Гидростатический плотномер жидкостей и способ его настройки

Изобретение относится к приборостроению , в частности к плотномерам жидкостей , предназначенным для использования в системах контроля и управления в производствах химической, нефтехимической, пищевой и др. отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение точности измерений. Плотномер содержит корпус, закрепленные на нем на базовом расстоянии первый и второй упругие чувствительные элементы, полости которых заполнены жидкостью и соединены с полостями гидравлического датчика перемещений, содержащего эластичные мембраны и блок формирования выходного сигнала. Внутри первого и второго чувствительных элементов , расположенных параллельно друг другу , размещены ограничители объемов жидкости и настроечные пружины с регулируемой жесткостью, одна из полостей гидравлического датчика перемещений снабжена сильфоном с регулируемым объемом , причем эффективные площади Si,82 упругих чувствительных элементов, их жесткости Zi,Z2 и жесткости настроечных пружин Znpi,Znp2 связаны соотношением Si/(Zi + Znp 1 S2/(Z2 + Znp.2). Настройка плотномера осуществляется следующим образом. В полости плотномера устанавливают два значения давления сжатого воздуха и одинаковую деформацию первого и второго упругих чувствительных элементов при изменениях давления, сообщают между собой полости элементов этих и гидравлического разделителя-умножителя, вакууми- руют полости этих элементов, затем заполняют эти полости рабочей жидкостью и герметизируют их, далее изменением объема жидкости в полости первого упругого чувствительного элемента регулировочным сильфоном доводят температурную погрешность плотномера до оптимального значения . 2 с.п. ф-лы. 1 ил. сл с о vj О N5 XJ vj

35

Изобретение относится к области приборостроения и предназначено для использования в системах контроля и управления в производствах химической, нефтехимической , пищевой и других отраслях промышленности .

Цель изобретения - повышение точности измерений гидростатического плотномера жидкости.

На чертеже представлена схема конструкции гидростатического плотномера и схема реализации настройки этого плотномера .

Гидростатический плотномер содержит корпус 1, являющийся проточной камерой для контролируемой жидкости 2. В корпусе 1 на кронштейне 3 закреплены упругие чувствительные элементы - сильфоны 4 и 5, продольные оси которых расположены параллельно друг другу на базовом расстоянии по вертикали Н. Внутри сильфонов 4 и 5 закреплены ограничители 6 и 7 объема и настроечные пружины 8 и 9. Подвижные торцы пружин 8 и 9 соединены с подвижными торцами сильфонов 4 и 5. Неподвижные торцы пружин 8 и 9 закреплены на основаниях неподвижных торцов сильфонов 4 и 5 посредством приспособлений 10 и 11 регулирования жесткости (путем изменения количества рабочих витков пружин). На кронштейне 3 закреплен гидравлический разделитель 12, содержащий эластичные герметичные мембраны 13 14, разделяющие разделитель 12 на три полости: в верхней полости 15 разделителя 12 размещены катушки 16 и якорь 17 индукционного датчика перемещений; в нижней полости 18 разделителя 12 размещен герметизированный регулировочный сильфон 19, оба торца которого закреплены неподвижно, но положение верхнего торца которого может регулироваться с помощью ходового винта 20 и гаек 21. Внутренняя полость 15 разделителя 12 сообщена с внутренней полостью силь- фона 5 трубкой 22, а внутренняя полость 18 разделителя 12 сообщена трубкой 23с внутренней полостью сильфона 4. Торцы эластичных мембран 13 и 14 соединены жестко и герметично штоком 24 с якорем 17 индукционного преобразователя перемещений. Все три внутренние полости разделителя 12 и полости сильфонов 4 и 5 заполнены рабочей жидкостью 25. Катушки 16 индукционного преобразователя перемещений электрически соединены проводами, проложенными в герметизированной трубке 26 с блоком 27 формирования выходного сигнала . Для правильного монтажа плотномера служит уровень 28. Для настройки плотномера предусмотрены технологические трубки 29 с вентилями 30-34, вакуум-насосом 35 и микродозатором 36.

