RU2716873C1

RU2716873C1 - Method of measuring density of liquid and device for measuring density by this method

Info

Publication number: RU2716873C1
Application number: RU2019111589A
Authority: RU
Inventors: Сергей Иванович Ивандаев
Original assignee: Сергей Иванович Ивандаев
Priority date: 2019-04-17
Filing date: 2019-04-17
Publication date: 2020-03-17

Abstract

FIELD: measuring equipment.SUBSTANCE: invention relates to methods and apparatus for determining liquid density. Cylindrical plunger, which shank is located on sensitive element of scales outside liquid, is weighed twice, for the first time weight Gisolated plunger, then fully immersed into liquid float with exactly known weight and volume is released, bringing it into axially symmetric contact with plunger, and measuring force G. Fluid density is calculated by formula ρ=(G-G+G)/(gV), where G– weight of float, Vis volume of float, and g is acceleration of gravity. Device comprises a plunger with a shank arranged on a sensitive element of electronic scales. Inside the shank there is a rod which does not contact the plunger, the movement of which provides one of three possible positions of the completely immersed float: the float is pressed to the plunger by a rod, measurement is not performed; float does not contact with plunger, but is retained by rod, measurement G; float has contact with plunger, but does not touch the rod, measurement G.EFFECT: high accuracy of measurements in a wide range of variation of density of liquids, elimination of subjective errors during measurements and easy automation of the measurement process.4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к способам и устройствам определения плотности жидкости.The invention relates to methods and devices for determining the density of a liquid.

Известны способы определение плотности жидкостей, состоящие в определении силы Архимеда, действующей на погруженное в жидкость тело - поплавок, которая равна весу вытесненной поплавком жидкости. Измеряют вес поплавка G_попл, который плавает в жидкости, и определяют объем V_попл погруженной в жидкость части поплавка, и вычисляют плотность жидкости (С.С. Кивилис. Плотномеры. М., Энергия, 1980). Поскольку в состоянии равновесия поплавка сила Архимеда равна весу поплавка, плотность жидкости определяют по формуле:Known methods for determining the density of liquids, consisting in determining the force of Archimedes acting on a body immersed in a liquid - a float, which is equal to the weight of the liquid displaced by the float. Measured weight G _Pople float which floats in the liquid, and determining the volume V _Pople immersed in the liquid portion of the float, and calculating the liquid density (SS Kivilis. Density. Moscow, Energy, 1980). Since in the equilibrium state of the float, the Archimedes force is equal to the weight of the float, the density of the liquid is determined by the formula:

ρ_L=G_попл/V_попл/g,ρ _L = G _pop / V _pop / g,

где:Where:

G_попл - вес поплавка;G _popl - the weight of the float;

V_попл - объем, погруженный в жидкость;V _popl - the volume immersed in the liquid;

g - ускорение силы тяжести.g is the acceleration of gravity.

Здесь и далее под поплавком понимается тело, погружаемое в жидкость, которое имеет положительную плавучесть, а под плунжером понимается тело, которое заведомо тонет в жидкости.Hereinafter, a float means a body immersed in a liquid that has positive buoyancy, and a plunger means a body that deliberately drowns in a liquid.

Недостатком такого способа, именуемого ареометрическим, является необходимость создания разных ареометров для конкретных жидкостей, невысокая точность, в том числе за счет возможных субъективных ошибок при определении величины погружения поплавка в жидкость, влияние образования мениска на поплавке и необходимость его специального учета, и сложность автоматизации измерения.The disadvantage of this method, called areometric, is the need to create different hydrometers for specific liquids, low accuracy, including due to possible subjective errors in determining the magnitude of the immersion of the float in the liquid, the effect of the formation of the meniscus on the float and the need for its special accounting, and the difficulty of measuring automation .

