Устройство для определения плотности жидких углеводородных смесей

Устройство относится к технике измерения физических величин и может быть использована для измерения плотности жидких углеводородных смесей находящихся в резервуарах и перемещаемых по трубопроводам. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности измерения (особенно при малых диапазонах изменения плотности измеряемой жидкости) за счет максимального приближения конструкции к расчетной схеме, а также упрощение конструкции, уменьшение габаритов и удобство осмотра в процессе эксплуатации. Технический результат, получаемый при осуществлении полезной модели заключается в исключении влияния на измерение каких-либо внешних промежуточных конструктивных элементов по отношению к системе тензопреобразователь - подвеска поплавка - поплавок. Устройство содержит проточный корпус с крышкой, измерительный сосуд с дросселирующим отверстием в нижней части, жестко закрепленный внутри на днище проточного корпуса, погружной поплавок посредством повески на гибких нитях подвешенный к измерительному стержню тензопреобразователя силы установленного на крышке измерительного сосуда, ограждающего поплавок от динамического воздействия потока измеряемой жидкости протекающей через проточный корпус, датчик температуры, измерительный прибор. Тензопреобразователь силы вместе с подвешенным к нему поплавком находится в среде жидкой углеводородной

смеси.

Погружной поплавок соединен гибкими нитями с вилкой пружинного механизма подъема поплавка.

Предлагаемое устройство осуществимо в промышленности и имеет

следующие показатели:

[] достаточно высокую точность измерения;

[] сравнительно малые габариты;

[] расширенный диапазон измерений, так как может быть использовано для измерения плотности жидких углеводородных сред в различных отраслях промышленности, торговли и хозяйства таких как химической, текстильной, пищевой, при распределении и отпуске таких продуктов как жидкие углеводородные смеси например, сжиженные пропаны, бутан или их смесь, бензин, керосин и другие нефтепродукты с достаточными изолирующими свойствами;

[] простота конструкции не требующая механической настройки при изменении или замене измеряемой жидкости или изменении ее давления.

По предлагаемому устройству разработана проектно-конструкторская документация, изготовлены и испытаны образцы устройства. Испытания дали положительные результаты.

Полезная модель относится к технике измерения физических величин и может быть использована для определения плотности жидких углеводородных смесей, находящихся в резервуарах и перемещаемых по трубопроводам,

Близким к предлагаемому является устройство для измерения плотности жидких сред см. RU 2084864 С1 содержащее проточный корпус с крышкой, поплавок с сердечником в поле дифференциальной катушки индуктивности, помещенный в измерительный сосуд с дросселирующим отверстием и закрепленный в нем посредством двух упругих пластин, измерительный прибор.

Недостатком данного прибора при измерении плотности жидких углеводородных смесей характеризуемой диапазонами измеряемых изменений 0,010.....0,020 кг/л, при крайних границах 0,451,....0,641 кг/л является наличие погрешности вносимой в измерение посредством дифференциальной катушки и наличием нелинейных упругих связей поплавка с измерительным сосудом.

Известно устройство для измерения плотности жидких сред см. патент РФ на полезную модель №35567, содержащее проточный корпус с крышкой, погружной поплавок с направляющим стержнем, перемещающимся в направляющих втулках, измерительный сосуд с дросселирующим отверстием, защищающий поплавок от динамического воздействия потока измеряемой жидкости, сильфонный фторопластовый разделитель сред (между измеряемой и измерительной жидкостью, обеспечивающей внутреннее обустройство

тензопреобразователя давления в конструкции прибора), тензопреобразователь давления, в рабочую поверхность которого опирается нижний конец направляющего стержня поплавка, измерительный прибор. Это устройство принято за ближайший аналог (прототип).

Недостатком этого устройства является наличие в измерительной цепи элементов (сильфонного разделителя сред и двух пар трения направляющего стержня поплавка в направляющих фторопластовых втулках) систематической погрешности.

Задачей предлагаемого устройства является повышение точности измерения (особенно при малых диапазонах изменения плотности измеряемой жидкости) за счет максимального приближения конструкции к расчетной схеме, а также упрощение конструкции, уменьшение габаритов и удобство осмотра в процессе эксплуатации.

Технический результат, получаемый при осуществлении устройства заключается в исключении влияния на измерение каких-либо внешних промежуточных конструктивных элементов по отношению к системе тензопреобразователь - подвеска поплавка - поплавок, которые имеют место во всех аналогах предлагаемого устройства имеющих закрытый корпус, позволяющий работать с жидкостями находящимися под давлением.

Это достигнуто новыми техническими решениями находящимися в причинно-следственной связи с техническим результатом.

Сущность заявленного устройства выражается в совокупности нижеследующих существенных признаков.

В устройстве для определения плотности жидких углеводородных смесей содержащем проточный корпус с крышкой, измерительный сосуд в котором установлен погружной поплавок, а так же содержащем

тензопреобразователь и дросселирующее отверстие расположенное в измерительном сосуде, отличительными от прототипа признаками являются:

[] погружной поплавок соединен подвеской и гибкими нитями с тензопреобразователем силы;

[] погружной поплавок соединен гибкими нитями с вилкой пружинного механизма подъема поплавка;

[] тензопреобразователь силы установлен на крышке измерительного сосуда.

Приведенная совокупность существенных признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "новизна".

На чертеже изображено предлагаемое устройство в разрезе,

Стрелкой А указан подвод измеряемой жидкости. Стрелкой Б указан отвод измеряемой жидкости.

