Устройство для определения плотности жидкостей
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 подьема 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.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК пю) БЫ п > 1 838775 АЗ
ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ЕДОМСТВО СССР ОСПАТЕНТ СССР) Г «ЭПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К, ПАТЕНТУ 1 (1) 4894505/25 ( ( ( ( ( (P 2) 08.02.91 6) 30.08.93. Бюл. N. 32 1) А 301/90 2) 09.02.90 3) AT 1) ABfl Гезельшафт Фюр ФербреннунгеКфтмашинен унд Месстехник мбХ проф, р. Др, X.Ц. Ханс Лист (AT) (12) Герхард Весс (AT) (56) Авторское свидетельство СССР 765705, кл. G 01 N 9/12, .1978, Заявка ФРГ¹3632019, кл,601 й9/10,1988. (5 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ П.(10ТНОСТИ ЖИДКОСТЕЙ Изобретение относится к контрольноо измерительной технике и может быть использовано при анализе качества жи цкостей, . Целью изобретения является повышени надежности и удешевление устройства. . На фиг,1 показан разрез боковой йроекци части устройства; на фиг,2 — разрез вд ль линии!Н! на фиг.1; на фиг,3 — Электри еская схема контрольного устройства дл переменного конденсатора; на фиг.4— ди грамма напряжения для схемы согласно фи,3; 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. Г 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 для регистрации положения поплавка 1. Из.мерительное устройство 3 имеет дифференциальный конденсатор переменной емкости и показанное на фиг.3 устройство 4 - для контроля этих величин с1, с11 емкости. Нагрузочное устройство 2 имеет входящую в зацепление с поплавком 1 пружину 5, которая согласно фиг.1 образована плоской пружиной 6 и жестко закреплена в корпусе 7. Корпус содержит фиксирующий плоскую Од 00 4 4 Сл Сд 1838775 При полной симметрии все напряжения и токи в обоих плечах моста одинаковы, т,е. сглаженные посредством С7 и С8 напряжения И5 и И 6 одинаковы по величине. рарным 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 часть.с моста. 55 пружину 6 несущий корпус 8, который 0-образно охватывает пружину вместе с поплавком и в области расположенного на поплавке выступа 9, образующего электрод конденсатора С1, С2, имеет два противопо- 5 ложных электрода 10,11, Тем самым, дифференциальный конденсатор С1, С2 определен с одной стороны, поплавком с выступом и, с другой стороны, электродами 10,11 и входит в представленную на фиг.З электрическую схему, Несущий корпус 8 со своей наружной стороны окружен мел коперфорированным покрытием 12 в виде мелкоячеистой электропроводной сетки так, что камера с поплавком и пружиной 5 защищена от колебаний уровня жидкости при обеспечении ее постоянной смены, Покрытие 12 полностью окружает неэлектропроводный несущий корпус 8, что является электрической экранировкой 20 для электродов 10,11 и выступа 9. Исходя из применения представленного устройства для измерения плотности дизельного топлива, которая при 15 С сообразно с составом топлива составляет 0,8 — 0,9 кг/л и зависит от температуры, поплавок 1 выполняется с удельным весом 0,85 кг/л, Если плотность фактически имеющегося горючего больше 0,85 кг/л, то пружина 5 поплавком выгибается вверх, при З0 величинах плотности меньших 0,85, — вниз. Согласно фиг.З обе емкости С1 и С2 являются составной частью емкостной мостовой схемы с обратной связью, которая питается через прямоугольный осциллятор З5 двумя одинаковыми напряжениями И 9 и И 10. Для мостовой схемы действует. С5 = С6 (например 10 пф), ° СЗ = С4 (напр. 10 пВ) 40 Величины с>, с» емкости конденсаторов С1 и С2 составляют несколько пф, причем С2 — подстроечный (полупеременный) конденсатор. К мосту приложены прямоугольные напряжения И 9 и И 10(фиг.4). 45 Принцип действия схемы объясняется ниже с помощью процессов при появлении фронтов этих прямоугольных напряжений; а) Симметричные соотношения в мосту (с = c»). 50 В момент времени t1 напряжение И 9 имеет положительный, а И 10 — отрицательный фронт импульса. Из-за С5 > СА напряжение И1 перескакивает в положительное направление, тем самым становится проводящим Т1. Из-за разгрузки через РЗ и базу транзистора Т1 экспоненциально падает И1. И следует смещенным за напряжением база-эмиттер. Соответственно этому напряжению ИЗ течет тоже понижаемый ток эмиттер3, распределяющийся íà R5 и R8. В момент t2 И 9 имеет положительный, а И10 отрицательный фронт. И1 становится отрицательным, Т1 запирается, Создаваемый между t1 и t2 ток эмиттера дает в итоге ток коллектора. сглаживающийся через С7 и создающий постоянный ток. Элементы схемы представлены таким образом, что И 5 (а, тем самым, и И6) находится в диапазоне регулирования