ВИБРАЦИОННЫЙ ПЛОТНОМЕР ДЛЯ ГАЗОВ

Полезная модель относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использована для измерения параметров газов и газовых смесей с целью определения состава или в системах учета.
Известен плотномер, содержащий резонатор, выполненный в виде пустотелой оболочки, установленный в контролируемом потоке, корпус, систему возбуждения и съема колебаний, в котором для выравнивания давлений контролируемой среды внутри и снаружи пустотелой оболочки через отверстия в фланцах, жестко связанных с торцами оболочки и корпусом, обеспечивается проток жидкости в полость между корпусом и наружной поверхностью оболочки (патент Великобритании N 1175586, кл. 00IN 9/00, 1969 г).
Недостатком такого плотномера является существование потерь колебательной энергии через внешний технологический трубопровод, что снижает добротность колебательной системы и, следовательно, точность измерений, лIX
Наиболее близким к предлагаемому является вибрационный плотномер, содержащий корпус, в котором размещены резонатор в виде пустотелой оболочки с жесткими элементами, отходящими от торцев оболочки симметрично относительно ее продольной оси и сходящимися в центре масс колебательной системы и система возбуждения и съема колебаний, включающая возбудитель, приемник и усилитель (А.с. СССР N 800817 кл. G01N 9/00, Б.И. N4, 30.01.81 г.).
Недостатком этого устройства является то, что вибрации технологического трубопровода через жесткое фланцевое соединение передаются на корпус плотномера, в котором смонтированы элементы системы возбуждения и съема колебаний резонатора. Накладываясь на основную частоту резонатора эти вибрации могут существенно исказить полезный частотный сигнал, что приводит к снижению точности измерений.
Кроме того общим недостатком рассмотренных выше плотномеров является влияние температуры контролируемого газа и окружающей среды на физико-механические параметры резонатора, что также приводит к снижению точности измерений.
Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью «является повышение точности измерений.
система возбуждения и съема колебаний, включающая возбудитель, приемник и усилитель. В корпусе дополнительно размещены резонатор в виде камертона и система возбуждения и съема колебаний, возбудитель и приёмник которой смонтированы на держателе, связанном с центром масс дополнительной колебательной системы жестко, а с корпусом - посредством гибкой подвески, при этом центр тяжести держателя находится в центре масс дополнительной колебательной системы.
Возбудитель и приемник системы возбуждения и съема колебаний резонатора в виде пустотелой оболочки могут быть смонтированы на держателе, который связан с центром масс этой колебательной системы жестко, а с корпусом - посредством гибкой подвески, при этом центр тяжести держателя находится в центре масс этой колебательной системы.
Отличиями предлагаемого плотномера от прототипа является то, что в корпусе дополнительно размещены резонатор в виде камертона и система возбуждения и съема колебании, возбудитель и приемник которой смонтированы на держателе, связанном с центром масс дополнительной колебательной системы жестко, а с корпусом - посредством гибкой подвески, при этом центр тяжести держателя находится в центре масс дополнительной колебательной системы, а также возможность монтажа возбудителя и приемника системы возбуждения и съема колебаний резонатора в виде пустотелой оболочки на держателе, связанном с центром масс этой колебательной системы жестко, а с корпусом - посредством гибкой подвески, при этом центр тяжести держателя находится в центре масс этой колебательной системы. В результате использования новой конструкции формируется дополнительный частотный ситная, зависящий от температуры контролируемой среды, проходящей через плотномер, который используется для автоматической коррекции сигнала основного резонатора, что позволяет существенно повысить точность измерений. Кроме того вибрации технологического оборудования не искажают выходной частотный сигнал плотномера, что также ведет к повышению точности измерений.
На фиг. 1 представлена предлагаемая полезная модель в разрезе.
Корпус плотномера состоит из основания 1 и двух крышек 2 и 3, соединенных с основанием фланцами 4. Основание 1 снабжено патрубками (на фиг. не показаны) для подвода и отвода контролируемой среды. Внутренняя полость основания и крышек образует измерительную камеру, в которой размещены основная и дополнительная колебательные системы.
p
проходящему через ось продольной симметрии последней в точке, находящейся в центре масс этой колебательной системы. Концы осевого стержня
7жестко зафиксированы в держателе 8 в точках, проходящих через ось продольной симметрии последнего на равных расстояниях от центра масс.
8противоположных стенках держателя 8 выполнены два отверстия центры которых находятся на оси, проходящей через центр масс перпендикулярно оси продольной симметрии оболочки. В отверстиях установлены герметичные немагнитные обоймы возбудителя 9 и приемника 10 колебаний. Держатель 8 подвешен на кронштейне 11 при помощи гибких элементов 12, например, цилиндрических винтовых пружин, причем точки подвеса находятся на оси продольной симметрии оболочки. Кронштейн 11 жестко смонтирован на фланце основания корпуса 1.
Дополнительная колебательная система содержит резонатор в виде замкнутого стержневого камертона 13, жестко монтируемого при помощи ножки 14, отходящей от центра тяжести камертона 13 к держатели 15, в
противоположных стенках которого выполнены два отверстия с центрами, находящимися на оси, перпендикулярной продольной оси симметрии камертона и проходящей через его центр тяжести. В отверстиях установлены герметичные немагнитные обоймы возбудителя 16 и приемника 17 колебаний. Держатель 15 подвешен на кронштейне 18 при помощи гибких элементов 19, например, цилиндрических винтовых пружин, причем точки подвеса находятся на оси продольной симметрии камертона. Кронштейн 18 жестко смонтирован на фланце основания корпуса 1.
Возбудители и приемники обеих колебательных систем при помощи проводов 20, проходящих через гермоввод 21 подключены к усилителям 22 и 23, размещенным в кожухе 24, смонтированном на основании корпуса 1. Усилители 22 и 23 связаны с блоком питания и промежуточным измерительным преобразователем (на рис. не показаны) через штепсельный разъем 25.
Вибрационный плотномер работает следующим образом.
Контролируемая газовая смесь поступает через патрубок в измерительную камеру, обтекает внутреннюю и наружную поверхности пустотелой оболочки 1, поверхность замкнутого стержневого камертона 13 и выходит из плотномера через второй патрубок. Системы возбуждения и съема колебаний, включающие возбудители 9 и 16, приемники 10 и 17 и усилители 22 и 23, построенные как элементы положительной обратной связи с ограничением амплитуды выходного сигнала, обеспечивают автоколебательные режимы работы пустотелой оболочки 5 и стержневого камертона 13 на собственных резонансных частотах, зависящих от плотности контролируемой
среды. Однако вследствие того, что собственная распределенная масса пустотелой оболочки значительно меньше, чем у стержневого камертона, чувствительность последнего к изменение плотности газа пренебрежимо мала.
Оболочка и камертон находятся при одинаковой температуре, зависящей от температуры контролируемой и окружающей плотномер среды. Изменение этой температуры вызывает изменение физико-механических характеристик обоих резонаторов, что приводит к изменению частот их колебаний. Действие температуры на основной резонатор приводит к появлению температурной погрешности, для компенсации которой используется сигнал дополнительного резонатора.
Корпус плотномера подвергается вибрационному воздействию со стороны технологического оборудования, имеющему весьма широкий частотный спектр. Низкочастотная часть спектра отфильтровывается резонаторами, представляющими собой высокодобротнце узкополосные фильтры, а высокочастотная составляющая отфильтровывается гибкими элементами , на которых подвешены держатели резонаторов. Таким образом вибрации технологического оборудования не искажают выходной частотный сигнал датчика плотности
- 4 ФОРМУЛА