SU1136063A2 - Поплавковый плотномер жидкости - Google Patents

Abstract

ПСЯПАВКОВШ ШЮТНОШ ЖИДКОСТИ по авт.св. 9 765705, отличающийс  то, что, с целые повышени  точности измерений, ось профилированного элемента, проход ща  через средние по величине ради .усы эвольвент, расположена по от ношению к -вертикальной оси поплавка под углом 15-30°, а втора  его ось перпендикул рна первой. 5 :о э о Эд :о

Description

I11

Изобретение относитс  к области исследовани  свойств веществ, а именно плотности жидкости, и может быть использовано при измерении плотности сред в пищевой и других отрасл х промышленности.

По основному авт.св. № 765705 известен поплавковый плотномер, содержащий тонущий в жидкости поплавок , установленный на валу диск и устройство уравновешивани  поплавка с профилированным элементом в виде кулачка, расположенньм на одном валу с диском, при этом в диске выполнено отверстие, геометри  которого идентична геометрии кулачк1а, а рассто ние между диском и кулачко равно или больше их толщины.

При изменении плотности контролируемой жидкости измен етс  выталкиЕ ающее усилие поплавка, а следовательно , его видимый вес, в результате чего диск и эвольвентный кулачок поворачиваютс  до тех пор, пока не будут уравновешены проТиврдействующим моментом, создаваемым грузом.

При повороте диска и эвольвентного кулачка измен етс  радиус навивки троса груза, т,е, измен етс  плечо эвольвенты, на которое действует груз LlJ .

Недостатком данного плотномера  вл етс  невысока  точность измерени  за счет неравномерности шкалы ввиду того, что плечо у1 авновешивающего груза измен етс  по закону, отличному от закона эвольвентного профил  кулачка, так как трос уравновешивающего груза находитс  не в точке, расположенной на горизонтальной оси кулачка, а в точках, наход щихс  на некотором рассто нии ниже горизонтальной оси.

Цель изобретени  - повышение точ ности измерений.

Цель достигаетс  тем, что в поплавковом плотномере жидкости ось профилированного элемента, проход ,ща  через средние по величине радиусы эвольвент, расположена по отношению к вертикальной оси поплавка под углом 15-30°, а втора  его ось перпендикул рна первой.

На фиг.1 изображен поплавковый плотномер жидкости, продольный разрез , и положение его подвижных элементов при минимальном значении

плотности контролируемой жидкости, на фиг.2 - то же, план и положение его подвижных элементов при минимальном значении плотности контролируемо жид кос tM, на фиг.З - кулачок дл  по снени  методики построени  профилированного элемента, на фиг.4 - кулачок в видэ одной детали, ось которого , проход ща  через средние радиусы , расположена к вертикальной оси поплавка под углом 15-30 при минимальной плотности измер емой жидкости; на фиг.5 - профилированный элемент, состо щий из двух одинаковы эвольвентных кулачков, симметрично расположенных на одном валу с диском .

Поплавковый плотнсмер жидкости состоит из поплавка (фиг.1 и 2), подвешенного на поШ1авковом тросе 2 к вращающемус  на оси 3 диску 4, на круглой поверхности которого имеетс  канавка 5 дл  закреплени  и навивки поплавкового троса. На диске 4 нанесена служебна  шкала 6 плотномера , а втора  шкала 7 - на поверхности барабана 8, прикрепленного к диску 4. Напротив вращающихс  шкап 6 и 7 находитс  неподвижный указатель 9. На оси 3 р дом с дис- . ком 4 закреплен кулачок 10 в виде одной детали с двум  симметричными эвольвентными профил ми:правым рабочим 11 и левым уравновешивающим t2 с линейной зависимостью профил  кривизны и канавкой 13 на эвольвентной поверхности дл  закреплени  и навивки грузового троса 14, на котором висит груз 15.

Геометрическа  ось кулачка (фиг.4 котора  проходит через средние по величине радиусы эвольвент 3-9, повернута относительно вертикальной оси поплавка на 15-30°, а втора  ось 6-0 перпендикул рна первой.

При таком расположении осей профилированного элемента длина плеча уравновешивающего груза измен етс  по эвольвентному закону, что позвол ет получить равномерную шкалу и повысить точность измерений.