Ареометрическим способом предложено измерять не только плотность жидкости, но по известной плотности жидкости определять, например, ее уровень в замкнутых сосудах известных размеров. Это осуществляют за счет подвешивания в сосуде неподвижного цилиндра (плунжера) и измерения усилия на подвесе (W.J. Legendre, Christopher Dore, US 5614672, 1997). Фактически такой способ позволяет осуществлять измерение силы Архимеда, действующей на неподвижный плунжер при любом положении уровня жидкости при известной плотности, но плотность можно определить только при известном весе и объеме плунжера.It is proposed by the areometric method not only to measure the density of a liquid, but to determine, for example, its level in closed vessels of known sizes from a known liquid density. This is accomplished by hanging a fixed cylinder (plunger) in the vessel and measuring the suspension force (W.J. Legendre, Christopher Dore, US 5614672, 1997). In fact, this method allows the measurement of the Archimedes force acting on a stationary plunger at any position of the liquid level at a known density, but the density can be determined only with a known weight and volume of the plunger.

Наиболее близким аналогом заявляемого способа является способ, согласно которому для определения плотности жидкости используют полное погружение в нее неподвижного плунжера, подвешенного на тонкой нити к чувствительному элементу (Nakheli Abdelrhani. WO 2013/105840 A1, 2013). При точно известных значениях объема и веса плунжера определяется плотность жидкости. Чем больше размер плунжера, тем точнее можно определить плотность жидкости.The closest analogue of the proposed method is the method according to which to determine the density of the liquid using a complete immersion in it of a stationary plunger suspended on a thin thread from a sensitive element (Nakheli Abdelrhani. WO 2013/105840 A1, 2013). With precisely known values of the volume and weight of the plunger, the density of the liquid is determined. The larger the size of the plunger, the more accurately you can determine the density of the fluid.

Недостатком указанного способа измерения плотности жидкости является полное погружение плунжера в жидкость, необходимое для исключения влияния на измерения сил поверхностного натяжения. Погружение поплавка в жидкость исключает появление мениска на его поверхности, а появлением мениска на тонкой нити подвеса можно пренебречь. В связи с этим при расчете плотности используют точные значения веса и объема плунжера. Это приводит к снижению диапазона равноточного измерения плотности жидкостей. Действительно, если плунжер не всплывает в очень тяжелой жидкости, то сила Архимеда может быть лишь незначительно меньше веса плунжера. При этом их разность может быть измерена достаточно точно. При использовании того же плунжера в очень легкой жидкости возникающая сила Архимеда может оказаться значительно меньше веса плунжера, и точность ее измерения может оказаться недостаточной. Кроме того, в таком методе необходим очень тонкий подвес плунжера (использована полиамидная нить диаметром 0.1 мм). Это существенно усложняет использование способа на практике, а именно, опорожнение прибора при смене жидкости, чистка и сушка тяжелого плунжера на тонком подвесе и т.д.The disadvantage of this method of measuring the density of the liquid is the complete immersion of the plunger in the liquid, necessary to exclude the influence of surface tension forces on the measurements. Immersion of the float in the liquid eliminates the appearance of a meniscus on its surface, and the appearance of a meniscus on a thin suspension thread can be neglected. In this regard, when calculating the density, the exact values of the weight and volume of the plunger are used. This leads to a decrease in the range of equidistant measurement of the density of liquids. Indeed, if the plunger does not float in a very heavy fluid, then the force of Archimedes can be only slightly less than the weight of the plunger. Moreover, their difference can be measured quite accurately. When using the same plunger in a very light fluid, the resulting Archimedes force may turn out to be significantly less than the weight of the plunger, and the accuracy of its measurement may be insufficient. In addition, this method requires a very thin suspension of the plunger (a polyamide thread with a diameter of 0.1 mm was used). This significantly complicates the use of the method in practice, namely, emptying the device when changing the fluid, cleaning and drying a heavy plunger with a thin suspension, etc.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка способа измерения плотности жидкости в широком диапазоне изменения, исключение субъективных ошибок при измерениях и автоматизация всего процесса.The problem to which the invention is directed is the development of a method for measuring the density of a liquid in a wide range of changes, the elimination of subjective errors in measurements and the automation of the whole process.

