Устройство для измерения плотности жидких сред

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами, в частности для измерения плотности и уровня буровых и цементных растворов. Технический результат - повышение точности измерения и надежности устройства. Устройство содержит источник сжатого воздуха 5, две пьезометрические трубки 1 и 2, одни концы которых погружены в контролируемую жидкость на различную глубину, и преобразователь 18 разнести давлений в пьезометрических трубках 1 и 2 в пропорциональный электрический сигнал. Погруженные в жидкость концы пьезометрических трубок оснащены фторопластовыми наконечниками 3 и 4. Выход источника сжатого воздуха 5 каналами 6 и 7 через пневмоклапаны 8 и 9 и постоянные дроссели 10 и 11 соединен с входными штуцерами 12 и 13 пьезометрических трубок 1 и 2, а каналами 14 и 15 с каналами управления пневмоклапанами 8 и 9. Выходные штуцеры 16 и 19 пьезометрических трубок 1 и 2 каналами 17 и 20 соединены с глухими камерами преобразователя 18. Контроль уровня в емкости производится путем измерения глубины погружения Н₁ пьезометрической трубки 1 под уровень жидкости. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами, в частности для измерения плотности и уровня буровых и цементных растворов.

Известно устройство для измерения плотности жидких сред, например буровых и цементных растворов. Устройство позволяет исключить потери в импульсных трубках преобразователя (дифманометра), уменьшить погрешность, возникающую вследствие налипания механических примесей на чувствительные элементы регистраторов давления и обеспечить термокомпенсацию в растворах с изменяющейся температурой (а.с. N 1374097, кл. G 01 N 9/26, 1988).

Недостатком устройства является сложность конструкции и его настройки.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является принятый за прототип пневмоэлектрический плотномер, содержащий две пьезометрические трубки, погруженные в резервуар с контролируемой жидкостью на разную глубину, дифманометр с преобразователем и вторичный прибор, причем преобразователь имеет конструкцию, позволяющую повысить точность измерения (а.с. N 763742, кл. G 01 N 9/26, 1980). Устройство обладает относительно не сложной конструкцией, но не позволяет применять его для измерения плотности жидких сред типа буровых или цементных растворов. Причиной этого являются два фактора. Во-первых, при работе устройства происходит налипание частиц раствора на торцевых кромках погруженных в жидкость концов пьезоэлектрических трубок и, во-вторых, при отключении источника сжатого воздуха происходит натекание раствора в трубки. Оба фактора вызывают увеличение гидравлического сопротивления трубок и отказ в работе устройства.

Задачей изобретения является расширение номенклатуры измеряемых сред, повышение точности измерения и надежности устройства.

Выполнение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве, содержащем источник сжатого воздуха, две вертикально установленные в емкости с контролируемой жидкостью пьезометрические трубки, одни концы которых погружены в жидкость на различную глубину, и преобразователь разности давлений в пьезоэлектрических трубках в пропорциональный электрический сигнал, погруженные в жидкость концы пьезометрических трубок оснащены наконечнтками с антиадгезионным покрытием (например, фторопластовым), выходной канал источника сжатого воздуха через соответствующий нормально закрытый пневмоклапан и соответствующий постоянный дроссель с входным штуцером соответствующий пьезометрической трубки и с каналом управления соответствующего пневмоклапана, а выходные штуцеры пьезометрических трубок через инерционные звенья (постоянный дроссель и емкость) соединены с глухими входами указанного преобразователя.

На чертеже дана функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит две пьезометрические трубки 1 и 2, погруженные в емкость с контролируемой жидкостью на различную глубину. Погруженные концы трубок оснащены наконечниками 3 и 4 с антиадгезионным покрытием.

Выходной канал источника сжатого воздуха 5 каналами 6 и 7 соединен через пневмоклапаны 8 и 9 и постоянные дроссели 10 и 11 с входными штуцерами 12 и 13 пьезометрических трубок 1 и 2. Каналы управления 14 и 15 пневмоклапанов 8 и 9 соединены с выходным каналом источника сжатого воздуха 5. Выходной штуцер 16 пьезометрической трубки 1 через первое инерционное звено (дроссель 17 и емкость 18) связан с положительным глухим входом 19 преобразователя 24 разности давлений в пьезометрических трубках в пропорциональный электрический сигнал, а выходной штуцер 20 пьезометрической трубки 2 через второе инерционное звено (дроссель 21 и емкость 22) связан с отрицательным глухим входом 23 преобразователя 24. Выходной электрический сигнал 25 преобразователя 24 является выходным устройством.

Устройство для измерения плотности работает следующим образом.

При включении источника сжатого воздуха 5 нормально закрытые клапаны 8 и 9 открываются и давлением питания от источника 5 через пневмоклапаны 8 и 9 и постоянные дроссели 10 и 11 подводится к входным штуцерам 12 и 13 пьезометрических трубок 1 и 2. При этом на положительном (19) и отрицательном (23) входах преобразователя 24 создаются избыточные давления P₁ = ρgH₁ и P₂ = ρgH₂, где ρ - плотность жидкости, g - ускорение силы тяжести, H₁ и H₂ - глубины погружения пьезометрических трубок под уровень жидкости. Разность давлений на входах преобразователя ΔP = P₁ - P₂ = ρg(H₁ - H₂) = gρd ( где d=H₁-H₂=const - постоянная величина) пропорциональна измеряемой плотности ρ. Следовательно, выходной электрический сигнал преобразователя 5 также пропорционален плотности ρ. Контроль уровня в емкости производится путем измерения глубины погружения H₁ пьезометрической трубки 1 под уровень жидкости. Для этого отрицательный вход 23 преобразователя 24 сообщается с атмосферой, а выходной штуцер 20 пьезометрической трубки 2 заглушается. При измерении уровня значение величины H₁ = P₁ρg, при известной величине плотности ρ, преобразуется в пропорциональный электрический сигнал, который считывается с выхода 25 преобразователя 24.

Инерционные звенья (поз. 17 - 18 и 21 - 22) выполняют функцию сглаживания пульсаций давлений в пьезометрических трубках 1 и 2, возникающих вследствие отделения пузырей воздуха от нижних торцевых кромок наконечников 3 и 4.

Наличие на погруженных в жидкость концах пьезометрических трубок наконечников с антиадгезионным покрытием позволяет повысить точность измерения и надежность устройства за счет исключения налипания частиц жидкости на торцевые кромки пьезометрических трубок.

Таким образом, в описанном устройстве на основе предложенного технического решения может быть обеспечено надежное измерение плотности и уровня жидких сред с достаточно высокой точностью.

Формула изобретения

Устройство для измерения плотности жидких сред, содержащее источник сжатого воздуха, две вертикально установленные в емкости с контролируемой жидкостью пьезометрические трубки, одни концы которых погружены в жидкость на различную глубину, и преобразователь разности давлений в пьезометрических трубках в пропорциональный электрический сигнал, отличающееся тем, что погруженные в жидкость концы пьезометрических трубок оснащены наконечниками с антиадгезионным покрытием, выходной канал источника сжатого воздуха через соответствующий нормально закрытый пневмоклапан и постоянный дроссель соединен с входным штуцером непогруженного конца соответствующей пьезометрической трубки и с каналом управления соответствующего пневмоклапана, выходные штуцеры пьезометрических трубок, через первое и второе инерционные звенья соединены с глухими входами указанного преобразователя, а выход преобразователя является выходом устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1