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, кд. 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.
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. Q01N 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. Накладывался 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.
Предлагается вибрационный плотномер для газов, 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 колебании, включающая возбудитель, приемник и усилитель. Торцы оболочки жестко соединены двумя стержнями, расположенными в плоскости расположения жестких элементов. В корпусе плотномера размещена дополнительная система возбуждения и съема колебаний, причем возбудитель и приемник одной системы расположены в плоскости расположения стержней, а другой - в перпендикулярной плоскости, и все они смонтированы на держателе, который связан с центром масс колебательной системы жестко, а с корпусом - посредством гибкой подвески, при этом центр тяжести держателя находится в центре масс колебательных систем.
Корпус плотномера может состоять из основания и крышки, при этом резонаторы, возбудители и приемники колебаний, смонтированные на держателе, размещены в крышке, а усилители - в основании.
Отличия предлагаемого плотномера от прототипа состоят в следующем: 1) торцы оболочки жестко соединены л.вумя стержнями, расположенными в плоскости расположения жестких элементов; 2) в корпусе размещена дополнительная система возбуждения и съема- колебаний, причем возбудитель и приемник одной системы расположены в плоскости расположения стержней, а другой - в перпендикулярной плоскости, и все они смонтированы на держателе, который связан с центром масс колебательной системы жестко, а с корпусом - посредством гибкой подвески, при этом центр тяжести держателя находится в центре масс колебательных систем; 3) корпус плотномера может состоять из основания и крышки, при этом резонаторы, возбудители и приемники колебаний размещены в крышке, а усилители - в основании.
В результате использования новой конструкции формируется дополнительный частотный сигнал, 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.
Вибрационный плотномер газа содержит корпус, состоящий из основания 1 и крышки 2, соединенных фланцами 3 и 4. Внутренняя полость разделена глухим фланцем 4 с гермовводом 5 на две камеры. Патрубки 6 и 7 предназначены для подвода контролируемой газовой смеси в измерительную камеру, образованную между крышкой 2 и глухим фланцем 4 и вывода этой
смеси. В измерительной камере размещены основная и дополнительная колебательные системы.
Основная колебательная система содержит резонатор в виде пустотелой оболочки 8, жестко монтируемой при помощи элементов 9 к стержню 10, проходящему через ось продольной симметрии последней в точке, находящейся в центре масс колебательной системы. Концы осевого стержня 10 жестко зафиксированы в держателе 11 в точках, проходящих через ось продольной симметрии последнего на равных расстояниях от центра масс. Герметичные немагнитные обоймы возбудителя 12 и приемника 13 системы возбуждения и съема колебаний основного резонатора установлены в отверстиях, выполненных в противоположных стенках держателя 11 таким образом, что их центры находятся на оси, проходящей через центр масс перпендикулярно плоскости расположения жестких элементов 9.
Держатель 11 подвешен на кронштейне 17 при помощи гибких элементов 18, например, цилиндрических винтовых пружин, причем точки подвеса находятся на оси продольной симметрии оболочки.- Кронштейн 17 жестко смонтирован на перегородке 4 корпуса.
Дополнительная колебательная система содержит резонатор в виде замкнутого стержневого камертона, образованного двумя стержнями 14, соединяющими торцы оболочки, и жесткими элементами 9, лежащими в одной плоскости. Герметичные немагнитные обоймы возбудителя 15 и приемника 16 колебаний системы возбуждения и съема колебаний дополнительного резонатора установлены в отверстиях, выполненных в противоположных стенках держателя 11 таким образом, что их центры находятся на оси, проходящей через центр масс колебательной системы в плоскости расположения жестких элементов 9.
Возбудители и приемники обеих колебательных систем при помощи проводов 19, проходящих через гермоввод 5 подключены к усилителям 20 и 21, размещенным внутри основания 1 корпуса, связанным с блоком питания и промежуточным измерительным преобразователем (на фиг. не показаны) через штепсельный разъем 22.
Вибрационный плотномер работает следующим образом.
Контролируемая газовая смесь поступает через патрубок б в измерительную камеру, обтекает внутреннюю и наружную поверхности пустотелой оболочки 8, поверхность замкнутого стержневого камертона 14 и выходит из плотномера через патрубок 7. Системы возбуждения и съема колебаний включающие возбудители 12 и 15, приемники 13 и 16 и усилители 20 и 21, построенные как элементы положительной обратной связи с ограничением
амплитуды выходного сигнала, обеспечивают автоколебательные режимы работы пустотелой оболочки 8 и стержневого камертона 14 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 изменению 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 высокодобротные 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
°J
- 4 -