Плотномер работает следующим образом .

Мерой плотности р контролируемой жидкости 2, протекающей через корпус 1 сничу вверх, является разность давлений на подвижных торцах сильфонов 4 и 5, определяемая выражением

0)

где АР- разность давлений, вызываемых столбом контролируемой жидкости на еиль- фонах 4 и 5;

Н - межосезое расстояние между силь- фонами 4 и 5 (база плотномера),

р - плотносп контролируемой жидкости;

g - земное ускорение.

При стабильной плотности контролируемой жидкости 2 разность давлений/IP на сильфонах 4 и 5 также стабильна и жидкость во внутренних полостях сильфонов 4 и 5 и гидравлического разделителя 12 находится в неподвижном состоянии. При этом эластичные мембраны 13 и 14 занимают определенное положение. Определенное положение занимает также шток 24 и якорь 17 индукционного преобразователя перемещений , формирующего определенное

значение выходного сигнала на блоке 27.

При изменении плотности р контролируемой жидкости 2, например при увеличении плотности, увеличится перепад давлений ДР на сильфонах 4 и 5. Под воздействием этого увеличения перепада давлений сильфон 4 сожмется на какую-то величину. При этом рабочая жидкость 25 из полости сильфона 4 по трубке 23 перетечет в полость 18 гидравлического разделителя

12. Увеличение объема жидкости 25 в полости 18 через эластичную мембрану 13 передается рабочей жидкости 25 в средней полости гидравлического разделителя 12 и через эластичную мембрану 14 перемещение жидкости 25 передается в полость 15 гидравлического разделителя 12, а оттуда по трубке 22 в полость сильфона 5. Таким образом, сильфон 5 растянется на такую же величину, на какую сжался сильфон 4. При

этом перетекании рабочей жидкости 25 из полости сильфона 4 в сильфон 5 через гидравлический разделитель 12 перемещение штока 24, соединенного с торцами эластичных мембран 13 и 14, будет во столько раз

больше деформации сильфонов 4 и 5, во сколько раз эффективнее площадь этих сильфонов больше площади поперечного сечения средней полости гидравлического разделителя 12. При незначительном перемешении торцов сильфонов 4 и 5 возникает довольно ощутимое перемещение штока 24 и якоря 17 индукционного преобразователя перемещений, перемещение, достаточное для формирования изменения выходного

0 сигнала плотномера.

Величина перемещения якоря 17 от изменения перепада давлений Д Р на сильфонах 4 и 5 (от изменения плотности контролируемой жидкости 2) определяется выражением:

Ая

ДР -S2 I Z-SF

(2)

где Ая - перемещение якоря 17 индукционного преобразователя перемещений;

S - эффективная площадь сильфонов 4

(5);

7.- суммарная жесткость сильфонов 4 и 5 и настроечных пружин 8 и 9,

ЈZ Zl+Z2 + Znp1+Znp2, (3)

Zi и 2.2 - жесткости сильфонов 4 и 5 соответственно;

Znp.1 и Znp2 - жесткости настроечных пружин 8 и 9 соответственно;

Sp - поперечное сечение средней полости гидравлического разделителя 12.

Настройка гидростатического плотномера осуществляется следующим образом..