Техническим результатом, достигаемым в заявленном изобретении, является повышение точности измерений в широком диапазоне изменения плотности жидкостей, исключение субъективных ошибок при измерениях и легкая автоматизация процесса измерений.The technical result achieved in the claimed invention is to increase the accuracy of measurements in a wide range of changes in the density of liquids, the elimination of subjective errors in measurements and easy automation of the measurement process.

Получение технического результата изобретения осуществляется за счет того, что что цилиндрический плунжер, хвостовик которого находится на чувствительном элементе весов вне жидкости, взвешивают дважды. Первый раз определяют вес G₁ изолированного плунжера, затем освобождают полностью погруженный в жидкость поплавок с точно известным весом и объемом, приводя его в осесимметричный контакт с плунжером. При этом измеряют силу G₂, действующую со стороны плунжера на весы. Плотность жидкости рассчитывают по формуле ρ_L=(G₁-G₂+G_попл)/(gV_попл).The technical result of the invention is obtained due to the fact that the cylindrical plunger, the shank of which is located on the sensitive element of the balance outside the liquid, is weighed twice. For the first time, the weight G _{1 of the} isolated plunger is determined, then the float with a precisely known weight and volume is completely immersed in the liquid, bringing it into axisymmetric contact with the plunger. In this case, the force G ₂ acting from the side of the plunger on the balance is measured. The density of the liquid is calculated by the formula ρ _L = (G ₁ -G ₂ + G _pop ) / (gV _pop ).

Преимуществом предлагаемого изобретения является то, что при таком способе исключается какое-либо влияние поверхностного натяжения жидкости или изменение ее уровня в процессе измерения на расчет плотности. Исключается также и влияние на результаты измерений плотности газа над жидкостью. Действительно, мениск образуется на хвостовике плунжера на границе газ-жидкость в обоих случаях измерения, но при этом он вносит одинаковый вклад в измеренные силы G₁ и G₂, и не сказывается на разности этих сил. При постоянном уровне жидкости объем части плунжера, находящийся в газе не изменяется, поэтому в двух измерениях выталкивающие силы, действующие со стороны газа на эту часть одинаковы, а при вычислении разности сил они взаимно уничтожаются. Кроме того, при таком способе в зависимости от ожидаемой плотности жидкости можно изменять диапазон и точность измерения за счет использования при взвешивании разновесов. При этом легко автоматизировать процесс измерений.An advantage of the invention is that with this method, any influence of the surface tension of the liquid or a change in its level during measurement on the calculation of density is eliminated. The influence of the density of gas above the liquid on the measurement results is also excluded. Indeed, the meniscus is formed on the shank of the plunger at the gas-liquid interface in both measurement cases, but at the same time it makes the same contribution to the measured forces G ₁ and G ₂ and does not affect the difference between these forces. At a constant liquid level, the volume of the part of the plunger located in the gas does not change, therefore, in two dimensions, the buoyant forces acting on the part of the gas from the gas side are the same, and when calculating the difference in forces, they are mutually destroyed. In addition, with this method, depending on the expected density of the liquid, it is possible to change the range and accuracy of the measurement due to the use of weights when weighing. It is easy to automate the measurement process.

Предлагаемый способ поясняется Фиг. 1. На Фиг. 1а показано положение плунжера 1, полностью погруженного в жидкость. Хвостовик 2 плунжера 1, выходящий из жидкости в газовое пространство, на другом своем конце имеет торцевой диск 3, лежащий на кольцевом чувствительном элементе 4 электронных весов. Помещенный в жидкость поплавок 5 не имеет контакта с плунжером 1, устройство его удержания от этого контакта здесь не рассматривается. В этом положении производят измерение силы G₁, воздействия торцевого диска 3 на чувствительный элемент 4. Очевидно, что эта сила складывается из силы веса плунжера G_пл за вычетом выталкивающей силы Архимеда F_пл,действующей на плунжер и погруженную в жидкость часть хвостовика 2 плунжера 1. т.е. G₁=G_пл-F_пл.The proposed method is illustrated in FIG. 1. In FIG. 1a shows the position of the plunger 1, completely immersed in the liquid. The shank 2 of the plunger 1, emerging from the liquid into the gas space, at its other end has an end disk 3 lying on the annular sensitive element 4 of the electronic balance. The float 5 placed in the liquid has no contact with the plunger 1, the device for holding it from this contact is not considered here. In this position, measure the force G₁, the impact of the end disk 3 on the sensing element 4. Obviously, this force is the sum of the force of the weight of the plunger G_pl minus the buoyancy force of Archimedes F_pl,acting on the plunger and immersed in the liquid part of the shank 2 of the plunger 1. i.e. G₁= G_pl-F_pl.

