Ареометр для жидких сред

 

H H E (iti 735965

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскин

Социапистическин

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Зая влено 30. 11.77(21) 2548739/18-25 (51)М. Кд.

601 Й 9/ 12 с присоеединением заявки № ./ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР

Опубликовано 25.05.80. Бюллетень № 19 но делам изобретений н открытий (53) УДК 532.14 (088.8) Дата опубликования описания 28.05.80 (?2) Автор изобретения

Я. И. Ройтман (?1) Заявитель (54) APEOMETP ДЛЯ ЖИДКИХ СРЕД

Изобретение относится к устройствам1 для измерения плотности жидкостей и концентрапии растворов.

Известен ареометр, представляющий 6oR стеклянный поплавок, выполненный в виде трубки с делениями и грузом внизу Щ, Этот ареометр можно применить для измерения только одного диапазона измеряемых птютностей.

Известен ареометр для измерения плотто

° ности и концентрации растворов, который представляет собой симметричное относительно продольной оси удлиненное тело, сост оятцее из полого корпуса пилиндри15 ческой или веретенообразной формы и приI паянного к нему в верхней части стержня.

Стержень выполнен в виде тонкостенной цилиндрической трубки круглого сечения с запаяным концом. Нижняя часть ареометра заполнена балластом, который неподвижно закреплен при помощи связующего вещества. Балласт предназначен для понижения центра тяжести ареометра, 2 чтобы последний при погружении в жидкость плавал в строго вертикальном положении и находился при этом в устойчивом равновесии $2j.

Однако этим ареометром нельзя измерить плотность жидкости в любом диапазоне ее изменения.

Для расширения диапазона измерения поплавок выполнен в виде двух полых цилиндров, скрепленных один в другом с помощью винта с двумя плоскими. шайбами, одна из которых закреплена во внутреннем цилиндре, а другая — в наружном цилиндре, соединенном резьбой со стержнем, при этом грузовая камера снабжена дополнительной полостью для сменных грузов. Кроме того, наружный цилиндр выполнен с окном со шкалой из прозрачного материала, а стержень может быть выполнен с полостью для размещения груза, уравновешивающего массу стержня.

На чертеже изображеп предлагаемый ареометр в разрезе, общий вид.

5965 ф

I ния рисок требуемых значений акал

7и9.

Пример. При конструировании ареометра необходимые параметры (объем, массу, диапазон и точность измерения) рассчитывают по известным о

25 зо

3 73

Он имеет камеру l, внутри которой помещается дополнительный сменный груз 2 и балласт 3, которые пожимаются ко дну камеры при помощи крышки 4 со шлицем, ввинчиваемый с помощью отвертки во внутреннюю резьбу камеры 1.

Камера с помощью резьбы соединяется с полым наружным цилиндром 5., в верхней части которого выполнено окно 6 из прозрачного материала, имеющее шкалу 7 из трех рисок, расстояние между которыми равно 1 мм. По внутренней поверхности цилиндра 5 установлен внутренний цилиндр 8, на наружней поверхности которого также нанесена шкала 9. Шкалы 7 и 9 служат для определения величины выдвижения внутреннего цилийдра из наружнего путем совмещения рисок шкалы 9 со средней риской шкалы 7. В верхней части цилиндра 8 имеется резьбовое отверстие, в которое ввинчивается измерительный стержень 10 с утолщенной нижней частью и со шкалой 11 погружения. Внутри утолщения стержня 10 имеется камера для размещения груза 12, закрываемая крышкой 13. Груз 12 служит для уравновешивания массы стержня

10 с массой стержней другого диаметра.

К ареометру прилагается набор измерительных стержней разного диаметра, с помощью которых измеряют с требуемой точностью плотность различных жидкостей и концентрацию растворов.

Во внутренней полости цилиндров 5 и 8 помещается резьбовой винт 14, обеспечивающий перемещение внутреннего цилиндра 8 вдоль оси наружного цилиндра 5. На одном конце винта имеется цилиндрическая головка, в торец которой упирается пластина 15, прижатая зашплинтованной шайбой 16. Посадочное место винта 14 в месте соединения с пластиной 15 резьбы не имеет. Концы пластины 15 запрессованы в нижнюю часть цилиндра 5. Концы второй пластины 17 эапрессованы в нижнюю часть цилиндра 8.

