RU96966U1 - Устройство для измерения плотности и уровня жидких сред - Google Patents
Устройство для измерения плотности и уровня жидких сред Download PDFInfo
- Publication number
- RU96966U1 RU96966U1 RU2010119585/28U RU2010119585U RU96966U1 RU 96966 U1 RU96966 U1 RU 96966U1 RU 2010119585/28 U RU2010119585/28 U RU 2010119585/28U RU 2010119585 U RU2010119585 U RU 2010119585U RU 96966 U1 RU96966 U1 RU 96966U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diameter
- piezometric
- tubes
- piezometric tubes
- outlet
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
1. Устройство для измерения плотности и уровня жидких сред, преимущественно буровых и цементных растворов в процессе их приготовления, включающее источник сжатого воздуха, две пьезометрические трубки, одни концы которых размещены в измерительной камере, сообщающейся через выполненную в ней щелевую прорезь с емкостью с контролируемым раствором, перемешиваемым посредством мешалки, а другие концы подсоединены к преобразователю разности давлений, при этом на погруженных в раствор концах пьезометрических трубок на высоте не менее 1/5 диметра их выходного отверстия выполнено, по меньшей мере, одно боковое отверстие, диаметр которого меньше диметра выходного отверстия пьезометрических трубок. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диаметр бокового отверстия меньше диметра выходного отверстия пьезометрических трубок не более чем в 10 раз. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что концы пьезометрических трубок выполнены в виде наконечников с антиадгезионным покрытием.
Description
Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в системах управления технологическими процессами, в частности, для измерения плотности и уровня жидких сред, в том числе буровых и цементных растворов в емкостях при их перемешивании.
Известно устройство для измерения плотности жидких сред, например буровых и цементных растворов, содержащее источник сжатого воздуха, две вертикально установленные в емкости с контролируемой жидкостью пьезометрические трубки, одни концы которых погружены в жидкость на различную глубину, и преобразователь разности давлений в пьезометрических трубках в пропорциональный электрический сигнал (SU №1374097, G01N 9/26, 1988).
Недостатком устройства является сложность конструкции и его настройки.
Также известно устройство для измерения плотности жидких сред, содержащее источник сжатого воздуха, две вертикально установленные в емкости с контролируемой жидкостью пьезометрические трубки, одни концы которых погружены в жидкость на различную глубину, и преобразователь разности давлений в пьезометрических трубках в пропорциональный электрический сигнал, причем погруженные в жидкость концы пьезометрических трубок оснащены наконечниками с антиадгезионным покрытием, выходной канал источника сжатого воздуха через соответствующий нормально закрытый пневмоклапан и постоянный дроссель соединен с входным штуцером не погруженного конца соответствующей пьезометрической трубки и с каналом управления соответствующего пневмоклапана, выходные штуцеры пьезометрических трубок, через первое и второе инерционные звенья соединены с глухими входами указанного преобразователя, а выход преобразователя является выходом устройства (RU №2122196, G01N 9/26, 1997).
Устройство обеспечивает высокую точность измерения, надежность измерения плотности буровых и цементных растворов, но не позволяет применять его для измерения плотности жидких сред типа буровых и цементных растворов в емкостях при их интенсивных перемешиваниях при приготовлении смесовых растворов с помощью различных мешалок. Причиной этого является несоответствие давления на концах пьезометрических трубок статическому состоянию, которое описывается следующими формулами: давление Р(1,2)=ρgH(l,2), где Р(1,2) - давление соответственно в первой и второй трубке, Н(1,2) - глубина погружения в емкость соответственно первой и второй трубки;
плотность ρ=gΔP, где ΔР=(Р1-Р2) - разность давлений в первой и второй трубках. При перемешивании жидкости в емкости возникают ламинарные (не перемешивающиеся слои) или турбулентные (перемешивающиеся) перемещающиеся потоки, причем жидкость в емкости движется неравномерно по слоям на разных уровнях и в разных направлениях. При движении жидкости возле выхода воздуха из пьезометрических трубок давление уже не пропорционально столбу жидкости, а равняется: Рст.+ρV2/2, где V - скорость движения жидкости возле конца пьезометрической трубки. Поскольку концы измерительных трубок находятся в разных точках от дна и стенок внутри емкости, то и при перемешивании скорости движения жидкости в этих точках различны по величине и направлению и, как следствие, измеренная разность давлений ΔР уже не будет пропорциональна реальной плотности.