На Фиг. 1б показано положение поплавка 5, который освобожден и свободно всплывая, упирается в плунжер 1, выталкивая его из жидкости. В этих условия сила G₂ воздействия на чувствительный элемент 4 электронных весов уменьшается на выталкивающую силу поплавка F_попл и G₂=G_пл-F_пл-F_попл=G_пл-F_пл-ρgV_попл+G_попл. Разность измеренных сил равна:In FIG. 1b shows the position of the float 5, which is released and freely floating, abuts against the plunger 1, pushing it out of the liquid. Under these conditions, the force G ₂ acting on the sensing element 4 of the electronic balance decreases by the buoyancy of the float F _pop and G ₂ = G _pl -F _pl -F _popl = G _pl -F _pl -ρgV _popl + G _pop . The difference of the measured forces is equal to:

G₁-G₂=F_попл=ρ_LgV_попл-G_попл G ₁ -G ₂ = F _popl = ρ _L gV _popl -G _pop

отсюда плотность жидкости:hence the fluid density:

ρ_L=(G₁-G₂+G_попл)/(gV_попл)ρ _L = (G ₁ -G ₂ + G _pop ) / (gV _pop )

Поскольку при расчете плотности используют разность показаний весов в двух измерениях, это фактически означает, что результат первого измерения на электронных весах принимается за «0» отсчета. При необходимости электронные весы поверяют, используя образцовые грузы (разновесы). Для этого на торцевом диске 3 размещают образцовые грузы и проводят поверку.Since when calculating the density, the difference in the readings of the scales in two dimensions is used, this actually means that the result of the first measurement on the electronic balance is taken as the "0" count. If necessary, electronic scales are verified using reference weights (weights). To do this, model weights are placed on the end disk 3 and calibration is carried out.

Известны устройства для определения плотности жидкостей, состоящие в определении силы Архимеда, действующей на погруженное в жидкость тело - поплавок, которая равна весу вытесненной поплавком жидкости. Измеряют вес поплавка G_попл, который плавает в жидкости, и определяют объем V_попл погруженной в жидкость части поплавка, и вычисляют плотность жидкости (С.С. Кивилис. Плотномеры. М., Энергия. 1980). Плотность жидкости вычисляют по формуле: ρ_L=G_попл/V_попл/g.Known devices for determining the density of liquids, consisting in determining the force of Archimedes acting on a body immersed in a liquid - a float, which is equal to the weight of the liquid displaced by the float. Measured weight G _Pople float which floats in the liquid, and determining the volume V _Pople immersed in the liquid portion of the float, and calculating the liquid density (SS Kivilis. Density. Moscow, Energy. 1980). The density of the liquid is calculated by the formula: ρ _L = G _pop / V _pop / g.

Известно использование погружаемого в жидкость плунжера для определения уровня жидкости в замкнутых сосудах известных размеров. Неподвижный цилиндрический плунжер подвешивают в сосуде и измеряют усилия на подвесе (W.J. Legendre, Christopher Dore, US 5614672, 1997). Фактически такое устройство позволяет осуществлять измерение силы Архимеда, действующей на неподвижный плунжер при любом положении уровня жидкости при известной плотности, но плотность можно определить только при известном весе и объеме плунжера.It is known to use a plunger immersed in a liquid to determine the liquid level in closed vessels of known sizes. A fixed cylindrical plunger is suspended in a vessel and the suspension forces are measured (W.J. Legendre, Christopher Dore, US 5614672, 1997). In fact, such a device allows the measurement of the Archimedes force acting on a stationary plunger at any position of the liquid level at a known density, but the density can be determined only with a known weight and volume of the plunger.