Плотномер снабжен емкостным дистанционным преобразователем дл  передачи показаний вторичному прибору (не показан).

Ротор конденсатора дистанционного емкостного преобра.зовател  из двух равных, но противоположных и электрически изолированных одна о другой частей (половин) 16 и 17, каж да  из которых состоит из одинакового количества пластин в виде один ковых и равных половин круга, закрепленнь на оси 3 так, что одна п ловина ротора 16 расположена справа , а втора  половина 17 - слева оси 3, при этом пластины правых 16 и левых 17 половин ротора вместе состав л ют полные диски с равномер ым распределением массь относительно оси вращени  v обладают такой же балансировкой и уравновешенностью, как сплошные диски. Статор конденсатора дистанционного емкостного преобразовател  состоит также из двзпс равньк половин, одна 18 из которых расположена против правой части 16 ротора , а втора  19 - против левой части 17 ротора. Равные половины статора закреплены на корпусе плотномера (штриховка на фиг. 1),Ось 3 находитс  на двух шарикоподшипниках 20 и 21. Поплавок находитс  в сосуде 22, через которыЛ непрерывно протекает контролируема  жидкость. Емкостный дифференциальный преобразователь плотномера дифференциально включен либо в индуктивно-емкостный мост элвктрониогЬ индикатора уровн  типа ЭД1У-2, либо в рабочую и ° ко в1еиса1цк 11ную схемы удвоени  напр жени  емкостного уровнемера , к выходу котоЫвс включен втортный прибор, например, типа электронного автсматического потенциометра , магн тоэлектрической системы (не noKasami). Плотномер работает следуюа(им образом . Дл  поплавка, погруженного в жидкость , справедливо следующее уравнение: ,e-V-p t, (i) где iTn - масса гирь, уравновешивающих по1главок в жидкости гпдд - масса гирь, уравновешивающих поплавок при взвешивании в воздухе( f - объем поплавка при температуре измерени / р - iinoTHocTb контролируемой жидкости при температуре измерени . При изменении плотности контроли руемой жидкости измен етс  ( видимый вес поплавка 1, в результате чего измен етс  момент поплавка М , поворачивающий ось 3 плотномера до тех пор, пока не будет уравновешен противодействующим моментом Мр, создаваемым массой груза 15 в воздухе nif. Уравнение равновеси : Mn-.w, Ri re-RK, n A VB-KK , (3), где R. - радиус диска (плечо посто нной величины), через который действует поплавок, погруженный в жидкость, на ось плотномераRfc - радиус кулачка (переменное плечо), через который действует груз на ось плотномера . Подставив в уравнение (3) значение т из уравнени  (1), после преобразовани  получим пв-л, Дл  конкретной конструкции плотномера величины и mfg, R. t  вл ютс  посто нными, следовательно, P i-iUK),. . (5) т.е. при изменении плотности контролируемой жидкости измен етс  радиус навивки грузового троса на звольвентной поверхности кулачка 10, т.е. измен етс  длина гшеча, на которое действует масса груза 15. Ось 3 плотномера поворачиваетс  на определенный угол, причем угол поворота оси 3 линейно зависит от плотности жидкости. На неподвижном корпусе плотномера закреплена стрелка-указатель 9, показывающа  значение плотности на вращающихс  шкалах 6 и 7. Кроме этого, показани  плотно-мера передаютс  вторичному прибору при ПОМО1ЦИ емкостного дистанционного преобразовател , изменение емкости которого также пропорционально углу поворота оси 3 и плотности жидкости. TaKj например, при увеличении плотности жидкости ось ,3 поворачиваетс  по направлению часовой стрелки, пластины левой половины 17 ротора конденсатора вход т в зазоры между пластинами статора 19 и емкость увеличиваетс , а пластины правой части 16 выход т из зазоров пластин 18 статора и емкость уменьшаетс . .

Так ак лева  и права  половины конденсаторного преобразовател  включены дифференциально в смежные плечи моста электронного индикатора уровн  типа ЭИУ-2 или в рабочую и компенсационные схемы удвоени  напр хцени  емкостного уровнемера, чувствительность дистанционной передачи в два раза увеличиваетс  по сравнению с пр мьш включением емкости конденсатора.