На втором торце винта 14 выполнен паз под отверстия и с этой стороны на винте установлена зашплинтованная шайба 18, предохраняющая при работе отвертку от соскальзывания со шлица. Для выдвижения внутреннего цилиндра из наружного выворачивают измерительный стержень 10 и через отверстие в верхней части цилиндра 8 вводят в шпиц винта 14 отвертку. Вращением отвертки по часовой или против часовой стрелки цилиндр 8 опускается или поднимается до, совпадеформулам, вытекающим из закона Архимеда

Если максимальный объем ареометра с учетом объема утолщения измерительного стержня 10 равен 30 см, a его масса .3 равна 19,5 г,(в случае, когда цилиндр 8 выдвинут из цилиндра 5 до предела, т.е. до деления "40 шкалы 9), плотность жидкости при погружении ареометра до деления О" на измерительном . стержне

10 равна 19,5 r на 30 см и равна з

0,65 г/см . Если минимальный объем

5 ареометра (в случае, когда цилиндр 8 до предела задвинут в цилиндр 5, что соответствует совпадению риска "О" на шкале 9 со средней риской шкалы 7) равен 20 см, плотность, соответствующая этому объему при погружении ареометра до деления "О на измерительном стержне, равна 19 5 r на 20 см и равна 0,975 г/см

Для измерения плотности, большей приведенной в примере, масса ареометра i должна быть 0,975 г/см на 30 см и равна 29,25 г. Тогда для уравновешивания массы ареометра в камеру 1 добавляют дополнительный груз, равный

9, (5 r (что следует из расчета 29,25 r

19,5 г — 9,75 г). При массе арео- метра 29,25 г пределы измерения плотности будут от 0,975 r на 1 см до

29,25 r на 20 см и равна 1,462 г/см. 3

Пля измерения еще большей плотности масса ареометра должна быть соответственно увеличена, aименно: :1,,462 г/см

3 на 30 см и равна 43,86г, т.е. в каме3 ру 1 необходимо добавить груз, равный

43,86 r — 29,25 г — 14,61 г. Таким образом, при массе ареометра 43,86 г пределы измерения плотности будут от

1,462 до 2,193 г/см (43,86 r на

20 см ) при этом данная плотность—

5 верхний предел измерения ареометра .

Точность измерения плотности рассчитывается сл будующим образом.

Принимаем плошадь сечения измерительного стержня 10 равной 20 мм

На его шкале имеется 50 миллиметровых делений. Тогда его объем будет равен 20х50 "1000 мм = 1> см . Это . значит, что с помощью данного стержня, когда он погружен в жидкое гь до деления 50 можно измерить плот5 ность от 0,65 г/см до 0,639 г/см б 3 (те. 19 5 r: 3O см 1 см ) и цена одного деления стержня при этом будет равна (0,650 — 0,629): 50 =

735965 б

=0,00042 г/см . При расчете цены деле ния для другого диапазона плотностей можно пользоваться этим же способом, применяя спеп иальную таблицу (см. табл. 1 ) ..

Табл ица 1 всех значений массы и объемов ареометра, рассчитываются по правилам, описанным выше. На основании этих правил

25 расчета все значения массы и объема сведены в таблицу 2. При ее составлении принято, что площади сечения выдвижного цилиндра 8 и измерительного стержня 10 равны соответственно 2,0 и 0,2 см, а масса всего ареометра

2 равна 29,25 г. Например, высота выдвижения цилиндра 8 равна 30 мм, объем ареометра без измерительного стержня равен 20 см + 2 см х 3 см = 26 смс ; з г а с учетом объема стержня 10-26 см +

35 б- з

+ 1 см = 27 см . При этих параметрах ареометр обеспечивает. измерение плотности от 29,25 r на 27 см и равную

1,0833 г/см до 29,25 г на 26 см и

4g: равную 1,125 г/см. Расчет плотности в в зависимости от величины Ь производится следующим образом. Например, H--20 мм, h = 4 мм. По табл. 1 в строке Н=20 мм находим величину К.4 =

4 =0,00392 г/см . Путем вычитания от величины значения K 4, т.е.

=1,2187 г/см — 0,0039 г/см

Л

=1,2148 г/см . Именно это значение и заносится в таблицу 2 на пересечении строк "20 и "4" и т.д, лица2 где — высота выдвижения цилиндра 8 из цилиндра 5, мм; — глубина погружения измерительного . стержня 10,мм;

-максимальная и минимальная плотности жидкости, измеряемые при .высоте Н, г/см

3. — разность максимальной и минимальной плотностей г/см";

У акс Р ин

Р Риакс Рмин

hP

-средняя цена одного деления данного измеритель3 ного стержня, г/см; — изменение величины плотности в

3 т г/см, соответствующее одному, двум, трем и любому числу "n < делений на данном измерительном стержне.

