Спиртовимірювальний контрольний апарат

1. Спосіб контролю вмісту етилового спирту в водно-спиртових розчинах, який полягає у заповненні ємкості фіксованого об'єму водно-спиртовим розчином і визначенні його температури, який відрізняється тим, що послідовно заповнюють і звільняють щонайменше одну ємність фіксованого об'єму безперервним потоком водно-спиртового розчину, обчислюють кількість заповнень, вимірюють об'єм та вагу водно-спиртового розчину, який пройшов через ємність, після чого вимірюють його температуру, за отриманими даними обчислюють густину водно-спиртового розчину та за нею за допомогою пропорційного перетворювача визначають вміст етилового спирту в розчині безпосереднім визначенням або порівняльним методом. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що вміст етилового спирту визначають шляхом порівняння густини водно-спиртового розчину та зафіксованого незмінно в часі еталонного вмісту етилового спирту в водному його розчині. A (54) СПОСІБ КОНТРОЛЮ ВМІСТУ ЕТИЛОВОГО СП ИРТУ В ВОДНО-СПИРТОВИХ РОЗЧИНАХ ТА СПИРТОВИМІРЮВАЛЬНИЙ КОНТРОЛЬНИЙ АГРЕГАТ 40294 чині, визначаючи дійсний об'єм безводного етилового спирту за формулою Vб.с.=К2·V', дал, де К2 - поправка на вміст етилового спирту у вимірюваному розчині, V' - дійсний об'єм водно-спиртового розчину, дал. Недоліком існуючого способу є велика кількість ручних операцій (вимірювання вмісту етилового спирту, температури, пошук та внесення поправок, обчислення та т. п.), у зв'язку з чим ускладнюється оперативний облік кількості водноспиртових розчинів та вмісту етилового спирту в них. Відомі рідинні вимірювачі густини поплавцевого типу (див., наприклад, П.И. Воскресенский, Техника лабораторных работ, М.: Госхимиздат, 1962, с. 456-458; С.С. Кивилис, Техника измерения плотности жидких и твердых тел, М.: Стандарт-гиз, 1959, с. 34-35; С.И. Гаузнер, С.С. Кивилис и др., Измерение масс, объема и плотности, М.: Издательство стандартов, 1972, с. 520-523), у яких мірою густини рідини є величина всплиття поплавця. Вимірювання такими пристроями потребує великої кількості рідини, значних габаритів, при вимірюванні поплавець прилипає до стінок корпусу. Завданням винаходу є створення способу автоматичного вимірювання та обліку кількості водно-спиртових розчинів та кількості безводного етилового спирту в ни х та створення спиртовимірювального контрольного апарата для цієї мети, який відрізнявся б високою точністю вимірювання при малих швидкостях потоку робочої рідини та можливістю використання при низькому тиску робочої рідини. Поставлене завдання досягається тим, що в способі контролю вмісту етилового спирту в водно-спиртових розчинах, який базується на визначенні вмісту спирту за густиною розчину, відповідно до запропонованого винаходу послідовно заповнюють і звільнюють щонайменше одну ємність фіксованого об'єму безперервним потоком водноспиртового розчину, обчислюють кількість заповнень, вимірюють об'єм та вагу водно-спиртового розчину, який пройшов через ємність, вимірюють його температуру, за отриманими даними обчислюють густину водно-спиртового розчину та за нею за допомогою пропорційного перетворювача визначають вміст етилового спирту в розчині безпосереднім визначенням або порівняльним методом. Поставлене завдання досягається також тим, що вміст етилового спирту визначають шляхом порівняння густини водно-спиртового розчину та зафіксованим незмінно в часі еталонним вмістом етилового спирту в водному його розчині. Поставлене завдання досягається також тим, що в якості пропорційного перетворювача використовують геометричне місце точок, які є функцією густини водно-спиртового розчину. Поставлене завдання досягається також тим, що у спиртовимірювальному контрольному апараті, що містить з'єднану з вхідним напірним трубопроводом для подачі водно-спиртового розчину приймальну камеру з поплавцем, відповідно до запропонованого винаходу поплавець з'єднано з вагами, які мають рухому ударну деталь. Крім того, апарат містить з'єднаний з камерою через з'єд нувальний трубопровід встановлений в зливному резервуарі вимірювальний барабан, який містить щонайменше одну вимірювальну ємність фіксованого об'єму та дисковий кулачок, встановлений на осі обертання барабана із забезпеченням контакту з ковзаючим роликом, який встановлено на падаючому важелі з кривим ребром, який встановлено з можливістю контакту з рухомою ударною деталлю вагів, причому падаючий важіль з'єднаний з лічильним колесом, яке кінематично з'єднано з лічильником кількості етилового спирту, крім того, в з'єднувальному