Спосіб вимірювання густини рідини у вимірюємому об’ємі та пристрій для його здійснення

1. Спосіб вимірювання густини рідини у вимірюємому об'ємі, за допомогою пристрою, оснащеного поплавком з тягою, дія якого заснована на силовій компенсації зміни зусилля виштовхуючої сили, діючої на поплавок, відрізняє ться тим, що виходячи із параметрів комплектного поплавка, що міститься у пристрої, або іншого поплавка, розрахунковим шляхом визначають максимальну зміну зусилля (Fмакс) виштовхуючої сили, діючої на поплавок у стандартній рідині, наприклад воді, далі, виходячі із заданого діапазону зміни густини (rмін, rмакс) вимірюємої рідини, мінімального рівня (Рмін) рідини у вимірюємому об'ємі, розраховують об'єм (V), масу (m), довжину (l) та діаметр (d) необхідного поплавка, тягу виконують цупкою і її довжину розраховують ви ходячи із умови розміщення поплавка нижче мінімального рівня вимірюємої рідини, але над днищем вимірюємого об'єму, і розташування пристрою на заданій висоті над вимірюємим об'ємом, за одержаними даними підбирають або виготовляють необхідні поплавок і тягу, замінюють комплектні поплавок і тягу на необхідні та вимірювання густини здійснюють шляхом вимірювання виштовхуючої сили, перетворення її у стандартний сигнал, який поступає на вторинний прилад, шкала якого градуйована в одиницях густини вимірюємої рідини. 2. Спосіб за п. 1 відрізняє ться тим, що спочатку розрахунковим шляхом визначають орієнтовні довжину (lор) та діаметр (dор) поплавка, далі, орієнтовний діаметр (dор) поплавка уточнюють шляхом вибору найближчого більшого його значення із стандартного ряду тр уб та за уточненим діаметром (d) поплавка розраховують довжину (l) поплавка, уточнені діаметр (d) і довжину (l) поплавка приймають до виготовлення. 3. Спосіб за п. 1 відрізняється тим, що максимальну зміну зусилля (Fмакс) для комплектного або будь-якого іншого поплавка розраховують за формулою: 32021 p - 3,14 lop – орієнтовна довжина поплавка, м. 8. Спосіб за п. 1, 7 відрізняється тим, що довжину поплавка (l) розраховують за формулою: 4V l= , p × d2 де: V - об'єм поплавка, м 3 p - 3,14 d - діаметр поплавка, прийнятий до виготовлення, дорівнює найближчому більшому значенню із стандартного ряду труб, до розрахованого орієнтовного діаметру поплавка, м. 9. Спосіб за п. 1, відрізняється тим, що довжину тяги (lт) розраховують за формулою: V= де: Fмакс - максимальна зміна зусилля виштовхуючої сили, діючої на поплавок у стандартній рідині, наприклад воді, н q – прискорення сили ваги, 9,81 н/кг Dr – заданий діапазон зміни густини вимірюємої рідини, кг/м 3. 13. Пристрій за п. 10, 12 відрізняється тим, що маса поплавка (m) виконана з розрахунку: m>rмакс×V, де: rмакс - максимальна густина рідини у вимірюємому діапазоні, кг/м 3 V - об'єм поплавка, м 3. 14. Пристрій за п. 10, відрізняє ться тим, що діаметр (d) поплавка прийнятий рівним найближчому більшому значенню із стандартного ряду тр уб до орієнтовного діаметру поплавка, визначеного за формулою: lт=H+h-hi-l, де: H - висота вимірюємого об'єму, м h - задана висота розташування пристрою над вимірюємим об'ємом, м hi – задана висота розташування поплавка нижче мінімального рівня вимірюємої рідини (Pмін), але над днищем вимірюємого об'єму, м l – довжина поплавка, м. 10. Пристрій для вимірювання густини рідини у вимірюємому об'ємі, котрий включає послідовно з'єднані поплавок, тягу, важіль вимірювального блоку, вимірювальний блок та силовий перетворювач переміщень вихід якого одночасно пов'язаний з входом вторинного приладу та др угим входом вимірювального блоку, відрізняється тим, що поплавок має об'єм (V), масу (m), довжину (l) і діаметр (d), розраховані виходячи із заданого діапазону зміни густини вимірюємої