Известно устройство измерения плотности жидкости (денсиметр), в котором измеряют вес плунжера, подвешенного на тонкой нити к чувствительному элементу и полностью погруженного в жидкость (Nakheli Abdelrhani. WO 2013/105840 A1, 2013). При точно известных значениях объема и веса плунжера определяется плотность жидкости. Чем больше размер плунжера, тем точнее можно определить плотность жидкости.A device for measuring liquid density (densimeter) is known in which the weight of a plunger suspended on a thin thread from a sensor element and completely immersed in a liquid is measured (Nakheli Abdelrhani. WO 2013/105840 A1, 2013). With precisely known values of the volume and weight of the plunger, the density of the liquid is determined. The larger the size of the plunger, the more accurately you can determine the density of the fluid.

Недостатком указанного денсиметра является полное погружение плунжера в жидкость, необходимое для исключения влияния сил поверхностного натяжения на измерения. Погружение плунжера в жидкость исключает появление мениска на его поверхности, а влиянием мениска на тонкой нити подвеса на точность измерений можно пренебречь. В связи с этим при расчете плотности используют точные значения веса и объема плунжера. Это приводит к снижению диапазона равноточного измерения плотности жидкостей. Действительно, если плунжер не всплывает в очень тяжелой жидкости, то сила Архимеда может быть лишь незначительно меньше веса плунжера. При этом их разность может быть измерена достаточно точно. При использовании того же плунжера в очень легкой жидкости возникающая сила Архимеда может оказаться значительно меньше веса плунжера, и точность ее измерения может оказаться недостаточной. Кроме того, в таком методе необходим очень тонкий подвес плунжера (использована полиамидная нить диаметром 0.1 мм). Это существенно усложняет использование такого денсиметра на практике, а именно, опорожнение прибора при смене жидкости, чистка и сушка тяжелого плунжера на тонком подвесе и т.д.The disadvantage of this densimeter is the complete immersion of the plunger in the liquid, necessary to exclude the influence of surface tension forces on the measurements. Immersion of the plunger in the liquid eliminates the appearance of a meniscus on its surface, and the influence of the meniscus on a thin suspension thread on the measurement accuracy can be neglected. In this regard, when calculating the density, the exact values of the weight and volume of the plunger are used. This leads to a decrease in the range of equidistant measurement of the density of liquids. Indeed, if the plunger does not float in a very heavy fluid, then the force of Archimedes can be only slightly less than the weight of the plunger. Moreover, their difference can be measured quite accurately. When using the same plunger in a very light fluid, the resulting Archimedes force may turn out to be significantly less than the weight of the plunger, and the accuracy of its measurement may be insufficient. In addition, this method requires a very thin suspension of the plunger (a polyamide thread with a diameter of 0.1 mm was used). This greatly complicates the use of such a densimeter in practice, namely, emptying the device when changing fluid, cleaning and drying a heavy plunger with a thin suspension, etc.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка устройства измерения плотности жидкости в широком диапазоне изменения, исключение субъективных ошибок при измерениях и автоматизация всего процесса.The problem to which the invention is directed is the development of a device for measuring liquid density in a wide range of changes, the elimination of subjective errors in measurements and the automation of the whole process.

