Устройство для измерения плотности жидкости

 

Использование: измерение физических параметров преимущественно жидких сред, в частности измерение плотности нефти и нефтепродуктов. Сущность изобретения: устройство содержит трубчатый прямоточный резонатор, установленный в корпусе, вдоль продольной оси которого на некотором расстоянии друг от друга укреплены возбудитель и приемник ультразвуковых колебаний, выполненные в виде кольцевых пьезопластин, охватывающих внешнюю поверхность трубчатого резонатора и соединенных выводами либо с генератором электрических импульсов, либо с приемником колебаний. По обе стороны кольцевых пьезопластин укреплены аналогичные пьезопластины, причем пьезопластины склеены между собой торцовой поверхностью и приклеены к внешней поверхности резонатора своими внутренними цилиндрическими поверхностями. 1 ил.

Изобретение относится к техническим средствам для измерения качественных параметров преимущественно жидких сред и может быть использовано для измерения плотности нефти и нефтепродуктов.

Известен вибрационный плотномер мод.7830 английской фирмы "Солартрон" [1] Датчик этого плотномера состоит из трубчатого прямоточного резонатора (прямоточной трубки, укрепленной концами в корпусе), причем колебания в резонаторе возбуждаются при помощи первой катушки индуктивности, а съем частоты колебаний, пропорциональный плотности контролируемой жидкости, производится с помощью второй катушки индуктивности. Первая катушка соединена с генератором электрических колебаний, а вторая со схемой измерения частоты колебаний резонатора, заполненного жидкостью.

Однако при работе этого плотномера большие трудности возникают в размещении возбуждающей и приемной катушек над поверхностью трубчатого резонатора и в обеспечении фиксированного расстояния между катушками и трубчатым резонатором, что существенным образом усложняет настройку прибора.

Недостатком известного датчика является сложность конструкции и аппаратурного оформления.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ультразвуковое устройство для контроля физических параметров жидкости в трубопроводах, содержащее акустический измерительный преобразователь с внешними конусными волноводами и кольцевыми пьезопластинами, генератор возбуждающих импульсов, усилитель, блок селекции, два временных селектора, блок измерения отношения амплитуд и регистрирующий прибор [2] Недостатком такого устройства является сложность конструктивного и аппаратурного оформления.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения плотности жидкости, содержащем трубчатый прямоточный резонатор, установленный в корпусе, вдоль продольной оси которого на некотором расстоянии друг от друга укреплены возбудитель и приемник ультразвуковых колебаний, выполненных в виде кольцевых пьезопластин, охватывающих внешнюю поверхность трубчатого резонатора и соединенных выводами либо с генератором электрических импульсов, либо с приемником колебаний, по обе стороны кольцевых пьезопластин укреплены аналогичные пьезопластины, причем пьезопластины склеены между собой торцовой поверхностью и приклеены к внешней поверхности резонатора своими внутренними цилиндрическими поверхностями.

Размещение на трубчатом резонаторе кольцевых пьезопреобразователей упрощает конструкцию и делает ее более технологичной, так как для передачи и приема сигналов нет необходимости в волноводах. Кроме того, существенно упрощается электронная схема прибора.

На чертеже изображена конструктивная схема устройства и схема его электрических соединений.

Устройство состоит из трубчатого прямоточного резонатора 1, укрепленного концами в металлическом корпусе 2, размещенных на поверхности трубчатого резонатора кольцевых пьезопреобразователей 3-5, склеенных между собой торцовыми поверхностями, причем средний преобразователь 4 электрически связан с генератором 6 электромагнитных колебаний, и кольцевых пьезопреобразователей 7-9, склеенных между собой торцовыми поверхностями, причем средний пьезопреобразователь 8 электрически связан с приемником 10 ультразвуковых колебаний. Внутри резонатора проходит контролируемая жидкость 11. Пьезопреобразователи 3, 5, 7 и 9 не имеют выводов. Они предназначены для демпфирования и усиления колебаний.

Устройство для измерения плотности жидкости работает следующим образом.

Подаваемые от генератора 6 электромагнитные колебания поступают на пьезопреобразователь 4, размещенный на трубчатом прямоточном резонаторе 1 и помещенный между пьезопреобразователями 3 и 5. Пьезопреобразователь 4 возбуждает в резонаторе 1 резонансные колебания. Эти колебания воспринимаются пьезопреобразователем 8, помещенным между пьезопреобразователями 7 и 9 и размещенным на том же трубчатом резонаторе 1. Частота колебаний резонатора пропорциональна плотности контролируемой жидкости 11. Эта частота, воспринимаемая пьезопреобразователем 8, измеряется частотомером.