рідини, (rмін, rмакс), мінімального рівня (Рмін) рідини у вимірюємому об'ємі, та максимальної зміни зусилля (Fмакс) виштовхуючої сили, діючої на комплектний або будь-який інший поплавок у стандартній рідині, наприклад воді, а тяга виконана цупкою і має довжину (lт), розраховану ви ходячі із умови розташування поплавка нижче рівня вимірюємої рідини, але над днищем вимірюємого об'єму, та розташування пристрою на заданій висоті над вимірюємим об'ємом. 11. Пристрій за п. 10 відрізняється тим, що максимальну зміну зусилля виштовхуючої сили, діючої на поплавок у стандартній рідині, наприклад, воді, визначено за формулою: Fмакс = r × g Fмакс , q × Dr dор = 4V , p × lор де: V - об'єм поплавка, м 3 p=3,14 lop – орієнтовна довжина поплавка, м, визначена за формулою: lop£Рмін-0,2, де: Рмін - мінімальний рівень рідини у вимірюємому об'ємі, м 0,2 – постійна величина, встановлена експериментальним шляхом. 15. Пристрій за п. 10, 12, 14 відрізняється тим, що довжина поплавка (l) визначена за формулою: l= 4V , p × d2 де: V - об'єм поплавка, м 3 p = 3,14 d – діаметр поплавка, прийнятий до виготовлення, дорівнює найближчому більшому значенню із стандартного ряду тр уб до орієнтовного діаметру поплавка, м. 16. Пристрій за п. 10 відрізняється тим, що довжина тяги (lт) визначена за формулою: pd2 к lк , 4 де r - густина води, 1000 кг/м 3 q – прискорення сили ваги, 9,81 н/кг dк – діаметр поплавка комплектного, м lк – довжина поплавка комплектного, м p= 3,14. 12. Пристрій за п. 10, 11 відрізняється тим, що об'єм (V) необхідного поплавка виконаний із розрахунку: де: lт=H+h-hі-l, H - висота вимірюємого об'єму, м h - задана висота розташування пристрою над вимірюємим об'ємом, м hi - задана висота розміщення поплавка нижче мінімального рівня вимірюємої рідини (Pмін), але над днищем вимірюємого об'єму, м l - довжина поплавка, м. 2 32021 Запропонований винахід належить до галузі вимірювання густини і може бути використаний у приладобудуванні, хімічній, нафтохімічній та інших галузях промисловості, у разі необхідності - вимірювання густини рідин. Існує спосіб вимірювання густини за допомогою пристрою з заглибленим поплавком, дія якого заснована на вимірювані виштовхуючоі сили, діючої на поплавок, що пропорційна густині рідини. Пристрій для вимірювання густини містить вимірювальну камеру з сифоном. Всередині камери розташовано коромисло з послідовно закріпленими на ньому заглибленим поплавком, противагою, роликом, заслінкою вихід якої з'єднаний з соплом, що одночасно пов'язано з дроселем, вторинним приладом (манометром) та мембраною коробкою, котра, у свою чергу, через штовхач з'єднана з важелем, що з'єднаний з роликом. Пристрій працює таким чином. При зростанні густини рідини поплавок під дією виштовхуючої сили, що збільшується, піднімається, порушуючи рівновагу системи. Рівновага знову відновлюється за допомогою пневматичного перетворювача. Через дросель до приладу безперервно надходить повітря під тиском 1,4 кг/см 2 і виходить через зазор між соплом та заслінкою, розташованою на кінці коромисла. При підніманні поплавка заслінка опускається, а тиск повітря на виході із сопла у мембранній коробці підвищується. Одночасно зростає сила, що передасться мембраною на штовхач, під дією якого важіль через ролик переміщує правий кінець коромисла вгору та підводить заслінку від сопла. При зменшенні густини рідини поплавок опускається, зазор між соплом і заслінкою збільшується, тиск у системі падає, і коромисло повертається до встановлення рівноваги. Тиск на мембрану пропорційний діючій на поплавок відштовхуючій силі, тобто тиск повітря у системі є мірою густини рідини і вимірюється вторинним приладом, шкала якого градуйована у одиницях густини [1]. Недоліком відомих