Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ - Патент РФ 2117928
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Сущность изобретения: устройство содержит расположенные на разных уровнях в контролируемой среде герметичные камеры, одна стенка которых выполнена в виде эластичной мембраны. К герметичным камерам через гибкие соединительные трубки подключен общий измеритель с датчиком измерителя и регистратором. Герметичные камеры и их соединительные трубки заполнены несмешивающимися рабочими средствами. Измеритель выполнен в виде измерительной трубки с находящимся внутри нее поплавком. Измерительная трубка установлена вне контролируемой среды на вертикальной мерной рейке с нанесенными на ней делениями, шаг которых совпадает с шагом делений на измерительной трубке. Условная плотность поплавка составляет полусумму плотностей двух несмешивающихся рабочих сред, заполняющих герметичные камеры, соединительные трубки и измерительную трубку. Устройство имеет высокую точность измерений за счет повышения чувствительности в требуемом диапазоне, а также позволяет упростить процесс перенастройки прибора на необходимый диапазон измерения путем вертикального перемещения измерительной трубки по мерной рейке. 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2117928
Класс(ы) патента: G01N9/26
Номер заявки: 96100930/25
Дата подачи заявки: 16.01.1996
Дата публикации: 20.08.1998
Заявитель(и): Товарищество с ограниченной ответственностью Научно- технический центр "Эксперимент-ВНИИТФ"
Автор(ы): Ивашин А.Ф.; Полуянов В.А.; Соболев М.Д.
Патентообладатель(и): Товарищество с ограниченной ответственностью Научно- технический центр "Эксперимент-ВНИИТФ"
Описание изобретения: Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения плотности различного рода суспензий гидростатическим методом с помощью пьезометрического прибора.
Известны устройства для измерения плотности суспензий [1], в основе которых используется принцип уравновешивания веса столба суспензии определенной высоты и давления воздуха, подаваемого в пьезотрубки из коллектора.
Эти устройства содержат коллектор, пьезотрубки, пневматические сопротивления. При изменении плотности суспензии изменяется сопротивление пьезотрубок, вызывая уменьшение или увеличение расхода воздуха, протекаемого по пьезотрубкам. Разность давлений измеряется дифманометром, а автоматическая следящая система путем изменения сопротивления уменьшает или увеличивает расход воздуха до тех пор, пока разность давления в камерах дифманометра не станет равна нулю.
Недостатком подобных устройств является сравнительно узкий диапазон измерения из-за недостаточной помехоустойчивости к воздействию внешних факторов, например, внешнего давления.
Ближайшим техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является "Устройство для измерения плотности" [2].
Данное устройство содержит расположенные на разных уровнях в контролируемой среде герметичные камеры, одна стенка у которых выполнена в виде эластичной мембраны, общий измеритель, соединительные трубки, датчик измерителя и регистратор.
Задачей настоящего изобретения является повышение точности за счет повышения чувствительности в требуемом диапазоне и упрощение процесса перенастройки на требуемый диапазон.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения плотности, содержащем расположенные на разных уровнях в контролируемой среде герметичные камеры, одна стенка у которых выполнена в виде эластичной мембраны, общий измеритель, подключенный через соединительные трубки к герметичным камерам, датчик измерителя и регистратор, герметичные камеры и их соединительные трубки заполнены несмешивающимися рабочими средами, соединительные трубки выполнены гибкими, измеритель выполнен в виде измерительной трубки с находящимся внутри нее на границе несмешивающихся сред поплавком и установленной вне контролируемой среды на вертикальной мерной рейке с нанесенными на ней делениями, шаг которых совпадает с шагом делений на измерительной трубке, а условная плотность поплавка составляет полусумму плотностей двух несмешивающихся рабочих сред, заполняющих герметичные камеры, соединительные трубки и измерительную трубку.
Достижимость технического результата обусловлена тем, что устройство позволяет повысить чувствительность за счет заполнения верхней герметичной камеры и ее соединительной трубки до поплавка более легкой жидкостью, не смешивающейся со второй, более тяжелой жидкостью, заполняющей нижнюю герметичную камеру, ее соединительную трубку до поплавка; легко перенастраивать прибор на требуемый диапазон измерения плотности исследуемой суспензии путем простого перемещения измерительной трубки вверх и вниз по мерной рейке, при этом перемещение вниз понижает минимальный предел контролируемой плотности, а перемещение вверх - соответственно его повышает.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено заявляемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - схема принципа работы устройства; на фиг. 3 - график зависимости перемещения поплавка от плотности контролируемой суспензии.
Устройство измерения плотности содержит герметичные камеры 1 и 2 с эластичными мембранами 3 и 4, отделяющими камеры 1 и 2 от исследуемой суспензии 5, датчик 6, регистратор 7. Устройство снабжено гибкими соединительными трубками 8 и 9, измерительной трубкой 10, содержащей поплавок 11. Герметичные камеры 1 и 2, предварительно заполненные несмешивающимися рабочими средами 12 и 13 соответственно, подсоединены с помощью гибких трубок 8 и 9 к измерительной трубке 10, расположенной вне исследуемой суспензии 5 и закрепленной на вертикальной мерной рейке 14, на которой нанесены деления с шагом, совпадающим с шагом делений на измерительной трубке 10. Условная плотность поплавка 11