6 i,Ê 2, К-3, К и

Величина плотностей для всех делений.измерительного стержня 10 и для

Таб

Глубина погружения измерительного стержня, мм

Высота выдвижения цилиндра, мл

1 2 3

1,3614 1,2707 1,3596 1,3578 1,3560 1,3548

1,2187 1,1700 1,2177 1,2167 1,2158 1,2348

20

1 2142 1 1233 1,,1225 112).7

,1250 1 0833

10 1,3614 1,2707 0,0907 0,00181 0,00362 0,00543 0,00724 ... 0,00181

20 1,2187 1,1700 0,0488 0,00098 0,00196 0,00294 0,00392 ... 0,00098

30 1, 1250 1,0833 0,0417 0,00083 0,00166 0,00249 0,00332 ... 0,00083

735965, 8 находится точная искомая плотность— 1,2148 г/см . Поправка на капиллярность и температуру жидкости рассчитывается по известным правилам. По окончании работы ареометр промывается, высушивается, от него отвинчивается измерительный стержень 10 и камера 1,а цилиндр 8 выдвигается иэ цилиндра 5 до последнего деления (по чертежу—

iо деление -40 ) 7

Для массы ареометра 19,5 r u

43,86 r составляются аналогичные таблицы, в которых указываются плотности, соответствующие всем возможным значением "Н и всем делениям измерительного стержня. Если к ареометру прикладывается несколько измерительных стержней разного сечения, для каждого из них составляются отдельные таб° лицы. Таблицы концентрации ингредиентов в растворах рассчитывают по известным правилам, исходя из. плотности этих растворов.

Работа с ареометром осуществляется следующим, образом.

С помощью любого ареометра или денсиметра предварительно определяются плотность с точностью 0,01-0,03r/cM.

К примеру, измеренная приблизительно плотность равна 1,19 г/см . По табл. 2

3 в столбце между "0 и 50" находится

l высота Н, соответстврощая высоте плотности 1,19 г/см и равная 20 мм.

От цилиндра.5 отвинчивается камера 1, . йэ нее с помощью отвертки снимается крышка 4 и в камеру устанавливается груз массой 9,75 r. Гфуэ прижимается крышкой 4 и камера соединяется с цилиндром 5. Затем, отвинчивается измерительный стержень 10 и B отверстие внутреннего цилиндра вводится отвертка до упора в шлиц винта 14. Вращением в нужную сторону с одновременным придерживающим ареометра за цилиндр 5 обеспечивается совпадение деления 20 шкалы 9 со средней риской шкалы 7.

После этого отвертка извлекается из шлица и измерительный стержень 10 привийчивается.к цилиндру 8. По известным правилам ареометр опускается в измеряемую жидкость и по шкале 11 измерительного стержня замечается глубина погружения. Предположим, что в данном случае она равна 4 мм. Ло табл.2 на пересечении строк "20" и 4

Формула изобретения

I5 Ар@ометр для жидких сред, содержащий поплавок с грузовой камерой и стержнем, на котором нанесена шкала для

1 отсчета плотности среды, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расшире20 ния диапазона измерения, поплавок выполнен в виде двух полых цилиндров, скрепленных один в другом с помощью винта с двумя плоскими шайбами, одна иэ которых закреплена во внутреннем

II

25 цилиндре, а другая — в наружном цилиндре, соединенном резьбой со стержнем, при этом грузовая камера снабжена дополнительной полостью для сменных гру зов. зо 2. Ареометр поп. 1,о тлич аюшийся тем, что наружный цилиндр выполнен с окном со шкалой из прозрачного материала.

3. Ареометр по п. 1, о т л и ч а ю95 la и и с я тем что стержень выполнен с полостью для размещения груза, уравновешивающего массу стержня.

Источники информации, щ 1. Кивилис С. С. Техника измерения плотности жидкостей и твердых тел, М., Стандартгиз, 1959, с. 34-35.

2. Мивилис С. С. Техника измерения плотности жидкостей и твердых тел, М., 45 Стандартгиз, 1959, с. 35 (прототип) .