способу та пристрою є низька точність вимірювання густини, обумовлена залежністю результатів вимірювання від величини швидкісного напору та тиску рідини, що надходить у його робочу камеру. Найбільш близьким за технічною сутністю та досягнутим результатом є спосіб вимірювання густини рідини у об'ємі, який вимірюється, за допомогою пристрою, оснащеного поплавком з тягою, дія якого заснована на силовій компенсації зміни зусилля відштовхуючої сили, діючої на поплавок [2]. Пристрій для здійснення цього способу включає послідовно з'єднані поплавок, тягу, важіль вимірювального блоку, вимірювальний блок та силовий перетворювач переміщень, вихід якого одночасно пов'язаний із входом вторинного приладу та другим входом вимірювального блоку. Крім того, тяга виконана у вигляді троса із складною системою підйому та опускання поплавка, що включає в себе блок, барабан і привод, а поплавок виконаний частково зануреним у рідину [2]. Принцип дії відомого пристрою заснований на зміні переміщень поплавка, частково зануреного у рідину, яка вимірюється. Величина переміщень поплавка залежить від величини виштовхуючої сили, діючої на поплавок з боку рідини, яка вимірюється. Але цей спосіб та пристрій для його здійснення також недостатньо точні, тому що зміни виштовхуючої сипи пропорційні змінам одночасно і густини і рівню рідини, яка вимірюється. Тому відомий спосіб та пристрій для його здійснення дозволяють достатньо точно вимірювати густин у рідини тільки при незмінному рівні. При зміні рівня рідини, яка вимірюється, точність вимірювання густини значно знижується. У процесі здійснення відомого способу вимірювання густини та при виконанні конструкції пристрою, зокрема, його поплавка та тяги, зовсім не враховується комплексний вплив змін рівня, діапазону вимірів густини, мінімального рівня у об'ємі, що вимірюється, максимальної зміни зусиль виштовхуючої сили, діючої на поплавок та інших параметрів на точність виміру густини рідини. Крім того, виконання тяги у вигляді троса зі складною системою (блок, барабан, привод) забезпечення підйому та опускання поплавка значно ускладнює конструкцію відомого пристрою. Залежність результатів вимірювання густини від змін рівня та інших перерахованих вище змінних параметрів у рідині, що вимірюється, є недопіком відомих способу та пристрою для його здійснення, тому що у процесі промислових вимірів густини у об'ємі, який вимірюється, практично завжди мають місце зміни рівня та інших змінних параметрів. У основу винаходу поставлена задача створення способу вимірювання густини рідини у об'ємі, що вимірюється, в якому шляхом введення додаткових операцій у певній їх послідовності, а також визначення умов виконання цих операцій, забезпечується незалежність результатів вимірювання густини від змін рівня рідин та інших змінних параметрів виконання цих операцій, забезпечується незалежність результатів вимірювання густини від змін рівня рідини та інших змінних параметрів у вимірюваному об'ємі. Ця задача вирішується завдяки тому, що у відомому способі вимірювання густини рідини у вимірюваному об'ємі за допомогою пристрою оснащеного поплавком з тягою, дія якого заснована на силовій компенсації зміни зусилля виштовхуючої сили, діючої на поплавок, виходячи із параметрів комплексного поплавка, що міститься у пристрої, або іншого поплавка, розрахунковим шляхом визначають максимальну зміну зусилля (Fмакс) виштовхуючої сили, діючої на поплавок у стандартній рідині, наприклад, воді. Далі, виходячи із заданого діапазону зміни густини (r мін, r макс) вимірюваної рідини, мінімального рівня (rмін) рідини у вимірюваному об'ємі, розраховують об'єм (V), масу (m), довжину (l) та діаметр (d) необхідного поплавка, тягу виконують цупкою і її