Поплавковый плотномер жидкости

 

ПСЯПАВКОВШ ШЮТНОШ ЖИДКОСТИ по авт.св. 9 765705, отличающийся то, что, с целые повышения точности измерений, ось профилированного элемента, проходящая через средние по величине ради .усы эвольвент, расположена по от ношению к -вертикальной оси поплавка под углом 15-30°, а вторая его ось перпендикулярна первой. 5 :о э о Эд :о

СОЮЗ СООЕТСНИХ

СОМ Л

РЕСЙУВУИК

ИМ 01) 4(51) G 01 N 9 12

1"063ЩМ СТИЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

М Й ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н йатОЮО4ОМУ СЗИДВТВЬСтВМ

; (61) 765705 (21) 3571998/24-25, (22) 04.04.83 (46) 23.01.85. Вюл. Р 3 (72):И.П.Глыбин и В.И.Глыбин (71) Киевский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт пищевой промьавленности (53) 532.14(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 765705, кл. С 01 И 9/12, 1978. (54) (57) ПОПЛАВКОВЫЙ ПЛОТНОИИ МЖНКОСТИ по авт.св. Ô 765705, о т л нч а в щ н и с я тем, что, с целью повыиения точности измерений, ось про@илнрованного элемента, проходящая через средние по величине ради:усы эвольвент, располоиена по отнснненнв к .вертикальной оси поплавка под углом 15-30, а вторая его о ось перпендикулярна первой.

1136063

Изобретение относится к области исследования свойств веществ, а именно плотности жидкости, и может быть использовано при измерении плотности сред в пищевой и других

1 отраслях промышленности.

По основному авт.св. N 765705 известен поплавковый плотномер, содержащий тонущий в жидкости поплавок, установленный на валу диск и 10 устройство уравновешивания поплавка с профилированным элементом в виде кулачка, расположенным на одном валу с диском, при этом в диске выполнено отверстие, геометрия кото- 15 рого идентична геометрии кулачкЬ, а расстояние между диском и кулачком равно или больше их толщины.

При изменении плотности контролируемой жидкости изменяется вытал- 2б кивающее усилие поплавка, а следовательно, его видимый sec, в результате чего диск и эвольвентный кулачок поворачиваются до тех пор, пока не будут уравновешены противо- 25 действующим моментом, создаваемыми грузом.

При повороте диска и эвольвентного кулачка изменяется радиус навивки троса груза, т.е. изменяется плечо эвольвенты, на которое действует груз (Q ..

Недостатком данного плотномера является невысокая точность измерения sa счет неравномерности шкалы ввиду того, что плечо уравновешивающего груза изменяется по закону, отличному от закона эвольвентного профиля кулачка, так как трос уравновешивающего груза находится не в точке, расположенной на горизонтальной оси кулачка, а в точках, находящихся на некотором расстоянии ниже горизонтальной оси.

Цель изобретения — повышение точ- 45 ности измерений.

Цель достигается тем, что в поплавковом плотномере жидкости ось профилированного элемента, проходя,щая через средние по величине радиусы эвольвент, расположена по отношению к вертикальной оси поплавка под углом 15-30, а вторая его ось о перпендикулярна первой.

На фиг.1 изображен поплавковыйе 55 плотномер жидкости, продольный разрез, и положение его подвижных элементов при минимальном значении плотности контролируемой жидкости, на фиг.2 — то же, план и положение его подвижных элементов при минимальном значении плотности контролируемой жидкости, на фиг.3 — кулачок для пояснения методики построения профилированного элемента," на фиг.4 — кулачок в виде одной детали, ось которого, проходящая через средние радиусы, расположена к вертикальной о оси поплавка нод углом 15-30 при минимальной плотности измеряемой жидкости; на фиг.5 — профилированный элемент-, состоящий из двух одинаковых эвольвентных кулачков, симметрично расположенных на одном валу с диском.

Поплавковый плотномер жидкости состоит из поплавка {фиг. 1 и 2), подвешенного на поплавковом тросе

2 к вращающемуся на оси 3 диску 4, на круглой поверхности которого имеется канавка 5 для закрепления и навивки поплавкового троса. На диске

4 нанесена служебная шкала 6 плотномера, а вторая шкала 7 — на поверхности барабана 8, прикрепленного к диску 4. Напротив вращающихся шкал 6 н 7 находится неподвижный указатель 9. На оси 3 рядом с дис- . ком 4 закреплен кулачок 10 в виде одной детали с двумя симметричными эвольвентными профилями: правым рабочим 11 и левым уравновешивающим

12 с линейной зависимостью профиля кривизны и канавкой 13 на эвольвент-ной поверхности для закрепления и навивки грузового троса 14, на котором висит груз 15.