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения плотности жидких сред, преимущественно буровых и цементных в процессе их приготовления, включающее источник сжатого воздуха и две пьезометрические трубки, одни концы которых размещены в измерительной камере с выполненной в ней щелевой прорезью и сообщающейся с емкостью с перемешиваемым посредством мешалки контролируемым раствором, а другие концы подсоединены к преобразователю разности давлений, причем щелевая прорезь ориентирована в сторону, противоположную вектору направления потока контролируемого раствора в емкости (RU №71769, G01N 9/26, 2007).
Указанное устройство обеспечивает высокую точность и надежность измерения плотности и уровня буровых и цементных растворов, но не позволяет применять его при измерении плотности и уровня в емкостях с предельно низким уровнем жидкости, меньшим, чем глубина погружения одной из пьезометрических трубок.
Кроме того, при проведении измерений в вязких растворах при диаметре выходного отверстия порядка 10 мм даже антиадгезионное покрытие наконечников не решает проблемы закупорки пьезометрических трубок. Например, при измерении плотности бурового и цементного растворов, диаметр выходных наконечников должен быть не менее 50 мм, однако увеличение диаметра приводит к увеличению диаметра отделяемых пузырьков воздуха и, соответственно, к повышению уровня шумов. В этих условиях для получения необходимой точности измерения (0,5-1%) время измерения составит 30-40 сек. (время усреднения). Уменьшить фактор влияния на изменение давления при выходе пузырька из трубки можно, уменьшая диаметр трубки, поскольку чем меньше диаметр трубки, тем меньше указанное влияние и выше точность. В тоже время минимальный диаметр трубок ограничен условиями закупорки пьезометрических трубок и поэтому не может быть меньше 40-50 мм.
Помимо указанного, при приготовлении растворов из нескольких компонентов и доведения их до определенной плотности (например, цементных, буровых) требуется непрерывный контроль величины плотности со скоростью реакции на добавление того или иного компонента раствора в 2-3 сек., что не достигается при диаметре выходного отверстия 40-50 мм.
В основу настоящей полезной модели положена задача создания устройства для измерения плотности и уровня жидких сред, обеспечивающего проведение измерений при приготовлении малых объемов вязких растворов на малых дискретных промежутках времени с одновременным увеличением отношения сигнал/помеха.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для измерения плотности и уровня жидких сред, преимущественно буровых и цементных растворов в процессе их приготовления, включает источник сжатого воздуха, две пьезометрические трубки, одни концы которых размещены в измерительной камере сообщающейся через выполненную в ней щелевую прорезь с емкостью с контролируемым раствором, перемешиваемым посредством мешалки, а другие концы подсоединены к преобразователю разности давлений, при этом на погруженных в раствор концах пьезометрических трубок на высоте не менее 1/5 диметра их выходного отверстия выполнено, по меньшей мере, одно боковое отверстие, диаметр которого меньше диметра выходного отверстия пьезометрических трубок.
В предпочтительных вариантах реализации устройства:
- диаметр бокового отверстия меньше диметра выходного отверстия пьезометрических трубок не более чем в 10 раз.
- концы пьезометрических трубок выполнены в виде наконечников с антиадгезионным покрытием.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг.2 показано сечение по А-А, на фиг.3 показан вариант выполнения пьезометрической трубки с антиадгезионным наконечником.
Устройство содержит источник сжатого воздуха 1, две пьезометрические трубки 2 и 3, концы которых погружены на разную глубину в измерительную камеру 4, размещенную в емкости 5 с контролируемой жидкостью. Измерительная камера 4 имеет щелевую прорезь 6 и может в отдельных случаях сообщаться с контролируемой жидкостью через гидравлическую фильтрующую камеру 7 с щелевой прорезью 8, смещенной относительно прорези 6. Выходной канал источника сжатого воздуха 1 каналами 9 и 10 соединен через пневмоклапаны 11 и 12 и постоянные дроссели 13 и 14 с входными штуцерами 15 и 16 пьезометрических трубок 2 и 3. Каналы управления 17 и 18 пневмоклапанов 11 и 12 соединены с выходным каналом источника сжатого воздуха 1. Выходной штуцер 19 пьезометрической трубки 2 через первое инерционное звено (дроссель 20 и емкость 21) связан с положительным глухим входом 22 преобразователя 23 разности давлений в пьезометрических трубках в пропорциональный электрический сигнал, а выходной штуцер 24 пьезометрической трубки 3 через второе инерционное звено (дроссель 25 и емкость 26) связан с отрицательным глухим входом 27 преобразователя 23. Выходной сигнал преобразователя 23 является выходом устройства. Измерительная и гидравлическая фильтрующая камеры 4 и 7 выполняют роль экранов и создают «застойные» (статические) зоны в области пьезометрических трубок 2 и 3 при перемешивании жидкости посредством мешалки 28 и исключают влияние динамической составляющей давления на измерение плотности.