трубопроводі міститься дилатометричний термометр, який кінематично зв'язаний з температурним кулачком, що спряжений з кривим ребром падаючого важеля, а вимірювальний барабан через кінематичний зв'язок з'єднано з лічильником кількості збігаючого водно-спиртового розчину. Поставлене завдання досягається також тим, що вимірювальний барабан має три вимірювальні камери. Спиртовимірювальний контрольний апарат показано на фіг. 1. На фіг. 2 показано вимірювальний барабан у розрізі вздовж осі барабана. Позиціями на фігура х креслень позначені: 1 - вхідний трубопровід, 2 - приймальна камера, 3 - поплавець, 4 дилатометричний термометр, 5 - з'єднувальний трубопровід, 6 - ваги, 7 - приводна штанга температурного кулачка, 8 - вимірювальний барабан, 9 лічильник кількості (об'єму) збігаючого водноспиртового розчину, 10 - температурний кулачок, 11 - дисковий кулачок, 12 - падаючий важіль з кривим ребром, 13 - зливний резервуар, 16 - рухома ударна деталь вагів, 17 - рухомий фіксатор важеля, 18 - лічильне колесо, 19 - ковзаючий ролик, 20 - лічильник вмісту етилового спирту, 21, 22, 23 вимірювальні камери барабана, 24, 25, 26 - три вхідні пази барабана, 27, 28, 29 - зливні канали барабана. Важіль 12 та лічильне колесо 18 утворюють обчислювальний механізм густини водноспиртового розчину. Спиртовимірювальний контрольний апарат це вимірювальний пристрій, який характеризується високою точністю вимірювання при малих швидкостях потоку водно-спиртового розчину й можливістю використання при малих тисках рідини. Пристрій вимірює кількість протікаючого через нього водно-спиртового розчину і вміщуваного в ньому безводного етилового спирту відповідно значенням температури, питомої ваги і об'єму. Принцип дії спиртовимірювального апарата такий. Вироблений водно-спиртовий розчин надходить до апарата й обтікає поплавець, який служить для вимірювання питомої ваги, і дилатометричний термометр, який вимірює температуру розчину. Ці обидва покажчики дозволяють однозначно визначити вміст спирту в розчині. Пристрої, які вимірюють ці параметри, діють на обчислювальний механізм густини водно-спиртового розчину, котрий приводиться в дію вимірювальним барабаном і на лічильнику вмісту е тилового спирту з'являється визначене значення вмісту етилового спирту при фактичній температурі рідини. Спиртовимірювальний контрольний апарат працює таким чином. Робоча рідина (водноспиртовий розчин) через вхідний напірний трубопровід 1 надходить до приймальної камери 2 з по 2 40294 плавцем 3 таким чином: у верхній частині камери розташований кільцевий канал (на фіг. не показано). Робоча рідина заповнює кільцевий канал і крізь отвори надходить до камери, в котрій добре перемішується, проходячи через дві перфоровані пластини. Протікаючи у камері згори донизу, робоча рідина обтікає поплавець 3. Потім крізь стояк рідина піднімається нагору, обтікаючи дилатометричний термометр 4. Через з'єднувальний трубопровід 5 водно-спиртовий розчин вливається у вимірювальний барабан 8, котрий починає обертатися. Обертання барабана через кінематичний зв'язок передається лічильнику 9, який реєструє загальну кількість збігаючого водно-спиртового розчину, і одночасно за допомогою дискового кулачка 11 приводить в дію обчислювальний механізм, основними ланками якого, як зазначалося раніше, є падаючий важіль 12 із кривим ребром і лічильне колесо 18. На фіг. 1 падаючий важіль 12 зображений у крайньому правому положенні, в той час як ковзаючий ролик 19 знаходиться у крайній точці виступу дискового кулачка 11. При подальшому обертанні барабана 8 ковзаючий ролик 19 падаючого важеля 12 потрапляє до западини дискового кулачка 11, сам важіль здійснює рух ліворуч. Наприкінці руху важіль захоплює ударну деталь 16, і разом із нею рухається доти, доки не уткнеться в температурний кулачок 10. На цьому рух падаючого важеля 12 ліворуч закінчується. Подальше обертання барабана 8 і дискового кулачка 11 викликають підняття ковзаючого ролика 19 вздовж наступного виступу дискового кулачка й відхилення падаючого важеля 12 праворуч. Разом із ним за допомогою рухомого фіксатора 17 обертається лічильне колесо 18. Амплітуда коливань (кут повороту) падаючого важеля 12 при русі з правого кінця до лівого залежить від дво х параметрів. Перший - зв'язаний з положенням стрілки вагів 6, котре визначається глибиною занурювання поплавця 3 у рідину (зокрема при збільшеному вмісту спирту у водноспиртовому розчині питома вага його зменшується). Як наслідок цього поплавець глибше занурюється у розчин, а стрілка вагів піднімається догори. Відхилення