Поплавковый плотномер жидкости

 

1 т о

43 1

Оп ИСАНЙЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii)765?05

Союз Советския

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (5()M. Кл.

G 01 N 9/12 (22) Заявлено 07.06.78 (2 l ) 2625376/18-25 с п рис оели нен кем заявки ЭЙ

Гасударственный комнтет

СССР ао ленам наабретекнй и аптрмтяй (28) Приоритет.

ОпУбликовано 23.09.80. Бюллетень Щ 35

Рз) ЮК 532.14 (088.8) Дата опубликования описания 05.11.80 (72) Авторы изобретения

И. П. Гннбин, В. И.-Глыбин и А. А. Скавронский

Киевский технологический институт пищевой промышленности (7I) Заявитель (54) ПОПЛАВКОВЫЙ ПЛОГНОМЕР ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к приборам для измерения и регулирования плотности жидсих сред. . Известен поплавковый плотномер жидкости с тонущими поплавками, изменения видимого веса которых при изменении плотности жидкости уравновешиваются тем или другим противодействукнцим устройством, например спиральной пружиной, уравновешивающим грузом рычажных весов, силовыми преобразователями ГСП и другими (1J.

Однако он не обладает линейным выходным сигналом.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является поплавковый плотномер жидкости с переменным плечом противо15 действующего груза (2}. Этот плотномер состоит из поплавка, погруженного в жидкость и подвешжного к поверхности вращающегося барабана, и груза подвешенного к устройству„с переменным эвольвентньтм плечом, концентрически прикрепленным к боковой поверхности барабана.

При изменении плотности контролируемой жидкости изменяется выталкивающее усилие поплавка, а следовательно, видимый вес поплавка, в результате чего барабан и эвольвентное устройство поворачивается до тех пор, пока не будут уравновешены противодействующим моментом, создаваемым грузом.

При повороте барабана и эвольвентного устройства изменяется радиус 2 навивки троса груза, т. е. изменяется плечо эвольвенты, на которое действует груз.

Известный прибор имеет неравномерную шка-. лу за счет неравномерного распределения массы эвольвентного устройства между поплавком и грузом, причем неравномерность изменяется при вращении барабана и эвольвентного устройства.

Целью изобретения является повышение точности и чувствительности измерений. Достигается это тем, что профилированный элемент выполнен в виде кулачка, размещенного на одном валу с диском, при этом в диске выполнено) отверстие геометрия которого идентична геометрии кулачка, а расстояние между диском и кулачком равно или больше их тапцины.

На фиг. 1 показан продольный разрез поплавкового плотномера жидкости и положение его

3 подвижных элементов при минимальном значении плотности контролируемой жидкости; на фиг. 2 показан план поплавкового плотномера жидкости и положение его подвижных элементов при минимальном значении плотности

S контролируемой жидкости; на фиг. 3 и 4 показаны соответственно продольный разрез и план поплавкового плотномера жидкости и положение его подвижных частей при максимальном значении плотности контролируемой жидкости; на фиг. 5 — разрез А-А на фиг, 2; на фиг. 6 показана шкала, поясняющая методику построения лекала.

Поплавковый плотномер жидкости состоит иэ поплавка 1 (см. фиг. 1и 2), подвешенного на тросе

2 к вращающемуся на оси 3 диску 4, на круглой поверхности которого имеется канавка 5 для закрепления и навивки троса. На диске нанесена служебная шкала 6 плотномера и вторая шкала

7 на поверхности барабана 8, прикреплешгого

20 к диску 4. Вверху вращающихся шкал 6 и 7 находится неподвижный указатель 9. На оси 3 рядом с диском 4 на расстоянии, равном толщине или больше толщины диска закреплено сплошт»ое лекало 10 с линейной зависимостью профиля кривизны и канавкой 11 на эвольвентной поверхности для закрепления и навивки троса 12 груза 13.

На поверхности диска 4, изготовленного из того же листового материала, что и лекало 10, вырезано лекальное отверстие с такими же размерами профиля кривизны и толщины, как

30 лекало груза, и концентрично расположено точно против лекала так, что диск 4 с лекальным отверстием и лекало 10 составляют вместе полный круглый диск.

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

Ротор конденсатора дистанционного емкостного преобразователя состоит из двух равных, 4п но противоположных и электрически изолированных одна от другой частей (половин) 14 и

15, каждая из которых состоит иэ одинакового количества пластин в виде одинаковых и равных половина круга, закрепленных на оси 3 так, что. одна половина. ротора 14 расположена справа; а вторая половина 15 — слева оси 3 так, что пластины правых 14 и левых 15 половин ротора вместе составляют полные диски с равномерным распределением массы относительно оси вращения и обладают такой же балансировкой и уравновешенностью, как сплошные диски. Статор конденсатора дистанционного емкостного преобразователя состоит также иэ двух равных половин, одна из которых 16 расположена против:праной I части 14 ротора, а вторая 17 — против левой части 15 ротора. Равные половины crampa закреплены на корпусе плотномера. Ось 3 находится на двух шарикоподшипниках 18 и 19. Поплавок

4. находится в сосуде 20, через который непрерывно протекает контролируемая жидкость.

Емкостной дифференциальнь»й преобразователь плотномера дифференциально включен либо в индуктивно-емкостный мост электронного индикатора уровня типа ЭИУ-2, либо в рабочую и компенсационную схемы удвоения напряжения емкостного уровнемера, к выходу которых включен вторичный прибор, например, типа электронного автоматического потенциометра или милливольтметра магнитоэлектрической системы (схемы ЭИУ-2 и емкостиого уровнемера и вторичных приборов на чертеже не показаны) .