довжину розраховують, ви ходячи із умов розташування поплавка нижче мінімального рівня вимірюваної рідини, але над днищем вимірюваного об'єму, і розташування пристрою на заданій висоті над вимірюваним об'ємом. Зa одержаними даними підбирають або виготовляють необхідні поплавок і тягу; замінюють комплексні поплавок і тягу на необхідні та вимірювання здійснюють шляхом вимірювання виштов 3 32021 хуючої сили, перетворення її у стандартний сигнал, який поступає на вторинний прилад, шкала якого градуйована в одиницях густини вимірюваної рідини. Поставлена задача вирішується також тим, що спочатку розрахунковим шляхом визначають орієнтовні довжину (lop) та діаметр (dop) поплавка, далі, орієнтовний діаметр (dop) поплавка уточнюють шляхом вибору найближчого більшого його значення із стандартного ряду труб та за уточненим діаметром (d) поплавка розраховують довжину, а також тим, що максимальну зміну зусилля (Fмакс) для комплексного поплавка (або будь-якого іншого поплавка розраховують за формулою: Fмакс = r q l= де: lт=H+h-hi-l, де H – висота вимірюваного об'єму, м, r – задана висота розташування пристрою над вимірюваним об'ємом, м, hi – задана висота розташування поплавка нижче мінімального рівня вимірюваної рідини (rмін), але над днищем вимірюваного об'єму, м, l – довжина поплавка, м. Запропонований спосіб забезпечує незалежність результатів виміру густини від змін рівня рідини та інших змінних параметрів у вимірюваному об'ємі, а також забезпечує можливість використання стандартних рівномірів, типу УБ-П, для вимірювання густини. Пошук, проведений у джерелах науковотехнічної та патентної інформації показав, що сукупність всіх суттєвих ознак запропонованого способу вимірювання густини рідини у вимірюваному об'ємі невідома. Отже, запропонований винахід відповідає вимогам новизни, тому що він невідомий із рівня техніки. Запропонований винахід має винахідницький рівень, тому що нові ознаки у такій якості і з таким результатом, у якому вони використовуються у сукупності ознак запропонованого винаходу, не виявлені, ні у способах-аналогах, ні в інших відомих автору способах. У основу винаходу поставлена також задача створення пристрою для вимірювання густини рідини у вимірюваному об'ємі, у якому шляхом зміни параметрів елементів, форми виконання одного з елементів і зв'язку між елементами, забезпечується незалежність результатів вимірювання густини від зміни рівня рідини та інших змінних параметрів у вимірюваному об'ємі. Ця задача вирішується завдяки тому, що відомий пристрій для вимірювання густини рідини у вимірюваному об'ємі, котрий включає послідовно з'єднані поплавок, тягу, важіль вимірювального блока, вимірювальний блок та силовий перетворювач переміщень, вихід якого одночасно пов'язаний з входом вторинного приладу та др угим входом вимірювального блока, поплавок має об'єм (V), масу (m), довжину (l) і діаметр (d), розраховані, виходячи із заданого діапазону зміни густини рідини, що вимірюється (rмін, r макс), мінімального рівня (rмін) рідини у вимірюваному об'ємі, та максимальної зміни зусилля (Fмакс) виштовхуючої сили, діючої на комплексний або будь-який інший поплавок у стандартній рідині, наприклад, йоді, а тяга виконана цупкою і має довжину (lт), розраховану, ви ходячи із умови розташування поплавка нижче рівня вимірюваної рідини, але над днищем p dк lк , 4 r - густина води, 1000 кг/м 3, q – прискорення сили воді, 9,81 н/кг, dк – діаметр поплавка комплексного, в м, lк – довжина поплавка комплексного, в м, p - 3,14. Об'єм (V) необхідного поплавка розраховують за формулою: Fмакс , q × Dr де: Fмакс – максимальна зміна зусилля виштохвуючої сили, діючої на поплавок у стандартній рідині, наприклад, воді, в Ньютонах (н), q – прискорення