важеля збільшується. Другий параметр обумовлений положенням температурного кулачка 10, котре залежить від роботи дилатометричного термометра 4. Так, із зростанням температури робочої рідини термометр подовжується, що, завдяки кінематичному зв'язку, викликає переміщення праворуч температурного кулачка 10. За рахунок цього переміщення падаючого важеля 12 скорочується. Таким чином, підняття стрілки вагів, викликане зменшенням густини робочої рідини, компенсується зміщенням праворуч температурного кулачка в зв'язку із збільшенням температури. Положення падаючого важеля, як і положення температурного кулачка, залежить від значень температури, густини та об'ємного вмісту спирту у водно-спиртовому розчині. За будь-якої температури та будь-якому вмісту спирту у спиртовому розчині розмах падаючого важеля не виходить за гранично припустимі межі і пропорційний вазі, а отже, кількості безводного етилового спирту, який міститься у вимірювальному об'ємі робочої рідини. Значення цієї ваги можна безпосередньо обчислити за шкалою лічильного колеса. Завдяки кінематичному зв'язку між лічильним колесом та лічильником вмісту безводного спирту, останній веде постійний підрахунок об'єму безводного етилового спирту, який міститься у рідині, що пройшла через апарат. Підрахунок ведеться відносно температури розчину 15°С. Приклад. Спиртовимірювальний контрольний апарат оснащений вимірювальним барабаном об'ємом 15 л, який має три вимірювальні камери. При виготовленні він юстується таким чином, щоб при вказаній витраті і припущених значеннях вмісту спирту при 15°С (еталонна температура) барабан перепускав за кожний оберт (15000±2) см 3, (15,000±0,002) л. У чільній частині кожуха спиртовимірювального апарата є вікно, в якому розташовані два лічильники (один - вимірювання об'ємної кількості протікаючої робочої рідини, а другий вимірювання об'ємної кількості безводного етилового спирту, вміщеного у робочій рідині), температурна шкала та три зливних посудини, призначених для контролю за роботою лічильного пристрою. Безпосередньо під кожухом апарата розміщується корпус, в котрому розташовані камера з поплавцем, дилатометричний термометр, важільні ваги, вимірювальний барабан, зливний резервуар, передавальний механізм та лічильники. На фіг. 2 вимірювальний барабан показаний у розрізі вздовж осі барабана. Кожна з трьох вимірювальних камер 21, 22, 23 вмішує 1/3 частину номінального об'єму барабана. Камери рівномірно розташовані навколо осі. Ці камери заповнюються рідиною по черзі крізь вхідні пази 24, 25, 26. Після заповнення рідиною нижньої вимірювальної камери виникає момент обертання, який приводить до дії вимірювальний барабан, і заповнюється наступна камера. У процесі обертання барабана робоча рідина виливається до зливного резервуару 13 крізь зливні канали 27, 28, 29. Вал вимірювального барабана 8 позаду установлений у підшипник ковзання, котрий знаходиться у з'єдн увальному трубопроводі. На осі зібране установче кільце, жорстка опора та передавальне зубчате колесо лічильника 9 і дисковий кулачок 11. Вимірювальний барабан таким чином призначений не тільки для вимірювання об'єму (кількості) рідини, але і для приведення в дію обчислювального механізму за допомогою дискового кулачка. Вимірювальний барабан можна виймати з резервуару, коли з'єднувальний трубопровід від'єднаний від камери з поплавцем і здійснене роз'єднання лічильника 9. Поплавець 3 разом з вагами 6 слугує для визначення густини, а отже і вмісту об'єму безводного спирту у спиртовому розчині. Поплавець з'єднаний з важільними вагами за допомогою гачка. Він повністю занурений у рідину і підважений у приймальній камері. На поплавець діє виштовхуюча сила, яка відповідає вазі стиснутої рідини і знаходиться в прямій пропорції відносно питомої ваги розчину. Тому положення стрілки вагів теж буде пропорційне густині спиртового розчину. Поплавець має пустотілий корпус циліндричної форми, який переходить в конічне дно і кришку. Його об'єм складає близько 1000 см 3, а повна вага - близько 1100 Гс. Вага поплавця розподілена таким чином, що центр ваги лежить у нижній час 3 40294 тині на осі симетрії. Зверху поплавець закритий герметичним гвинтом, де мається вушко для гачка. Ваги складаються з несучої балки, на якій закріплена стрілка важеля, зв'язаного з поплавцем, регулювального держака вагів противагами і алюмінієвого демпфера (на фіг. не показані). Стрілка вагів несе на своєму кінці дві спрямовуючі деталі, на котрих знаходиться рухома ударна деталь 14, слабко закріплена спрямовуючою волосінню і пружиною (не