Геометрическая ось кулачка (фиг.4). которая проходит через средние по величине радиусы эвольвент 3-9, повернута относительно вертикальной оси поплавка на 15-30о, а вторая ось

6-0 перпендикулярна первой.

При таком расположении осей профилированного элемента длина плеча уравновешивающего груза изменяется по эвольвентному закону, что позволяет получить равномерную шкалу и повысить точность измерений.

Плотномер снабжен емкостным дистанционным преобразователем для передачи показаний вторичному прибору (не показан).

Ротор конденсатора дистанционного емкостного преобразователя из двух равных, но противоположных

1136

hh - Mг (2) 45

55 и электрически изолированных одна от другой частей (половин) 16 и 17, каждая из которых состоит из одинакового количества пластин в виде одинаковых и равньм половин круга, закрепленных на оси 3 так, что одна половина ротора 16 расположена справа, а вторая половина 17 — слева оси

3, при этом пластины правых 16 и левых 17 половин ротора вместе состав" 10 ляют полные диски с равномерным распределением массы относительно оси . вращения м обладают такой же балансировкой и уравновешенностью, как сплошные диски. Статор конденсатора дистанционного емкостного преобразователя состоит также иэ двух равных половин, одна 18 из которых расположена против правой части 16 ротора, а вторая 19 — цротив левой части 2О

17 ротора. Равные половины статора закреплены на корпусе плотномера (штриховка на фиг.1) . Ось 3 находится на двух аарикоподшипниках 20 и 21 Поплавок находится в сосуде И

22, через который непрерывно протекает контролируемая жидкость.

Емкостный дифференциальный преобразователь ллотномера дифференциально включен либо в индуктивно-емкостный мост электронногЬ индикатора уровня типа ЭИУ-2, либо в рабочую и комиеисациоииую схемы удвоения иапряження емкостного уровнемера, к выходу которьм включен вторичный прибор, ианример, тила электронного автоматического лотенциометра.магиитоэлектрической системы (не показаны).

Плотномер работает следующим образом.

Для поплавка, погруженного в жидкость, справедливо следующее уравнение . л зя " в "nt p t > (1) где паж — масса гирь, уравновешивающих поплавок в жидкости," леер — масса гирь, уравновешивающих поплавок при взвешивании в воздухе, "в — обьем поплавка при температуре измерения, I

9 — плотность контролируемой жидкости лри температуре измерения.

При изменении плотности контроли-, руемой жидкости P

063 4 (видимый вес поплавка 1), в результате чего изменяется момент поплавка М <, поворачивающий ось 3 плотноиера до тех пор, пока не будет уравновешен противодействующим моментом М„, создаваемым массой груза 15 в воздухе п

Уравнение равновесия:

А в к (3). где R — радиус диска (плечо постоД янной величины), через который действует поплавок, погруженный в жидкость, на ось плотномера:, " — радиус кулачка (переменное плечо), через который действует груз на ось плотномера.

Подставив в уравнение (3) значение m„* из уравнения (1), после лреобразования получим

®па д л ть Rк

Ч . R (4)

n4

Для конкретной конструкции плотномера величины л ns и re» RA и л1 являются постоянными, следовательно, p *<< >, () т.е. Йри изменении плотности контро. лируемой жидкости изменяется радиус навивки грузового троса на эвольвентиой поверхности кулачка 10, т.е. изменяется длина плеча, на которое действует масса груза 15. Ось 3 плотномера поворачивается иа определенный угол, причем угол поворота оси 3 линейно зависит от плотности жидкости. На неподвижном корпусе .плотномера закреплена стрелка-указатель 9, показывающая значение плотности на вращающихся шкалах 6 и 7. Кроме этого, показания плотно мера передаются вторичному прибору при помощи емкостного дистанционного преобразователя, изменение емкости которого также пропорционально углу поворота оси 3 и плотности жидкости. Так, например, при увеличении плотности жидкости ось,3 поворачивается по направлению часовой . стрелки:, пластины левой половины 17 ротора конденсатора входят в зазоры между пластинами статора 19 и ем5 1136063 6 кость увеличивается, а пластины пра вой части 16 выходят из зазоров пластин 18 статора и емкость уменьшается.

