крайними камерами, а сопло - с пневмоемкостью и положительным входом трехмембранного элемента сравнения и через нормальнозакрытый клапан с атмосферой, отрицательный вход трехмембранного Элемента сравнения соединенс выходом преобразователя типа соплозасйонка, а - выход с входом импульсатора, выход которого соединен с.(входами нормально закрытых клапанов 25и элемента памяти, выход генераторалинейно нарастающего сигнала соединен с входом элемента памяти и.черезвторой нормально 1 закрытый клапан сатмосферой.30При таком конструктивном выполнении плотномера процесс измерения осуществляется дискретно, а выходнойсигнал плотномера равен выходномусигналу генератора линейно нарастающего сигнала в моменты срабатываниятрехмембранного элемента сравнения,определяемые плотностью и температурой измеряемой жидкости. При этоммембраны измерителя перепада давления могут иметь минимальную жесткость,- что повышает чувствительность и точность устройства, в отличие от из- .вестного плотномера, в котором дляобеспечения термокомпенсации мембраны должны иметь значительную жест"кость, обусловливающую его низкуючувствительность и точность.На чертеже представлена схемаплотномераПлотномер содержит проточную камеру 1, в которой на разной высотеустановлены мембраны 2 и 3 компенсационного измерителя 4 перепада давления содержащего также рычаг 5,955плечи которого связаны с мембранами2 и 3, пружину 6 установки нуля, преобразователь типа сопло-заслонка,заслонка 7 которого закреплена на 20 6рычаге, а сопло 8 соединено черездроссель 9 с линией питания, и, ме"ханицески связанный с рычагом 5,блок 10 обратной связи, вход которого соединенс соплом 8 и линией выхода измерителя перепада, Устройствотериокомпенсации содержит турбулент"ный дроссель 11, вход которого соеди"нен с линией питания и ламинарныйдроссель 12, помещенный в измеряемуюжидкость, вход которого соединен свыходом турбулентного дросселя 11 ивходом пятимембранного элемента, 13сравнения, второй вход которого соединен с линией постоянного давления Рл, третий вход - с линией питанияи входом ламинарного дросселя 14,четвертый вход - с выходом ламинарного дросселя 14 и крайними камерами,сопло - с пневмоемкостью 15, входомнормально закрытого клапана 16 и по"ложительным входом трехмембранногоэлемента 17 сравнения Отрицательныйвход элемента 17 сравнения соединенс выходом компенсационного измерителя перепада давления, а выход - свходом импульсатора 18, с дросселем19, выход которого соединен с управляющими входами нормально закрытых клапанов 16 и 20 и элемента 21 памяти,выполненного, например, в виде линиизадержки на такт. Генератор 22 линейно нарастающего сигнала состоитиз переменного дросселя 23 и повторителя 24 со сдвигом, глухая камеракоторого соединена с линией питанияи входом дросселя 23, проточная камера - с выходом дросселя 23, а сопло - с входом .элемента 21 памяти;. вы" ход которого является выходом плот- номера и входом клапана 20.Плотномер работает следующим образом.При прохождении через проточную емкость измеряемой жидкости, перепад давления по высоте камеры, пропорциональный плотности жидкости, воспринимается мембранами 2 и 3 измерителя 4 перепада и уравновешивается усилием, развиваемым блоком 10 обратной связи. При этом в блоке 10 обратной. связи устанавливается давление пропорциональное плотности жидкости, которое подается на вход элемента 13 сравнения, Одновременно навыходе турбулентного дросселя 11 устанавливается давление Р, пропорФормула изобретения 9 9112 тора линейно нарастающего сигнала в моменты его запоминания, пропорционален плотности жидкости при нормаль. - ных условиях (20С), т.е. в плот- номере осуществляется автоматическая термокомпенсация с учетом изменения температурного коэффициента при изменении плотности жидкости. Это повышает точность плотномера по сравнению с известным устройством, в ко- о тором возможна лишь частичная температурная компенсация.Повышение точности измерения позволяет применить плотномер в произ-. водстве хлора и каустика ртутным ме тодом для измерения плотности раство" .ра каустической соды Плотномер, содержащий проточный сосуд с компенсационным измерителем перепада давления, блок термокомпенсации, выполненный в виде последовательно соединенных турбулентного и .ламинарного дросселей, выход которого соединен с входом пятимембранного элемента сравнения, второй вход которого соединен с линией постоянного давления, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью повышения точности, дополнительно содержит ламинарный дроссель, трехмембранный элемент сравнения, переменную пневмоем 20 10кость, импульсатор, два нормальнозакрытых клапана, генератор линейнонарастающего сигнала и элемент памяти, причем вход яаминарного дросселя соединен с линией питания итретьим входом пятимембранного элемен.та сравнения, четвертый вход кото", .рого соединен с выходом ламинарногодросселя и крайними камерами, а сопло - с пневмоемкостью и положитель- .ным входом трехмембранного элемента сравнения и через нормальнозакрытый клапан с атмосферой, отри"цательный вход трехмембранного элемента сравнения соединен с выходомкомпенсационного измерителя перепада давления, а выход - с входомимпульсатора, выход которого соединен с входами нормально закрытым клапаном и элемента памяти, выход гене"ратора линейно нарастающего сигналасоединен с входом элемента памятии через второй нормально закрытыйклапан с атмосферой. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Глыбин И. П. Автоматическиеплотномеры, Киев, "Техника", 1965,с. 99.2. Авторское свидетельство СССРУ 157554, кл, 6 01 К 9/21,1961.3, Авторское свидетельство СССРй 565231, кл. С 01 й 9/26, 1977 (прототип),911220 Составитель Е, МаллеКиселева Техред Ж.Кастелевич ста Редакто рректор Тираж 883ственного комитета ССбретений и открытийЖ, Раушская наб. 1104/25ВНИИПИ Госудапо делам изо113035, Москв одписно к илиал ППП нПатент", г. Ужгород, ул. Проект