показані). Важіль має одне ножове вістря, на котрому кріпиться гачок поплавця. Поплавець підвішується на цей гачок і в процесі роботи занурюється в приймальну камеру на глибину у відповідності з густиною робочої рідини. При цьому стрілка вагів встановлюється у визначеному положенні. Дилатометричний термометр 4 являє собою рідинний термометр, у котрого завдяки об'ємному розширенню вміщеної в ньому рідини змінюється довжина. Розмір виступаючої частини характеризує температуру навколишнього спиртового розчину. Хід виступаючої частини (штовхача) складає приблизно 20 мм при різниці температури 30°С. Переміщення штовхача за допомогою колінчатого важеля та приводної штанги передається до температурного кулачка 10. Довжина приводної штанги регулюється гвинтовим стягуванням з метою забезпечення безлюфтового з'єднання між дилатометричним термометром і температурним кулачком. За температури понад 30°С температурний кулачок замикається у кінцевому положенні, зафіксованому установкою в упорі 30°С. Подальший рух штовхача дилатометричного термометра забезпечується за рахунок деформації пружини. Температурний кулачок 10 являє собою складене з'єднання із кількох плоских пар. Праве подвійне ребро трійчастої дугоподібної частини (верхня частина, середня частина і нижня температурного кулачка) обмежує рух (розмах) падаючого важеля обчислювального механізму. Завдяки цьому змінюється і шлях падаючого важеля в залежності від температури робочої рідини. Відповідність положення температурного кулачка температурі спиртового розчину при настроюванні апарата регулюється за допомогою ексцентриків. Показання температури знімається з двох температурних шкал. Рух від штовхача дилатометричного термометра за допомогою колінчастого важеля передається на стрілку температурної шкали. У обчислювальному механізмі інтегруються дії трьох вимірювальних величин: температури, густини, об'єму робочої рідини. Ці дії передаються рухом падаючого важеля 12 і лічильного колеса 18. Обертання дискового кулачка 11 викликає рух ковзаючого ролика 19, який сидить на падаючому важелі 12. В результаті чого падаючий важіль 12 рухається ліворуч. Дисковий кулачок 11 здійснює нерівномірний рух проти годинникової стрілки, якщо дивитися з боку лічильників. Виливання рідини із вимірювальних камер вимірювального барабана відбувається приблизно за однаковий проміжок часу у 5 с. і при цьому проминаюча кутова відстань відповідає приблизно 90°. Під час виливання ролик провалюється до западини дискового кулачка настільки, наскільки дозволяє це зробити рух ліворуч важеля, котрий обмежується положенням стрілки вагів і температурного кулачка. Бо при русі падаючого важеля в розгалуженні стрілки вагів він досягає ударної деталі, піднімає її кінцем стрілки і притискає до температурного кулачка. Лічильники працюють таким чином: обертання осі барабана призводить до руху стрілки лічильника 9 вимірювання загального об'єму водноспиртового розчину, а лічильник 20 вимірювання об'єму безводного етилового спирту приводиться до дії лічильним колесом 18. Лічильник для вимірювання загального об'єму рідини має п'ять підраховуючи х лічильних барабанів і одну стрілку, котра кріпиться затискуючим гвинтом до осі лічильника. Повний оберт стрілки відраховує 100 л. Стрілка повинна бути встановлена так, щоб попередній відраховуючий барабан переходив до наступного, коли стрілка указує на значення в проміжку між 95 і 05. Перший праворуч лічильний барабан веде відлік у гектолітрах. При значеннях, які перевищують ´ 100000 декалітрів лічильник починає відраховувати від н уля. Так само лічильник 20 вимірювання об'єму безводного етилового спирту у водно-спиртовому розчині має п'ять відраховуючих лічильних барабанів. Повний оберт стрілки також відраховує 100 л. Повний оберт останнього лічильного барабана і попереднього відповідає 100000 декалітрам спирту, виміряного при температурі 15°С. У разі, коли струмінь рідини перевищує пропускну можливість апарата внаслідок недбалості або при неполадках у роботі, робоча рідина скупчується у стічному бачку приймальної камери і стікає крізь зливну трубу до скляної колби. Таким чином, заповнена скляна колба вказує на перевантаження апарата або на відхилення від нормального режиму роботи, спричиненого перешкодами в роботі вимірювального барабана. Номінальна пропускна спроможність спиртовимірювального контрольного апарата - 200 дал/год., максимальна - 300 дал/год. Температура робочої рідини - від 0 до 30°С. 4 40294 Фіг. 1 Фіг. 2 5 40294 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 6