Так *ак левая и правая половины конденсаторного преобразователя включены дифференциально в смежные плечи моста электронного индикатора уровня типа ЭИУ-2 или в рабочую и компенсационные схемы удвоения напря- 10 жения емкостного уровнемера, чувствительность дистанционной передачи в два раза увеличивается по сравнению с прямым включением емкости конденсатора. 15

Для упрощения и удешевления стоимости изготовления плотномера целесообразно выполнить диск сплошным, а профилированный элемент выполнить с двумя симметричными эвольвентными р0 дрофилями. Такое исполнение позволит применить плотномер в тех измерительных комплектах автоматических поплавковых плотномеров, .в которых в качестве дистанционных преобраэо- 25 вателей применяют емкостные или сельсинные преобразователи, роторы которых могут вращаться до 180

Профилированный элемент может быть выполнен в виде двух эвольвент- 3р ных кулачков с одинаковой геометрией и массой, симметрично размещенных на одном валу с диском. Такое исполнение целесообразно при применении в качестве дистанционных преобразователей дифференциально-трансформаторных и ферродинамических типов.

Методика построения рофилированного элемента с двумя симметричными эвольвентными профилями: в масштабе

-1:1 начертить оружность диска, разделить линиями площадь диска не менее, чем на 12 равных секторов (чем больше равных секторов, тем точнее можно начертить профиль кулачка с линейной зависимостью), присвоить номера секторам римскими цифрами, а лучи секторов обозначить арабскими от 0 до 11 (фиг.3), горизонтальный диаметр 6-0 делит кулачок на две равные части, отметить на окружности диска начало и конец шкалы.

При емкостном дистанционном преобразователе угол между началом и концом шкалы равен 180о, т.е. нажало и конец шкалы находятся не вертикальном диаметре 3-9 диска, с на-, чалом в точке 3, а концом в точке 9 диаметра. При минимальной плотности контролируемой жидкости целесообраз. но горизонтальный диаметр 6-0 кулачка повернуть по часовой стрелке на

15-30 . При этом положении кулачка плечо противодействующего момента равно: при минимальной плотности—

Р„ (фиг.4) начала шкалы и при максимальной плотности - Р конца шкалы.

На фиг.1 кулачок повернут на 30, а о на фиг.4 — на 15О. После поворота кулачка по часовой стрелке на 15 нао чало шкалы будет в точке (фиг.4), а конец - в точке 6 .

Разность между радиусом Р кую лачка у начала шкалы и радиусом Р конца шкалы делим на количество секторов шкалы: р - Ь вЂ” Нк 62 38

=4 мм и

На величину о необходимо постоянно уменьшать длину смежного луча по убывающему направлению.,Концы уменьшенных лучей расположены на кривой кулачка (фиг.3 и 4) и обозначены кружочками.

Результаты вычислений приведены в таблице.

Радиус кулачка 62 58 54

50 46 42 38 на луче

Номер луча 0 1 2 3 4 5 б

Нанести на лучи диска концы радиусов кулачка и соединить эти точки плавной линией.

При других дистанционных преобразованиях, например при дифференциально-трансформаторном, угол между началом и концом шкалы находится в пределах 270-300 . Для такого дистан» о ционного преобразователя кулачок должен состоять иэ двух лекал с одинаковой геометрией и массой, расположенных симметрично по отношению к вертикальному диаметру диска (фиг.5).

Таким образом, поворот геометрических осей профилированного эле7 f1 мента в вертикальной плоскости относительно вертикальной оси поплавка на углы 35-30 позволяет полуо чить полностью равномерную шкалу плотномера, что повышает точность измерений.

При использовании в плотномере типовых дистанционных преобразователей дифференциально-трансформаторного, 4ерродинамического, сельсинного, пневмо- и электросиловых пре36063 8 образователей ГСП и других) в нем .также может быть осуществлено уравновешивание масс подвижных частей с помощью двух эвольвентных кулачков, симметрично размещенных на одном валу с диском.

Предлагаемый плотномер может быть использован в системах автоматического контроля плотности жидкостей

10 в пищевой и других отраслях народного хозяйства.

1136063

ll36063

11360бЗ

ВщщПИ - Заказ 10277/32 Тираж 898i Подписное филиал ПЛП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4