Концы пьезометрических трубок 2 и 3 имеют антиадгезионное покрытие или могут быть выполнены в виде наконечников 29 и 30 с антиадгезионным (противоприлипающим) покрытием и имеют, по меньшей мере, одно боковое отверстие 31, 32 на каждой трубке с диаметром меньшим, чем выходные отверстия пьезометрических трубок или наконечников.
Указанные боковые отверстия выполняют на высоте не менее 1/5 диметра выходного отверстия трубок.
Значения диаметра боковых отверстий 31, 32 и высоты их расположения относительно выходного отверстия трубок выбирают в зависимости от величины коэффициента поверхностного натяжения контролируемого раствора.
Гидравлическая фильтрующая камера 7 с щелевой прорезью 8, установлена концентрично с измерительной камерой 4, и их щели смещены относительно друг друга. Наличие камеры 7 предусматривается в случаях особо точных измерений плотности (менее 0,3%).
Измерительная и гидравлическая фильтрующая камеры 4 и 7 могут иметь цилиндрическую или прямоугольную форму.
Устройство для измерения плотности в емкостях в процессе перемешивания раствора работает следующим образом.
С помощью камер 4 и 7 создаются «застойные» зоны, в которых находятся пьезометрические трубки, где динамическая составляющая давления равная ρV2/2, для обоих концов трубок равна 0, а статическое давление равно Р(1,2)=ρgH(l,2).
При включении источника сжатого воздуха 1 нормально закрытые клапаны 11 и 12 открываются и давление питания от источника 1 через пневмоклапаны 9 и 10 и постоянные дроссели 13 и 14 подводится к входным штуцерам 15 и 16 пьезометрических трубок 2 и 3, при этом на положительном (22) и отрицательном (27) входах преобразователя 23 создаются избыточные давления Р1=ρgHl и Р2=ρgH2, где ρ - плотность жидкости, g - ускорение силы тяжести, H1 и Н2 - глубины погружения боковых отверстий пьезометрических трубок в жидкость. Разность давлений на входах преобразователя 23 ΔР=(Р1-Р2)=ρg (H1-Н2)=gρd, (где d=(H1-Н2)=const - постоянная величина) пропорциональна измеряемой плотности р.
Следовательно, выходной электрический сигнал преобразователя 23 также пропорционален плотности р.
Контроль уровня в емкости производится путем измерения глубины погружения HI боковых отверстий пьезометрической трубки 2 под уровень жидкости. Для этого отрицательный вход 27 преобразователя 23 сообщается с атмосферой, а выходной штуцер 24 пьезометрической трубки 3 заглушается. При измерении уровня значение величины H1=P1ρ g при известной величине плотности ρ преобразуется в пропорциональный электрический сигнал, который считывается с выхода преобразователя 23.
Инерционные звенья (поз.20, 21 и 25, 26) выполняют функцию сглаживания пульсаций давления в пьезометрических трубках 2 и 3, возникающих вследствие отделения пузырей воздуха от боковых отверстий 31, 32 наконечников 28 и 29. При такой конструкции устройства для измерения плотности и уровня при выходе пузырька (уменьшение давления в трубке) жидкость в наконечнике будет колебаться возле нижнего уровня отверстия, постоянно смачивая поверхность наконечника и из-за большого диаметра, даже при длительном по времени измерении отверстие не будет закрываться. В результате проведенных экспериментальных исследований установлена зависимость близкого к нулевому значению сигнала помехи при усреднении за 2-3 сек и диаметром выходного бокового отверстия. Установлено, что значение последнего должно находиться в пределах 4-6 мм.
В конкретном примере реализации устройства пьезометрические трубки на концах имеют наконечники с выходным отверстием диаметром 50 мм и более, а выходное отверстие для выхода пузырьков 4-6 мм расположены сбоку на уровне 10-15 мм от края. (Фиг.3).