сили ваги, 9,81 н/кг, Dr – заданий діапазон зміни густини вимірюваної рідини, кг/м 3. Масу (m) необхідного поплавка розраховують за формулою: де: m>r макс×V, r макс – максимальна густина виміряє мого діапазону, кг/см 3. V - об'єм поплавка, м 3. Орієнтовну довжину (lop) поплавка розраховують за формулою: lop£r мін -0,2, де: r мін – мінімальний рівень рідини у вимірємому об'ємі, м, 0,2 – постійна величина, встановлена експериментальним шляхом. Орієнтовний діаметр (dop) поплавка розраховується за формулою: dор = , V - об'єм поплавка, м 3, p - 3,14, d - діаметр поплавка, прийнятий до виготовлення, дорівнює найближчому більшому значенню із стандартного ряду труб, до розрахованого орієнтовного діаметру поплавка, м. Довжину тяги (lт) розраховують за формулою: де: V= 4×V p × d2 4× V , p × lор де: V - об'єм поплавка, м 3, p - 3,14. lop – орієнтовна довжина поплавка, м. Довжину поплавка (l) розраховують за формулою: 4 32021 вимірюваного об'єму та розташування пристрою на заданій висоті над вимірюваним об'ємом. Поставлена задача вирішується також тим, що максимальну зміну зусилля виштовхуючої сили, діючої на поплавок у стандартній рідині (Fмакс), наприклад, воді, визначено за формулою: Fмакс = r q ню із стандартного ряду тр уб до орієнтовного діаметру поплавка, м. Довжина тяги (lт) визначена за формулою: lт=H+h–hі–l, де: H – висота вимірюваного об'єму. м, h – задана висота розташування пристрою над вимірюваним об'ємом, м, hі – задана висота розміщення поплавка нижче мінімального рівня вимірюваної рідини (r макс), але над днищем вимірюваного об'єму, м, l – довжина поплавка, м. Запропонований пристрій забезпечує незалежність результатів вимірювання густини від змін рівня рідини у вимірювану об'ємі та інших змінних параметрів (r, Рмін, Fмакс). Використання поплавка і тяги пристрою з розрахунковими параметрами, а також виконання тяги цупкою дозволяє безпосередньо передавати зміну виштовхуючої сили від поплавка до важеля вимірювального блока і повертати на попереднє місце поплавок дією сили зворотного зв'язку, яка є у пристрої. Крім того, запропонований пристрій конструктивно простіший, завдяки виконанню тяги цупкою та виключення складної системи забезпечення переміщень поплавка, яка включає блок, барабан та привод. Пошук, проведений у джерелах патентної та науково-технічної інформації показав, що запропонована сукупність ознак є новою, тому що вона невідома з рівня техніки. Запропонований винахід має винахідницький рівень, тому що відмінні ознаки не виявлені ні у пристроях-аналогах, ні у інших відомих пристроях. Запропонований спосіб включає такі операції: - ви ходячи із параметрів комплектного поплавка, що міститься у пристрої, або іншого другого поплавка, розрахунковим шляхом визначають максимальну зміну зусилля (Fмакс) виштовхуючої сили, діючої на поплавок у стандартній рідині, наприклад, воді, - виходячи із заданого діапазону зміни густини (r мін, rмакс) вимірюваної рідини, мінімального рівня (Рмін) рідини у вимірюваному об'ємі, розраховують: - об'єм (V) поплавка, - масу (m) поплавка, - діаметр (d) поплавка, причому спочатку розрахунковим шляхом визначають орієнтовну довжину (lор) поплавка та орієнтовний діаметр (dop) поплавка; орієнтовний діаметр (dop) поплавка уточнюють шляхом вибору найближчого більшого його значення із стандартного ряду тр уб; - за уточненим діаметром (d) поплавка розраховують довжину (l) поплавка; - уточнені діаметр (d) та довжину (l) поплавка приймають до виготовлення; - довжину (lт) тяги розраховують, ви ходячи із умови розміщення поплавка нижче мінімального рівня вимірюваної рідини, але над днищем вимірюваного об'єму, і розташування пристрою на заданій висоті над вимірюваним об'ємом, причому тягу