где
Q1 и Q2 - плотность несмешивающихся рабочих сред 12 и 13.
Для пояснения принципа действия и порядка работы заявляемого устройства необходимо обратиться к решению соответствующих уровней гидростатики в соответствующих гибких трубках 8 и 9, соединяющих герметичные камеры 1 и 2 (фиг. 2). Обозначим:
h - база измерений, м;
Δh - величина погружения первой (нулевой) герметичной камеры 1;
h1 - расстояние по вертикали от нулевой линии до нижнего среза измерительной трубки 10;
h2 - расстояние по вертикали от уровня исследуемой суспензии 5 до верхнего среза измерительной трубки 10;
Δh1 - превышение верхнего перегиба шланга 9 герметичной камеры 2 над уровнем исследуемой суспензии 5;
X - искомая величина, расстояние по вертикали от нулевой линии до границы раздела несмешивающихся рабочих сред 12 и 13, т.е. поплавка 11;
Qx, Q1, Q2 - соответственно плотности исследуемой суспензии 5 и несмешивающихся рабочих сред 12 и 13, кг/м3;
l - длина измерительной трубки 1, м;
Pв - внешнее давление, Па.
Уравнение гидростатического равновесия соответствующих столбов несмешивающихся сред по отношению к давлению на среде герметичной камеры 2 запишется в следующем виде:

Учитывая, что l = h2+Δh+h+h1, и, произведя соответствующие сокращения, получим
h · Qx = (Q1 - Q2) · X + Q2 · h.
Откуда

В результате имеет линейную зависимость перемещений X от значения плотности исследуемой суспензии Qx, представленную на фиг. 3 прямой А, и независимость перемещения от влияния внешнего давления. При этом чувствительность устройства определяется тангенсом угла наклона прямой А, т.е. первой производной функции X = X(Qx), обозначаемой через K.

Если в качестве искомого принять Qx, получим из (2)

Полученные зависимости (2), (3) и (4) позволяют выявить преимущества данного устройства.
Расширение пределов измерения плотности исследуемой суспензии Qx требуют существенного увеличения размеров измерительной трубки (а следовательно, и габаритов всего устройства) из-за многократного повышения чувствительности K.
Однако, как видно из приведенных чертежей фиг. 2 и 3, пределы измерения Qx можно легко менять простым перемещением по вертикали измерительной трубки.
Длина измерительной трубки l определяет диапазон измерения в каждом конкретном случае ее фиксации на мерной рейке. При этом справедливы следующие соотношения:

где

Формула расчета плотности исследуемой суспензии путем подсчета числа импульсов N, равных числу секций измерительной катушки от "нулевой" до экранированной короткозамкнутым витком поплавка, имеет вид (6):

где
L - межкатушечный шаг, равный шагу делений на измерительной трубке и мерной рейке.
Из формулы (6) вытекает еще одно важное преимущество данного устройства: поочередно помещая герметичные камеры в рабочие среды (жидкости) с плотностями Q2 и Q1, можно легко получить метки (положение поплавка в измерительной трубке), соответствующие нулевому и рабочему уровню камер, что фактически служит основой градуировки и поверки измерительного тракта.
Таким образом, процесс перенастройки пределов измерения заявленного устройства заключается в простом перемещении измерительной трубки по вертикали мерной рейки.
Проиллюстрируем сказанное на конкретном примере (фиг. 3). Зависимость X = X (Qx), представленная прямой А, рассчитана для случая, когда Q1 = 1000 кг/м3; Q2 = 800 кг/м3; h = 0,5 м.
Для длины измерительной трубки l = 0,25 м получим в соответствии с (5) следующий диапазон измерения плотности

Это относится небольшой диапазон измерений можно легко перестроить на любые интересующие пределы.
В частности, размеров начало измерительной трубки на уровне верхней герметичной камеры, когда Qx min = Q1, получим пределы измерения от Qx min = 1000 кг/м3 до Qx max = 1100 кг/м3.
Опустив измерительную трубку вниз на 1 м, получим пределы плотности от 600 кг/м3 до 700 кг/м3. И напротив, подняв пьезотрубку вверх на 1 м, получим диапазон плотности исследуемой суспензии от 1400 кг/м3 до 1500 кг/м3.
Измерительная трубка, закрепленная на мерной рейке, может быть расположена вблизи исследуемой суспензии или на некотором расстоянии от нее, в зависимости от удобства эксплуатации или особенностей технологической линии.
Изменять пределы и диапазон измерения плотности исследуемой суспензии можно изменяя плотности несмешивающихся сред. Так в конкретном случае такими средами были выбраны вода и воздух, плотность которого ≈ в 1000 раз меньше плотности воды, т.е. Q2 ≈ 0 (практически). Этот случай изображен на фиг. 3 прямой Б и, естественно, имеет впятеро меньшую чувствительность и впятеро больший диапазон измерения плотности.
Таким образом, данное устройство позволяет повысить точность за счет повышения чувствительности в требуемом диапазоне, упростить процесс перенастройки прибора на необходимый диапазон измерения путем вертикального перемещения измерительной трубки по мерной рейке.
Формула изобретения: Устройство для измерения плотности, содержащее расположенные на разных уровнях в контролируемой среде герметичные камеры, одна стенка у которых выполнена в виде эластичной мембраны, общий измеритель, подключенный через соединительные трубки к герметичным камерам, датчики измерителя, регистратор, отличающееся тем, что герметичные камеры и их соединительные трубки заполнены несмешивающимися рабочими средами, соединительные трубки выполнены гибкими, измеритель выполнен в виде измерительной трубки с находящимся внутри нее поплавком и установленной вне контролируемой среды на вертикальной мерной рейке с нанесенными на ней делениями, шаг которых совпадает с шагом делений на измерительной трубке, а условная плотность поплавка составляет полусумму плотностей двух несмешивающихся рабочих сред, заполняющих герметичные камеры, соединительные трубки и измерительную трубку.