Устройство для определения плотности жидких углеводородных смесей содержит проточный корпус 1 с крышкой 2, погружной поплавок 3, который серьгой подвески 4 крепится к измерительному стержню 16 тензопреобразователя силы 5 при помощи ввернутого в стержень 16 подвесного винта 20, имеющего специальную V-образную проточку, которая в сопряжении со скругленной кромкой серьги подвески 4 обеспечивает безмоментное соединение типа «призма-подушка» например, как в опорах и подвесах аналитических весов. Тензопреобразователь силы 5 закреплен на крышке 6 измерительного сосуда 7, имеющего дросселирующее отверстие 8 в нижней части и закрепленного на днище проточного корпуса. На крышке 6 смонтированы пружинный механизм 9 подъема поплавка 3 и элементы фиксации поплавка (три упорных штыря) 10 для контрольной разгрузки тензопреобразователя силы и крепления поплавка при транспортировке

устройства.

Поплавок 3 соединен с подвеской 4 на измерительном стержне поз. 16 тензопреобразователя силы 5 при помощи двух капроновых нитей 11 равной длины и толщиной 0,5мм, которые в рабочем положении натянуты под весом поплавка 3. Еще две такие же нити 12, провисающие (ненатянутые) соединяют поплавок с вилкой поз. 17 пружинного механизма 9 подъема поплавка 3. На крышке 2 проточного корпуса 1 установлен ручной (винтовой) привод 13 пружинного механизма подъема поплавка 3, и герметичный изолятор 14 для подвода проводов к тензопреобразователю силы размещенному внутри замкнутого объема (корпус-крышка) под давлением жидкой углеводородной смеси например, сжиженные пропан, бутан или их смесь.

Ручным приводом 13, перемещением толкателя поз. 18, обеспечивают крайнее верхнее и крайнее нижнее положения вилки поз. 17 пружинного механизма 9 подъема поплавка 3.

При крайнем верхнем положении, когда толкатель поз. 18 ручного привода 13 не касается вилки поз. 17 пружинного механизма 9 подъема поплавка, нити 11 подвески поплавка, соединяющие поплавок с тензопреобразователем силы, провисают (ненатянуты), а нити 12 фиксации поплавка 3, соединяющие поплавок с вилкой пружинного механизма подъема, натянуты силой пружины поз. 19. Поплавок 3 своей верхней полусферой упирается в концы трех стержней фиксации 10 закрепленных снизу на крышке 6 измерительного сосуда 7. Таким образом, тензопреобразователь силы 5 разгружен, а поплавок 3 зафиксирован.

При крайнем нижнем положении толкателя поз. 18 ручного привода 13 вилка поз. 17 механизма подъема 9 отжимается в крайнее нижнее положение.

При этом нити фиксации 12 поплавка, соединяющие поплавок 3 с вилкой пружинного механизма подъема 9 провисают (ненатянуты), а поплавок повисает на нитях 11 подвески 4 и своим весом воздействует на тензопреобразователь силы 5.

Поплавок изготовлен пустотелым, для остойчивости и подбора оптимального веса с учетом объема поплавка в нижней части его (внутри) закреплен груз.

Дросселирующее отверстие 8 в измерительном сосуде 7, расположенное в нижней части на противоположной стороне относительно подвода жидкости, обеспечивает выравнивание плотности жидкости внутри измерительного сосуда и вне его (внутри проточного корпуса) за счет гидростатического и конвективного перемещений слоев жидкости.

Датчик температуры 15 выдает соответствующий сигнал в измерительный прибор устройства.

Устройство работает следующим образом: поплавок воздействует на тензопреобразователь силы 5 в зависимости от плотности измеряемой жидкости с силой F_n=Р_n - р_ж V_n,

где F_n - сила воздействия поплавка на тензопреобразователь;

Р_n - вес поплавка (периодически контролируется для учета возможности изменений вследствие "обрастания" прилипшими микрочастицами);

р_ж - плотность измеряемой жидкости;

V_n - объем поплавка.

В результате тензопреобразователь силы формирует сигнал преобразуемый измерительным прибором, с учетом температуры и давления в проточном корпусе, в соответствующий информационный и управляющий сигнал для систем автоматического регулирования.

На основании вышеизложенного можно утверждать, что предлагаемое устройство осуществимо в промышленности и имеет следующие показатели:

[] достаточно высокую точность измерения;

[] сравнительно малые габариты;

[] расширенный диапазон измерений, так как может быть использовано для измерения плотности жидких углеводородных смесей в различных отраслях промышленности, торговли и хозяйства, таких как химической, текстильной, пищевой, при распределении и отпуске таких продуктов как сжиженный углеводородный газ, бензин, керосин и другие нефтепродукты с достаточными изолирующими свойствами;

[] простота конструкции не требующая механической настройки при изменении или замене измеряемой жидкости или изменении ее давления.

По предлагаемому устройству разработана проектно конструкторская документация, изготовлены и испытаны образцы устройства. Испытания дали положительные результаты.

Устройство для определения плотности жидких углеводородных смесей, содержащее проточный корпус с крышкой, измерительный сосуд в котором установлен погружной поплавок, а также содержащее тензопреобразователь и дросселирующее отверстие, расположенное в измерительном сосуде, отличающееся тем, что указанный погружной поплавок соединен посредством подвески и гибких нитей с тензопреобразователем силы, а также поплавок соединен гибкими нитями с вилкой пружинного механизма подъема поплавка при этом тензопреобразователь силы установлен на крышке измерительного сосуда.