виконують цупкою; - за одержаними даними підбирають або виготовляють необхідні поплавок і тягу; 2 pd к lк , 4 де: r - густина води, 1000 кг/м 3, q – прискорення сили ваги, 9,81 н/кг, dк – діаметр поплавка комплектного, м, lк – довжина поплавка комплектного, м, p - 3,14. Об'єм (V) необхідного поплавка виконаний із розрахунку: V= Fмакс , q × Dr де: Fмакс - максимальна зміна зусилля виштовхуючої сили, діючої на поплавок у стандартній рідині, наприклад, воді, м, q – прискорення сили ваги, 9,81 м/кг, Dr – заданий діапазон зміни густини вимірюваної рідини, кг/м 3, Маса поплавка (m) виконана з розрахунку: де: m>r макс×V, r макс – максимальна густина рідини у вимірюваному діапазону, кг/м 3, V - об'єм поплавка, м 3. Діаметр (d) поплавка прийнятий рівним найближчому більшому значенню із стандартного ряду тр уб до орієнтовного діаметру поплавка, визначеного за формулою: dор = 4× V , p × lор де: V - об'єм поплавка, м 3, p = 3,14. lop – орієнтовна довжина поплавка, м, визначена за формулою: де: lop£Рмін–0,2, r мін – мінімальний рівень рідини у вимірюємо му об'ємі, м, 0,2 – постійна велична, встановлена експериментальним шляхом. Довжина поплавка (l) визначена за формулою: l= де: 4×V p × d2 , V - об'єм поплавка, м 3, p = 3,14. d – діаметр поплавка, прийнятий до виготовлення, дорівнює найближчому більшому значен 5 32021 - замінюють комплектні поплавок і тягу на необхідні; - вимірювання густини проводять за допомогою пристрою, оснащеного поплавком з тягою, принцип дії якого заснований на силовій компенсації зміни зусилля виштовхуючої сили, діючої на поплавок, наприклад, зa допомогою рівнеміра типу УБ-П, шкала якого перерахована на одиниці густини, або поплавкового густиноміра. Спосіб вимірювання густини пояснюється такими прикладами, що здійснюються, виходячи із поставленої задачі визначити густин у рідини для наступних об'єктів (вимірюваних об'ємів): Об'єкт № 1 (приклад 1). Збірник слабкої азотної кислоти висотою Н=4 м, у якому густина кислоти змінюється від r мін=1246 кг/м З до rмакс= =1367 кг/м 3 (концентрація 40-60% ваг.), а мінімальний рівень кислоти у вимірюваному об'ємі r мін = =0,6 м, висота розташування пристрою h=0,29 м над вимірюваним об'ємом, hі=0,1 м - висота розташування поплавка нижче мінімального рівня, але над днищем вимірюваного об'єму. Об'єкт № 2 (приклад 2). Нейтралізатор виробництва калієвої і натрієвої селітри висотою Н= =2,5 м, в якому густина натрієвих (калієвих) лугів змінюється від r мін=1150 кг/м З до rмакс=1450 кг/м З, а мінімальний рівень лугів у нейтралізаторі rмін= =0,3 м, висота розташування пристрою h=0,29 м над вимірюваним об'ємом, hі=0,1 м - висота розташування поплавка нижче мінімального рівня, але над днищем вимірюваного об'єму. Об'єкт № 3 (приклад 3). Сховище аміачної води у виробництві мінеральних добрив висотою Н= =6 м, у якому густина змінюється від rмін=850 кг/м 3 до r макс=950 кг/мЗ, а мінімальний рівень Рмін=0,9 м, висота розташування пристрою h=0,29 м над вимірюваним об'ємом, hі=0,1 м - висота розташування поплавка нижче мінімального рівня, але над днищем вимірюваного об'єму. Для вимірювання густини використовують у прикладах 1, 2 рівнемір типу УБ-П, що серійно випускається, у прикладі 3 - густиномір з параметрами комплектних поплавків: діаметр довжина маса 1 d=8 мм l=6000 мм m=2,6 кг 2 d=8 мм l=10000 мм m=3,4 кг 3 d=8 мм l=16000 мм m=4,1 кг Виходячи із параметрів (d і l) комплексних поплавків розраховують максимальне зусилля (Fмакс), що діє на комплектний поплавок під час його занурення у стандартну рідину, наприклад, воду з густиною r=1000 кг/м З за формулою: Fмакс = q × r × V = q × r Далі розрахунковим шляхом визначають V, m, l необхідного поплавка і довжину тяги (див. таблицю); виходячи із