При этом малое значение диаметра пузырьков, выходящих из трубки позволяет увеличить отношение сигнал/помеха, достичь времени измерения, при котором возникло измерение плотности с точности 0,5-1% за 2-3 сек. и установить базу измерительных трубок до 10 см, тем самым уменьшить минимальный объем жидкости в измерительной емкости.
Таким образом, в описанном устройстве на основе предложенного технического решения может быть обеспечено надежное измерение плотности и уровня жидких сред малого объема с высокой точностью и малым временем измерения в процессе их приготовления.
За счет обеспечения минимального объема измеряемой жидкости и минимального времени измерения открывается путь для создания следящих систем контроля плотности и уровня при приготовлении растворов.
Claims (3)
1. Устройство для измерения плотности и уровня жидких сред, преимущественно буровых и цементных растворов в процессе их приготовления, включающее источник сжатого воздуха, две пьезометрические трубки, одни концы которых размещены в измерительной камере, сообщающейся через выполненную в ней щелевую прорезь с емкостью с контролируемым раствором, перемешиваемым посредством мешалки, а другие концы подсоединены к преобразователю разности давлений, при этом на погруженных в раствор концах пьезометрических трубок на высоте не менее 1/5 диметра их выходного отверстия выполнено, по меньшей мере, одно боковое отверстие, диаметр которого меньше диметра выходного отверстия пьезометрических трубок.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диаметр бокового отверстия меньше диметра выходного отверстия пьезометрических трубок не более чем в 10 раз.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010119585/28U RU96966U1 (ru) | 2010-05-18 | 2010-05-18 | Устройство для измерения плотности и уровня жидких сред |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010119585/28U RU96966U1 (ru) | 2010-05-18 | 2010-05-18 | Устройство для измерения плотности и уровня жидких сред |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96966U1 true RU96966U1 (ru) | 2010-08-20 |
Family
ID=46305901
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010119585/28U RU96966U1 (ru) | 2010-05-18 | 2010-05-18 | Устройство для измерения плотности и уровня жидких сред |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU96966U1 (ru) |
-
2010
- 2010-05-18 RU RU2010119585/28U patent/RU96966U1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107014468B (zh) | 压缩气体驱动液体流量校准装置及其校准方法 | |
EP2192391A1 (en) | Apparatus and a method of measuring the flow of a fluid | |
CN108645598B (zh) | 一种研究不同流态下超疏水表面流动减阻规律的装置 | |
US7257985B2 (en) | Apparatus and method for real time determination of density and related parameters in manufacturing processes | |
CN114659935A (zh) | 一种微量液体粘度和微通道流阻的测量方法及装置 | |
CN104748801A (zh) | 一种水箱出流的流量测量装置 | |
RU96966U1 (ru) | Устройство для измерения плотности и уровня жидких сред | |
US3363461A (en) | Method for measuring flow | |
CN104764496A (zh) | 一种基于作用水头的流量测量装置 | |
RU71769U1 (ru) | Устройство для измерения плотности жидких сред | |
FI104653B (fi) | Menetelmä massan ominaisuuksien määrittämiseksi | |
CN108798628B (zh) | 基于毛管力作用的气液分离计量装置 | |
CN207570961U (zh) | 一种液体密度测量装置 | |
CN211652018U (zh) | 一种多重稳定的串联管道沿程阻力实验仪 | |
CN209729212U (zh) | 多重稳定的沿程阻力实验仪 | |
CN108535325B (zh) | 微管道内两相流的摩擦压降和相含率测量装置及方法 | |
CN111982222A (zh) | 多井油气水三相计量装置及计量方法 | |
CN110243714A (zh) | 测定聚合物水动力学尺寸的方法 | |
CN221404376U (zh) | 两相流气相含率测量装置 | |
CN218180030U (zh) | 一种油气水三相流计量装置 | |
RU2368886C2 (ru) | Способ контроля вязкости жидкостей | |
JP4178122B2 (ja) | 分注装置及びそれを備えた自動分析装置 | |
CN219122848U (zh) | 一种流体力学小型综合实验装置 | |
CN204514391U (zh) | 一种水箱出流的流量测量装置 | |
SU1620843A1 (ru) | Способ измерени массового расхода порошкового материала, транспортируемого жидкостью, и устройство дл его осуществлени |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20140519 |