Для определения работоспособности датчика была использована нержавеющая труба диаметром 8 мм и толщиной 1 мм, к наружной поверхности которой были приклеены эпоксидной смолой тороидальные пьезопреобразователи (наружный диаметр 23 мм, внутренний диаметр 10 мм, толщина 5 мм). К средним пьезопреобразователям были приклеены соединительные провода, а пьезопреобразователи без выводов приклеили эпоксидной смолой сбоку от пьезопреобразователей с выводам. Расстояние между возбудителем и приемником ультразвуковых колебаний составляло 140 мм.

На средний пьезопреобразователь 4, используемый в качестве возбудителя, подавались колебания резонансной частоты 71006 Гц, причем в это время трубчатый резонатор не был заполнен жидкостью. Затем последовательно в трубчатый резонатор заливались различные жидкости: бензин с плотностью 790 кг/м3, трансформаторное масло с плотностью 887 кг/м3 и вода с плотностью 1000 кг/м3. При этом были зафиксированы следующие частоты 71776, 71893 и 72006 Гц, соответствующие значениям плотностей 770, 887 и 1000 кг/м3. Погрешность измерения, оцененная по результатам 11 измерений на жидкостях с плотностью 770 кг/м3 и 887 кг/м3 не превышала 1 кг/м3, что не хуже погрешности базовых плотномеров фирмы "Солартрон" мол.7830, применяемых на отечественных узлах учета нефти.

Технико-экономическими преимуществами устройства являются упрощение конструкции за счет применения менее сложных возбудителя и приемника ультразвуковых колебаний, а также упрощение электрической схемы прибора.

Предлагаемое устройство может найти применение практически во всех отраслях народного хозяйства, где требуются точные лабораторные и поточные измерители плотности.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ, содержащее трубчатый прямоточный резонатор, установленный в корпусе, вдоль продольной оси которого на некотором расстоянии друг от друга укреплены возбудитель и приемник ультразвуковых колебаний, выполненные в виде кольцевых пьезопластин, охватывающих внешнюю поверхность трубчатого резонатора и соединенных выводами либо с генератором электрических импульсов, либо с приемником колебаний, отличающееся тем, что по обе стороны кольцевых пьезопластин укреплены аналогичные пьезопластины, причем пьезопластины склеены между собой торцевой поверхностью и приклеены к внешней поверхности резонатора своими внутренними цилиндрическими поверхностями.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к техническим средствам для измерения качественных параметров преимущественно жидких сред и может быть использовано для измерения плотности нефти и нефтепродуктов

Изобретение относится к технике для геофизических исследований скважин и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при исследовании нефтяных эксплуатационных скважин

Изобретение относится к приборостроению и измерительной технике

Изобретение относится к способам измерения плотности вещества, основанным на поглощении проникающих излучений, и может быть использовано в горнодобывающей, обогатительной, нефтехимической и пищевой промышленности, а также в промышленности строительных материалов при исследовании высококонцентрированных дисперсных систем: суспензий, порошков, эмульсий, в частности, при измерении распределения плотности дисперсных систем в процессе седиментации

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к способам и устройствам измерения плотности токопроводящих жидкостей, и может быть использовано при контроле плотности электролитов, растворов, суспензий, флотореагентов и других электропроводных жидкостей

Плотномер // 2031394
Изобретение относится к поплавковым плотномерам и может быть использовано для измерения плотности агрессивных и ядовитых жидкостей, а также обычных жидкостей с высокой точностью при низкой стоимости измерений

Изобретение относится к техническим средствам для измерения качественных параметров преимущественно жидких сред и может быть использовано для измерения плотности нефти и нефтепродуктов

Изобретение относится к ветеринарии и медицине, в частности к лабораторным способам идентификации микроорганизмов, и может быть использовано для идентификации микобактерий туберкулеза

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для непрерывного контроля плотности и вязкости жидких сред в химических технологических процессах

Изобретение относится к ультразвуковому приборостроению, а именно к ультразвуковым интерферометрам постоянной длины, и может быть использовано в медицине и биологии для контроля акустичческих параметров малых объемов биологических жидкостей

Изобретение относится к способам определения температуры, скорости, направления и других параметров потока, в частности потока газа

Изобретение относится к контрольно-измерительным приборам и может быть использовано для контроля малых концентраций свободного газа в жидкостях

Изобретение относится к контрольно-измерительным приборам и может быть использовано для контроля малых концентраций свободного газа в жидкостях

Изобретение относится к устройствам для исследования акустических характеристик материалов и предназначено для определения комплексного коэффициента отражения акустических сигналов от поверхности материалов, помещенных в акустически прозрачные среды

Изобретение относится к контрольно-измерительным приборам и может быть использовано для контроля малых концентраций свободного газа в жидкостях с помощью ультразвука

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения концентрации взвешенных веществ в жидких средах в сельскохозяйственном производстве, нефтеперерабатывающей и горнорудной отраслях промышленности
Наверх