Дл  упрощени  и удешевлени  стоимости изготовлени  плотномера целесообразно вьтолнить диск сплошным, а профилированный элемент выполнить с двум  симметричными эвольвентными профил ми. Такое исполнение позволит применить плотномер в тех измерительных комплектах автоматических поплавковых плотномеров, .в которых в качестве дистанционных преобразователей примен ют емкостные или сельсинные преобразователи, роторы которых .могут вращатьс  до 180 .

Профилированньй элемент может быть выполнен в виде двух эвольвентных кулачков с одинаковой геометрией и массой, симметрично размещенных на одном валу с диском. Такое исполнение целесообразно при применении в качестве дистанционных преобразова .телей дифференциально-трансформаторных и ферродинамических типов.

Методика построени  профилированного элемента с двум  симметричными эвольвентными профил ми: в масштабе 1:1 начертить оружность диска; разделить лини ми площадь диска не менее , чем на 12 равных секторов (чем больше равных секторов, тем точнее можно начертить профиль кулачка с линейной зависимостью), присвоить номера секторам римскими цифрами, а лучи секторов обозначить арабскими от О до 11 (фиг.З), горизонтальный диаметр 6-0 делит кулачок на две равные части} отметить на окружности диска начало и конец шкалы.

При емкостном дистанционном преобразователе угол между началом и концом шкалы равен 180, т.е. нанало и конец шкалы наход тс  не вертикальном диаметре 3-9 диска, с началом в точке 3, а концом в точке 9

диаметра. При минимальной плотности контролируемой жидкости целесообразно горизонтальный диаметр 6-0 кулачка повернуть по часовой стрелке на

15-30. При этом положении кулачка плечо противодействзгющего момента равно: при минимальной плотности Р (фиг.4) начала шкалы и при максимальной плотности - Р конца шкалы.

На фиг.1 кулачок повернут на 30, а на фиг.А - на 15°. После поворота кулачка по часовой стрелке на 15 начало шкалы будет в точке А (фиг.4), а конец в точке Б.

Разность между радиусом Pj кулачка у начала шкалы и радиусе р| конца шкалы делим на количество секторов шкалы:

« - - Вк 62-38 Р

мм

На величин у п необходимо посто нно уменьшать длину смежного луча по убьюаю14ему направлению. ДСонцы уменьшенных лучей расположены на кривой кулачка (фиг.З и 4) и обозначены кружочками.

Результаты вычислений приведены в таблице.

. Номер 40 луча О 1

23456

Нанести на лучи диска концы радиусов кулачка и соединить .эти точки

плавной линией.

При других дистанционных преобразовани х , например при дифференциально-трансформаторном , угол между началом и концом шкалы находитс  в

пределах 270-300. Дл  такого дистанционного преобразовател  кулачок должен состо ть из двух лекал с одинаковой геометрией и массой, расположенных симметрично по отношению

к вертикальному диаметру диска (фиг.5).

Таким образом, поворот геометрических осей профилированного эле71 мента в вертикальной плоскости относительно вертикальной оси поплавка на углы 15-30° позвол ет получить полностью равномерную шкалу плотномера, что повышает точность измерений. При использовании в плотномере типовых дистанционных преобразовате лей Тдифференциально-трансформаторного , ферродинамического, сельсинно го, пневмо- и электросиловых пре38 образователей ГСП и других) в нем также может быть осуществлено уравновешивание масс подвижных частей с помощью двух эвольвентных кулачков, симметрично размещенных на одномвалу с диском. Предлагаемый плотномер может быть использован в системах автоматического контрол  плотности жидкостей в пищевой и ДРУГИХ отрасл х народного хоз йства.

Фиг. 5

Claims (1)

1. ПОПЛАВКОВЫЙ ПЛОТНОМЕР ЖИДКОСТИ по авт.св. Р 765705, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, ось профилированного элемента, проходящая через средние по величине ради усы эвольвент, расположена по отношению к -вертикальной оси поплавка под углом 15-30 , а вторая его ось перпендикулярна первой.

   Ш9« 11

   1 1136063