одержаних даних виготовляють або підбирають необхідний поплавок; тягу виконують цупкою з розрахунковою довжиною; замінюють комплектні поплавок та тягу на необхідні і виміри густини проводять рівнеміром УБ-П, шкалу якого перераховують на шкалу густини (приклади 1, 2) або густиноміром (приклад З). Зміни густини відображаються на шкалі вторинного приладу, пристрою для вимірювання густини. Запропонований спосіб далі реалізується за допомогою пристрою для вимірювання густини, схема якого зображена на кресленні (фіг.). При зміні густини рідини у вимірюваному об'ємі 7 на поплавок 1 діє змінена за величиною виштовхуюча сила (Fмакс). Зміна величини виштовхуючої сили пропорційна величині зміни густини рідини у вимірюваному об'ємі і не залежить від зміни рівня у ньому. Зміна зусилля з боку вимірюваної рідини, діючої на поплавок 1, передається черезтягу 2 на одне плече важеля 3. Зміни зусилля, що виникають на іншому плечі важеля 3, який належить вимірювальному блоку 4, всередині нього перетворюється у пропорційні зміни зусилля на заслінку, котра входить у склад пневмосилового перетворювача 5, вихідний пневмосигнал якого передає зміну тиску на вихід вторинного приладу 6 і на другий вхід вимірювального блока 4. У вимірювальному блоці 4 цей сигнал, виконуючи функцію негативного зворотного зв'язку, своєю зміною тиску пневмосигналу компенсує зміни зусилля іншого плеча важеля 3 на заслінку і тим самим відновлює на колишнє місце положення важеля З, і тяги 2, і поплавка 1 у вимірюваному об'ємі 7. Зміни вхідного пневмосигналу у вторинному приладі 6 призводять до зміни положення вказівної стрілки відносно приладної шкали, градуйованої у одиницях густини, показуючої своїм положенням на результати виміру густини у вимірюваному об'ємі 7. Результати розрахунків Fмакс, V, m, d та lт та результат вимірювання густини наведені в таблиці. Огріх вимірювання густини складає 1%. Запропонований пристрій пояснюється кресленням пристрою (фіг.). Пристрій для вимірювання густини рідини у вимірюваному об'ємі включає послідовно з'єднані поплавок 1, тягу 2, важіль вимірювального блоку 3, вимірювальний блок 4 та силовий перетворювач переміщень 5, вихід якого одночасно пов'язаний з входом вторинного приладу 6 та другим входом вимірювального блоку 4, причому поплавок має об'єм (V), визначений за формулою F V = макс , q × Dr де: Fмакс - максимальна зміна зусилля виштовхуючої сили, діючої на поплавок у стандартній рідині, наприклад, воді, м, q – прискорення сили ваги, 9,81 м/кг, p × d2 к lк , 4 де: q – прискорення сили ваги, 9,81 н/кг, V - об'єм комплектного поплавка, м 3, dк – діаметр поплавка комплектного, м, lк – довжина поплавка комплектного, м. Наприклад, для комплектного поплавка 1 Fмакс буде: Fмакс=9,81×1000 3,14 ×159 (0,008)2×6=2,958626 н 4 6 32021 Dr – заданий діапазон зміни густини вимірюваної рідини, кг/м 3. Масу (m) визначену за формулою: m>rмакс×V, діаметр (d) поплавка, прийнятий рівним найближчому більшому значенню із стандартного ряду труб до орієнтовного діаметру (dop), причому dop визначений за формулою: dор = l – довжина поплавка, м. На кресленні (фіг.) також показаний вимірюваний об'єм 7. Запропонований пристрій працює таким чином. При зміні густини рідини у вимірюваному об'ємі 7 на поплавок 1 діє змінена за величиною виштовхуюча сила (Fмакс). Зміна величини виштовхуючої сили пропорційна величині змін густини рідини у вимірюваному об'ємі і не залежить від зміни рівня у ньому. Зміна зусилля з боку вимірюваної рідини, діючої на поплавок 1, передається через тягу 2 на одне плече важеля 3. Зміни зусилля, що виникають на другому плечі важеля 3, який належить вимірювальному блоку 4 всередині нього перетворюються у пропорційні зміни зусилля на заслінку, що