Получение технического результата изобретения осуществляется за счет того, что устройство измерения плотности жидкости состоит из неподвижного плунжера в виде цилиндра постоянного диаметра вертикально помещаемого в жидкость, имеющего осевое сквозное отверстие и конические центрирующие фаски на обоих торцах. В верхнюю часть плунжера ввинчен хвостовик в виде трубки. На его выступающем из жидкости конце навинчен торцевой диск. Торцевой диск лежит на кольцевом чувствительном элементе электронных весов. Соосно с плунжером расположен объемлющий его подвижный кольцевой поплавок, на верхнем торце поплавка крепится крышка с коническим выступом, центрирующим поплавок в его крайнем нижнем положении по верхней центрирующей фаске плунжера. Через центральное отверстие плунжера проходит хвостовик плунжера. На нижнем торце поплавка крепится крышка с коническим выступом, центрирующим поплавок в его крайнем верхнем положении по нижней, центрирующей фаске плунжера. Конический выступ имеет окна для прохода жидкости, и осевое коническое отверстие, которое центрирует поплавок относительно плунжера в его промежуточном (между крайними) положении при помощи подвижного заостренного внизу штока. Шток проходит через плунжер и его хвостовик с кольцевым зазором и имеет на конце торцевой диск. Между этим диском и направляющей неподвижной втулкой штока соосно со штоком установлена пружина сжатия, прижимающая диск штока к кулачку, приводимому во вращение шаговым двигателем. Верхняя и нижняя крышки поплавка с коническими выступами имеют с поплавком байонетное соединение.The technical result of the invention is obtained due to the fact that the liquid density measuring device consists of a fixed plunger in the form of a cylinder of constant diameter vertically placed in a liquid having an axial through hole and conical centering chamfers at both ends. A shank in the form of a tube is screwed into the upper part of the plunger. An end disk is screwed onto its end protruding from the liquid. The end disk lies on the ring sensitive element of the electronic balance. A movable annular float surrounding it is located coaxially with the plunger; a cap with a conical protrusion is mounted on the upper end of the float, centering the float in its lowermost position along the upper centering chamfer of the plunger. Through the central hole of the plunger passes the plunger shank. At the lower end of the float, a lid is mounted with a conical protrusion centering the float in its extreme upper position along the lower, centering chamfer of the plunger. The conical protrusion has windows for the passage of fluid, and an axial conical hole that centers the float relative to the plunger in its intermediate (between extreme) position using a movable rod pointed at the bottom. The rod passes through the plunger and its shank with an annular gap and has an end disk at the end. A compression spring is installed coaxially with the rod between this disk and the guide rod fixed sleeve of the rod, which presses the rod disk against the cam driven by the stepper motor. The upper and lower covers of the float with conical protrusions have a bayonet connection with the float.