ОА1, б) Несимметричные емкости С1 и С2 моста. Если с будет меньше, а с» больше, то в момент t1 напряжение И1 увеличивается по отношению к описанной прежде величине. Тем самым, становятся больше ток эмиттера, а также ток коллектора, сглаженный через С7 ток 11 тоже становится больше тока 12, вследствие чего к 0А1 подается разностное входное напряжение. Выходное напряжение И 7 становится отрицательным, а благодаря инвертору ОА2 становится положительныы м нап ряжение И8. Вследствие этого через RS поднимается эмиттерный потенциал транзистора Т1, через И 7 снижается потенциал эмиттера транзистора Т2, Вследствие этого уменьшается эмиттерный ток транзистора Т1, эмиттерный ток транзистора Т2 увеличивается. Из-за усиления холостого хода инвертора" ОА1 напряжения И7 и И8 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 И7 и И8 соответствует разности емкостей с> и с» и таким образом регистрируется положение поплавка. Полезный сигнал представляет собой разность напряжений И7 и И8, причем наименьшие изменения емкости преобразуются в большие изменения напряжения. Конденсаторы СЗ и С4 уменьшаются влияние диэлектрической проницаемости К измеряемой жидкости. Так как конденсаторы С1 и С2 в представленном выполнении полностью лежат в жидкости, величина их емкостей зависит не только от отклонения 1838775 50 с я тем, что к содержащемудифференциаль.ный конденсатор пераменной емкости плечу мостовой схемы подключен по крайней 55 мере адин компенсирующий конденсатор. выталкиваемого тела, но и от величины диэлектрической проницаемости жидкости (Е). Тем самым, чувствительность (разница выходных напряжений с разностью плотно- . creA) была бы больше для жидкости с более высокой величиной Е, При определенной величине СЗ. ачалогично С4 исчезает влияние диэлектрической проницаемости Е. Устройство по фиг.5 и 6 отличается от соответствующего устройства по фиг.1 и 2 тем, 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 С1 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 области дна корпуса 7; выходной штуцер 16 расположен в самой верхней зоне корпуса 7. Та, ким образом, при транспортировке : устройства в результате постоянства расстояния между поплавком и электродом 10 , на дне 14 сохраняется постоянная величина емкости конденсатора С1. Наконец, цифрой 17 на фиг.5 обозначен, неподвижный относительно корпуса 7 ком пенсирующий электрод, позволяющий учи: тывать зависимость величины емкости ,,конденсатора С1 от диэлектрической про, ницаемости исследуемой жидкости в корпусе 7 и тоже соединен с устройством для ,контроля емкости (например. согласно фиг.3). Образованный им по направлению к земле (GND) конденсатор на фиг.5 обозна чен С. Помимо изображения согласно фиг.5 и i6, 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 снабжен емпфирующими крыльями для исключения инимизации его колебаний. Формула изобретения 1. Устройство, для определения плотноти жидкостей, содержащее корпус с отвертиями для подачи и стока исследуемой идкости и размещенным в нем поплавком з материала известной плотности, соедиенным с противовесом, измеритель полоения поплавка, включающий конденсатор еременной емкости и соединенный с измеителем емкости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, то, C целью повышения надежности и удеевления устройства, в качестве противовеса использована пружина, жестко скреплен-:.. ная с поплавком и корпусом, а конденсатор образован поплавком и корпусом. 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что в качестве пружины использована металлическая пластина, в корпусе дополнительно размещен несущий V-образный корпус, охватывающий пружину с поплавком и содержащий по крайней мере один электрод, являющийся одной из обкладок 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 несущем . корпусе 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 в верхней части корпуса, к нижнему концу которой прикреплен поплавок, а дно корпуса выполнено в виде полусферы с центром в точке подвеса пружины. 6. Устройство по п.5, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что отверстие для подачи исследуемой жидкости расположено в дне корпуса по касательной к его окружности, а отверстие для стока расположено в верхней части корпуса, 7. Устройство по п,5, о т л и ч а ю щ е 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 е11. Устройства по пп. 1-10„о т л и ч а ющееся тем,чтопоплавокснабжендемпфирующими крыльями. 1838775 И 1838775 IV0 1838775 Составитель С.Беловодченко Техред M.Ìoðãåíòàë КоРРектоР М.Максим ш аксимишинец Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 Заказ 2923 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5