До заполнения полостей плотномера рабочей жидкостью в полость корпуса подают давление сжатого воздуха и определяют деформацию каждого из измерительных сильфонов 4 и 5, вызванную изменением давления сжатого воздуха. Затем регулированием жесткости настроечных пружин 8 и 9 (путем изменения количества рабочих витков устройствами 10 и 11) добиваются равенства деформаций измерительных сильфонов 4 и 5 (т.е. обеспечивают выполнение условий равенства):

Si

S2

Zi +Znp1 Z2 +Znp2

Затем к внутренним полостям сильфонов 4 и 5 и гидравлического разделителя 12 с помощью технологических трубок 29 и вентилей 30,31 и 33,34 подсоединяют вакуум-насос 35 и микродозатор 36 жидкости. При закрытом вентиле 34 и открытых вентилях 30-33 одновременно вакуумируют полости сильфонов 4 и 5 и гидравлического разделителя 12 (это необходимо для исключения разрыва эластичных мягких мембран 13 и 14). Закрывают вентиль 34 и заполняют полости сильфонов 4 и 5 и гидравлического разделителя 12 рабочей жидкостью 25. Закрывают вентили 30,32 и 33.

Фиксируют температуру окружающего воздуха и значение выходного сигнала плотномера . Доводят температуру окружающего воздуха до среднего значения температуры контролируемой жидкости при планируемой эксплуатации плотномера и фиксируют величину сигнала (т.е. температурную погрешность плотномера). По величине и знаку температурной погрешности судят о балансе объемов жидкости Vi и V2 в

полостях плотномера; если при повышении, например, температуры выходной сигнал увеличился, то это означает, что объем жидкости Vi в сильфоне 4 больше, чем объем 5 жидкости V2 в сильфоне 5 (и наоборот). Открывают вентиль 33 и вращением гаек 21 изменяют длину регулировочного сильфона 19 в большую или меньшую сторону, выдавливая некоторое количество жидкости 25 из 0 полости 18 в полость микродозатора 36 или наоборот, - из полости микродозатора 36 в полость 18. Закрывают вентиль 33 и снова проверяют температурную погрешность плотномера, как это было указано выше.

5 Эти операции повторяют до тех пор, пока температурная погрешность плотномера достигнет допустимого (оптимального) значения .

Затем закрывают вентиль 34 и отсоеди0 няют технологические трубки 29 от плотномера . Плотномер готов к работе. Формула изобретения 1. Гидростатический плотномер жидкостей , содержащий корпус, закрепленные на

5 нем два упругих чувствительных элемента, полости которых заполнены -несжимаемой жидкостью и соединены с полостями гидравлического датчика перемещений, содержащего эластичные мембраны и блок

0 формирования выходного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, чувствительные элементы расположены параллельно друг другу и в них размещены ограничители объемов

5 жидкости и настроечные пружины с регулируемой жесткостью, а одна из полостей гид- равлического датчика перемещений снабжена сильфоном с регулируемым объемом , причем эффективные площади Si и S2

0 упругих чувствительных элементов, их жесткости Zi и Z2 и жесткости Znpi -и Znp2 настроечных пружин связаны соотношением

Si

52

45

Zi + Znpl Z2 + Znp2

2.Способ настройки гидростатического плотномера жидкостей, включающий заполнение внутренних полостей первого и второго чувствительных элементов и полостей оболочки соединяющего их гидравлического разделителя - умножителя рабочей жидкостью , отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в

полости корпуса плотномера последовательно устанавливают два значения давления сжатого воздуха, соответствующие начальному и конечному пределам измерений плотномера, и регулированием жесткости настроечных пружин устанавливают одинаковую деформацию первого и второго упругих чувствительных элементов при изменениях давления, затем сообщают между собой полости первого и второго упругих чувствительных элементов и гидравлического разделителя-умножителя, вакуумируют полости чувствительных элементов, затем заполняют эти полости рабочей жидкостью, после чего последовательно герметизируют полости гидравлического разделителя-умножителя и первого и второго упругих чув0

ствительных элем нтов, далее фиксируют зн }чения температуры окружающего воздуха и выходного сигнала плотномера, по заданному изменению температуры окружающего воздуха устанавливают среднюю температуру контролируемой жидкости при эксплуатации плотномера и изменением объема жидкости в полости первого упругого чувствительного элемента регулировочным сильфоном доводят температурную погрешность плотномера до оптимального значения.