Предлагаемое устройство поясняется Фиг. 2. Плунжер 1 в виде цилиндра постоянного диаметра, в котором имеется сквозное осевое отверстие 6. На обоих торцах плунжера 1 имеются конические центрирующие фаски. В верхнюю часть плунжера 1 ввинчен хвостовик 2 в виде трубки. На его выступающем из жидкости конце навинчен торцевой диск 3, который лежит на кольцевом чувствительном элементе 4 электронных весов. Соосно с плунжером 1 расположен объемлющий его подвижный кольцевой поплавок 5. На верхнем торце поплавка 5 крепится крышка 8 с коническим выступом. Вид А-А показывает крышку 8 сверху. Крышка 8 крепится на поплавке 5 с помощью байонетного соединения. На виде I показан фрагмент крышки 8 со штифтом 9 байонетного соединения, который установлен в теле поплавка 5. В нижнем торце поплавка 5 крепится крышка 10 с коническим выступом, центрирующим поплавок 5 в его крайнем верхнем положении по нижней, центрирующей фаске плунжера 1. В крышке 10 имеются окна 11 для свободного прохода жидкости, как это показано на виде В. Крышка 10 крепится к поплавку 5 также байонетным соединением (не показано). В центральном участке 12 крышки 10 имеется осевое коническое отверстие 13. Через плунжер 1 и его хвостовик 2 проходит шток 14 с заостренным нижним концом, соответствующим отверстию 13. Между штоком 14 и хвостовиком 2 и плунжером 1 имеется кольцевой зазор. Осевое положение штока 14 фиксируется направляющей неподвижной втулкой 15. Шток 14 имеет на своем верхнем конце торцевой диск 16. Между диском 16 и направляющей неподвижной втулкой 15 соосно со штоком 14 установлена цилиндрическая пружина сжатия 17, которая прижимает торцевой диск 16 к кулачку 18. Кулачок 18, насажен на вал 19 шагового электродвигателя 20. При необходимости на торцевом диске 3 могут размещаться разновесы 21.The proposed device is illustrated in FIG. 2. Plunger 1 in the form of a cylinder of constant diameter, in which there is a through axial hole 6. At both ends of the plunger 1 there are conical centering chamfers. A shank 2 is screwed into the upper part of the plunger 1 in the form of a tube. An end disk 3 is screwed on its end protruding from the liquid, which lies on the annular sensitive element 4 of the electronic balance. Coaxial with the plunger 1 is located enclosing its movable annular float 5. At the upper end of the float 5, a cover 8 with a conical protrusion is attached. View AA shows cover 8 from above. The cover 8 is mounted on the float 5 using a bayonet connection. Figure I shows a fragment of the lid 8 with a bayonet pin 9, which is installed in the body of the float 5. At the lower end of the float 5, a lid 10 is mounted with a conical protrusion centering the float 5 in its highest position along the lower centering chamfer of the plunger 1. In the lid 10 there are windows 11 for free passage of fluid, as shown in view B. The cover 10 is attached to the float 5 also bayonet connection (not shown). In the central section 12 of the cover 10 there is an axial conical hole 13. Through the plunger 1 and its shank 2, the rod 14 passes with a pointed lower end corresponding to the hole 13. Between the rod 14 and the shank 2 and the plunger 1 there is an annular gap. The axial position of the rod 14 is fixed by the guide stationary sleeve 15. The rod 14 has an end disk 16 at its upper end. A cylindrical compression spring 17 is installed coaxially with the rod 14 between the disk 16 and the guide stationary sleeve 15, which presses the end disk 16 against the cam 18. Cam 18 , mounted on the shaft 19 of the stepper motor 20. If necessary, weights 21 can be placed on the end disk 3.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии устройство находится в состоянии, показанном на Фиг. 2. Кулачок 18 за счет шагового двигателя 20 установлен в положение, при котором он касается диска 16 своей цилиндрической частью максимального радиуса. Шток 14 максимально перемещен вниз и своим заостренным нижним концом размещен в коническом отверстии 13. При этом за счет его перемещения вниз относительно неподвижного плунжера 1 поплавок 5 своим коническим выступом крышки 8 ложится на коническую центрирующую фаску плунжера 1. Контакт происходит по поверхности С, указанной условно на виде I. В этом положении поплавок 5 жестко связан с плунжером 1. Для устройства в собранном виде это положение может быть транспортным. Замеры в этом положении не производятся.The device operates as follows. In the initial state, the device is in the state shown in FIG. 2. Cam 18 due to the stepper motor 20 is installed in a position in which it touches the disk 16 with its cylindrical part of the maximum radius. The rod 14 is maximally moved down and placed with its pointed lower end in the conical hole 13. In this case, due to its movement down relative to the fixed plunger 1, the float 5 with its conical protrusion of the cover 8 lies on the conical centering chamfer of the plunger 1. Contact occurs on the surface C, indicated conditionally on the view I. In this position, the float 5 is rigidly connected with the plunger 1. For the device when assembled, this position can be transport. Measurements in this position are not made.

На Фиг. 3 показано положение поплавка, в котором он не касается плунжера. За счет поворота валом 19 шагового двигателя 20 кулачка 18 уменьшен его радиус контакта с диском 16. Сжатая пружина 17 при этом перемещает диск 16 и шток 14 вверх. Поплавок под действием выталкивающей силы следует за штоком, при этом он остается соосным с плунжером 1, так как острие штока 14 продолжает находиться в коническом отверстии 13 центрального участка 12 крышки 10. Шток 14 фиксирует положение поплавка 5 и не дает ему касаться плунжера 1. В этом положении производят первый замер (установку нуля электронных весов).In FIG. 3 shows the position of the float in which it does not touch the plunger. Due to the rotation of the cam 19 by the shaft 19 of the stepper motor 20, its contact radius with the disk 16 is reduced. The compressed spring 17 moves the disk 16 and the rod 14 upward. Under the action of the buoyancy force, the float follows the stem, while it remains coaxial with the plunger 1, since the tip of the rod 14 continues to be in the conical hole 13 of the central portion 12 of the cover 10. The rod 14 fixes the position of the float 5 and prevents it from touching the plunger 1. B In this position, the first measurement is performed (zeroing of the electronic balance).