входить до складу пневмосилового перетворювача 5, вихідний пневмосигнал якого передає зміну тиску на вхід вторинного припаду 6 та на другий вхід вимірювального блоку 4. У вимірювальному блоці 4 цей сигнал, виконуючи функцію негативного зворотного зв'язку, своєю зміною тиску пневмосигналу компенсує зміни зусилля другого плеча важеля 3 на заслінку 1, тим самим відновлює на попереднє місце положення і важеля 3, і тяги 2, і поплавка 1 у вимірюваному об'ємі 7. Зміни вхідного пневмосигналу у вторинному приладі 6 призводять до зміни положення вказівної стрілки відносно приладової шкали, градуйованої у одиницях густини, вказуючи своїм положенням на результат вимірювання густини у вимірюваному об'ємі 7. 4× V , p × lор де: V - об'єм поплавка, м 3, p = 3,14. lop – орієнтовна довжина поплавка, м. Орієнтовна довжина поплавка (lор) визначена за формулою: lop£r мін–0,2; довжину (l), визначену за формулою: l= де: 4×V p × d2 , V - об'єм поплавка, м 3, p = 3,14, d - діаметр (d) поплавка, прийнятий до виготовлення, дорівнює найближчому більшому значенню із стандартного ряду труб до орієнтовного діаметру поплавка, м. Крім того, тяга виконана цупкою і має довжину (lт), визначену за формулою: lт=H+h–hі–l, Джерела інформації: 1. Кулаков М.В., Щепкин C.И. Автоматические контрольно-измерительные приборы для химических производств. - Москва, 1961. - С.480-483, рис.318. 2. A. с. CCCP № 370474 G01N9/10, G01F23/10. де: H – висота вимірюваного об'єму. м, h – задана висота розташування пристрою над вимірюваним об'ємом, м, hі – задана висота розміщення поплавка нижче мінімального рівня вимірюваної рідини (Рмін), але над днищем вимірюваного об'єму, м, Таблиця №№ Зміст 1. Вихідні дані Межі зміни та діапазон виміру густини: мінімальна максимальна діапазон Висота вимірювального об’єму Мінімальний рівень у вимірювальному об’ємі Розрахункові параметри: Максимальна зміна зусилля виштовхуючої сили, що діє на поплаp × d2 к вок Fмакс = r × q lк 4 Необхідний об'єм поплавка густиноміру Необхідна маса поплавка m>r макс×V 1.1 1.2 1.3 2. 2.1 2.2. 2.3 Умовне позначення Розмірність 1 Об’єкт (приклад) 2 3 r мін r макс Dr Н кг/м 3 кг/м 3 кг/м 3 м 1246 1367 121 4 1150 1450 300 2,5 850 950 100 6 r мін м 0,6 0,3 0,9 Fмакс н V м 3103 2,49250 1,00530 3,01593 m кг 3,5 1,5 3,0 7 2,958626 32021 Продовження таблиці №№ 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 3. 3.1 3.2 3,3 3,4 4. Зміст Орієнтовна довжина поплавка, прийнята із умови його розташування між днищем вимірюваного об'єму та мінімальним рівнем рідини у ньому lop£r мін--0,2 Орієнтовний діаметр поплавка dор = 4×V p × lор Прийнятий до виготовлення діаметр поплавка густиноміру, рівний найближчому більшому значенню із стандартного ряду труб Довжина поплавка, що прийнята 4V до виготовлення l = p × d2 Необхідна довжина тяги прийнята за умови розміщення поплавка нижче рівня вимірюваної рідини та над днищем на висоті hі=0,1 м, а також розміщення густиноміру на висоті h=0,290 м на вимірюваним об’ємом lт=(H+h–hі–0,1–І)= =(H+0,19–1) Результати розрахунку Маса поплавка густиноміру Діаметр поплавка густиноміру Довжина поплавка густиноміру Довжина тяги густиноміру Густина вимірюваних об'ємів Умовне позначення Розмірність 1 Об’єкт (приклад) 2 3 lop м 0,4 0,1 0,7 dop м 0,08907 0,1131 0,07407 dop мм 89,07 113,1 74,07 d мм 100 120 76 d м 0,1 0,12 0,076 l М 0,3174 0,08888 0,6648 l мм 317,4 88,9 664,8 lт м 3,8726 2,6011 5,5252 lт мм 3872,6 2601,1 5525,2 m d l lт r кг мм мм мм кг/м, 3,5 100 317,4 3872,2 1356 1,5 120 88,9 2601,1 1300 3,0 76 664,9 5525,1 900 8 32021 Фіг. __________________________________________________________ ДП ‘Український інститут промислової власності’ (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 9