Известно, что для поплавка, погруженного в жидкость, справедливо следующее уравнение

- =пв a< Р» Ь. () где ITl — масса гирь, уравНовешивающих поплавок в жидкости;

pl — масса гирь, уравновешивающих поплавок при взвешивании в воздухе;

V — объем поплавка при температуре изПт. мерения;

0 — плотность контролируемой жидкости при температуре измерения.

Поплавковый плотномер жидкости работает следующим образом. При изменении плотности контролируемой жидкости изменяется )Ч,, (видимый вес поплавка), в результате чего изменяется момент поплавка М„, поворачивающий ось плотномера до тех пор, пока не будет уравновешен противодействующим моментом М, создаваемым массой груза в воздухе fp

Уравнение равновесия

М.= hhг (2) т „Д = I%1 .RA (3) где R — радиус диска (плечо постоянной величины), через который действует поплавок, погружен»ый в жидкость, на ось плотномера;

R < — радиус лекала (переменное плечо),. через который действует груз иа ocb поплавка.

Подставив в уравнение (3) значение щ„,» иэ уравнения (1), после образования получим

+иЬ Д ®ге А (4) м

Для конкретной конструкции поплавкового плотномера величины щ„, R и Ч1 являются постоянными, следовательно

Рц = (В<) (5) т.е. при изменении плотности контролируемой жидкости изменяется радиус навивки троса на

765705

50 эвольвентной поверхности лекала, т. е. изменяется длина плеча, на которое действует масса груза — ось плотномера поворачивается на определенный угол. Угол поворота оси линейно, зависит от плотности жидкости. На неподвижном корпусе плотномера закреплена стрелка 9, показывающая значение плотности на вращающихся шкалах 6 и 7. Кроме того, показания плотномера передаются вторичному прибору при помощи емкостного дистанционного преобразователя, из- 10 менение емкости которого также нропорционально углу поворота оси и плотности жидкости.

Так, например, при увеличении плотности жидкости ось 3 поворачивается по направлению часовой стрелки, пластины левой половины 15 ротора конденсатора входят в зазоры между пластинами статора 17 — емкость увеличивается, а пластины правой части 14 ротора выходят из зазоров пластин статора 16 — емкость уменьшается. 20

Так как левая и правая половины конденсаторного преобразователя включены дифференциально в смежные плечи моста электрического измерения уровня типа ЭИУ-2 или в рабочую и компенсационные схемы уровня напряжения емкостного уровнамера, чувствительность дистанционной передачи в два раза увеличивается по сравнению с прямым включением емкости кон» денсатора.

Методйка построения профиля лекала с линеи.— ной зависимостью:

1. В масштабе 1:1 начертить окружность диска.

2. Разделить линиями площадь диска не менее, чем на 12 равных секторов (чем больше

35 равных секторов, тем точнее можно начертить профиль лекала с линейной зависимостью). Присвоить номера секторам римскими цифрами, а лучи секторов обозначить арабскими от 0 до

11 (см. фиг. 6).

3; Отметить на окружности диска начало и . конец шкалы.

Ясли угол между началом и концом шкалы равен 300, то начало шкалы будет на 11-и луче

Х1 сектора, а конец шкалы на 1-м луче 11 сек45 тора.

4. Разность между радиусом лекала R у начала я шкалы и концом шкалы R делим на количество секторов шкалы и.

В нашем примере и

1 л 60-!2

r — — 48 мм

На величину r необходимо постепенно уменьшать длину смежного луча по убывающему направлению.

Концы уменьшенных лучей будут расположе ны на кривой лекала.

Результаты вычислений приведены в таблице.

Радиус лекала на этом луче

Номер луча

ll

8

6

4

60,0

55,2

50,4

45,6

40,8

36,0

31,2

24,4

21,6

16,8

12,0

5. Нанести на лучи диска концы радиусов. лакала, т. е. отметить точками длину радиусов лекала и соединить эти точки плавной линией.

6. На нулевом луче нанести (поставить) точки конца и начала лекала. Точка начала лекала расположена на расстоянии, равном R<+r, а точка конца лекала — на расстоянии R<>.

В нашем примере RA+ г = 60+4,8 = 64,8 мм

Ял г 12 4 8 7,2 MM

7. На поверхность лекала наносят метки начала и конца рабочей части лекала. Эти метки должны быть расположены против начала и конца шкалы.

Точность измерения плотномера, настроенного на диапазон измерения плотности растворов поваренной соли ото „, = 1,16 г/см до

$yg = 1,21 г/смз, достигает величины

Ю,0005 г/смэ.

Формула изобретения

Поплавковый плотномер жидкости, содержащий тонущий в жидкости поплавок, установленный на валу диск, и устройство для уравновешивания поплавка с профилированным элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности измерений, профилированный элемент выполнен в виде кулачка, размещенного на одном валу с диском, при этом в диске выполнено отверстие, геометрия которого идентична геомет+ рии кулачка, а расстояние между диском и кулачком равно или больше их толщины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l, Глыбин И. П. Автоматические плотноя меры и концентратомеры в пищевой промышленности",Киев, Техника",1975, с. 46.

2. Патент Франции N 158577, кл. 6 01 и 9/12, 1968 (прототип).... ° ° k !

° .

° ° .

°, .у,й

° °

° °, 765705

Составитель Л. Свешникова

Техред E. Гаврилешко

Корректор С. Шекмар

Редактор М. Стрельникова

Подписное

Филиал .ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Заказ 8913/67 Тираж 1019

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий

113035, Москва, Ж-35, Раушская нзб., д. 4/5