На Фиг. 4 показано положение поплавка, в котором он действует на плунжер. За счет поворота валом 19 шагового двигателя 20 кулачка 18 уменьшен его радиус контакта с диском 16 до минимума. Сжатая пружина 17 при этом перемещает диск 16 и шток 14 еще больше вверх. Поплавок 5 под действием выталкивающей силы следует за штоком 13. После того, как шток 14 убирается в отверстие 6 плунжера 1, нижняя крышка 10 внутренней поверхностью конического выступа ложится на центрирующую фаску плунжера 1. При этом выталкивающая сила поплавка действует на плунжер 1. Производится второй замер и вычисляется плотность жидкости по формуле, приведенной выше. Если плотность жидкости велика, то система плунжер-поплавок может даже всплыть. В этом случае показания весов будут не определенными. Чтобы этого не произошло, на торцевой диск 3 укладывается дополнительный груз (разновес) 21.In FIG. 4 shows the position of the float in which it acts on the plunger. Due to the rotation of the cam 19 by the shaft 19 of the stepper motor 20, its contact radius with the disk 16 is reduced to a minimum. The compressed spring 17 thus moves the disk 16 and the rod 14 even more up. The float 5 follows the rod 13 under the action of the buoyancy force. After the rod 14 is retracted into the hole 6 of the plunger 1, the bottom cover 10 with the inner surface of the conical protrusion lies on the centering chamfer of the plunger 1. In this case, the buoyant buoyancy force acts on the plunger 1. The second measurement and calculates the density of the liquid according to the formula above. If the fluid density is high, then the plunger-float system may even float. In this case, the readings of the scales will be undefined. To avoid this, an additional load (balance) 21 is placed on the end disk 3.

Claims

1. The method of measuring the density of the liquid, consisting in measuring the weight of the plunger immersed in the liquid, characterized in that the cylindrical plunger, the shank of which is located on the sensing element of the scale outside the liquid, is weighed twice, the weight G _{1 of the} isolated plunger is determined for the first time, then completely immersed the float in the liquid with a precisely known weight and volume, bringing it into contact with the plunger axially symmetrical and G ₂ measured force exerted by the plunger on the scale, then the fluid density calcd are specified with the formula ρ _L = (G ₁ + G ₂ -G _Pople) / (gV _Pople) wherein G _Pople - the weight of the float, V _Pople - volume of the float, ag - acceleration of gravity.

2. The method of measuring the density of a liquid according to claim 1, characterized in that in the process of determining the density of a liquid in a wide range of its changes during weighing, use weights.

3. A device for measuring the density of a liquid having a container with liquid and a plunger placed in a liquid, characterized in that the body of the stationary plunger in the form of a cylinder of constant diameter, vertically placed in a liquid, has an axial through hole and conical centering chamfers at both ends, in the upper a shank in the form of a tube is screwed into the part of the plunger, with the end disk protruding from the end screwed out of the liquid onto it, lying on the ring sensitive element of the electronic balance, the surround is located coaxially with the plunger its movable ring float, a cap with a conical protrusion is fastened on the upper end of the float, centering the float in its lowermost position along the upper centering chamfer of the plunger, through the central hole of which the plunger shank passes, and a cap with a conical protrusion centering the float is attached on the lower end of the float in its highest position in the lower centering facet of the plunger, the conical protrusion has windows for the passage of fluid and an axial conical hole that centers the relative float In addition to the plunger in its intermediate (between extreme) position, using a movable rod pointed at the bottom, the rod passes through the plunger and its shank with an annular gap and has an end disk at the upper end, a compression spring is installed coaxially with the rod between this disk and the guide rod fixed sleeve, pressing the stem disc to the cam driven by a stepper motor.

4. The device for measuring liquid density according to claim 3, characterized in that the upper and lower covers of the float with conical protrusions have a bayonet connection with the float.