[其他]一種密度式溶液濃度計(jì)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 87214417
• 申請(qǐng)日: 1987-10-22
• 公開（公告）號(hào): CN87214417U
• 公開（公告）日: 1988-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚潔泉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西銅業(yè)公司貴溪冶煉廠
• 主分類號(hào): B01N9/36
• 分類號(hào): B01N9/36
• 代理公司: 北京市第三專利代理事務(wù)所
• 代理人: 張永虎,陸菊華

本實(shí)用新型涉及硫酸亞硫酸胺等多種溶液的自動(dòng)連續(xù)在線檢測(cè)裝置，特別適合硫酸生產(chǎn)過(guò)程中93％濃度的自動(dòng)連續(xù)檢測(cè)。

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，不少溶液的濃度檢測(cè)大都是靠化學(xué)分析的方法，這無(wú)疑不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中適時(shí)控制的需要。當(dāng)某一溶液的濃度與其密度在某一標(biāo)準(zhǔn)溫度下有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)，則可通過(guò)測(cè)量某溶液密度的方法間接地測(cè)知某溶液的濃度。所謂密度法就是基于阿基米德定律，即浸在液體里的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于該物體排開液體的重量。因此，只要測(cè)出一定溫度下浸在溶液中物體的浮力，就可得知該溶液的密度，而由密度便可知道其相對(duì)應(yīng)的濃度。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于溶液的溫度是變化的，因此在測(cè)定溶液濃度時(shí)，要求將不同溫度下測(cè)得的溶液密度值換算成設(shè)定溫度下的溶液密度值，然后再找出與之相對(duì)應(yīng)的溶液濃度值，這就需要將工作溫度范圍內(nèi)所測(cè)得的任意溫度下的溶液密度值進(jìn)行溫度補(bǔ)償和線性化處理。日本曾制成DFL－I密度式溶液濃度計(jì)，能測(cè)硫酸等多種溶液的濃度，該濃度計(jì)主要由浮子（21）、浮子室（22）、天平機(jī)構(gòu)（23）、氣動(dòng)變換器（24）、氣／電變換器（25）、函數(shù)發(fā)生器（26）、指示調(diào)節(jié)器（27）組成（見(jiàn)附圖1）。浮子將硫酸密度轉(zhuǎn)變?yōu)楦×Γ×νㄟ^(guò)精密天平轉(zhuǎn)變成位移，位移通過(guò)氣動(dòng)變換器轉(zhuǎn)變?yōu)闅庑盘?hào)，氣信號(hào)通過(guò)氣／電變換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。溫度補(bǔ)償是采用浮子自補(bǔ)償式，即浮子內(nèi)充有體積膨脹系數(shù)和被測(cè)溶液的體積膨脹系數(shù)相同的混合液體，也就是浮子具有非線性膨脹特性，因而可實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。線性化處理是采用函數(shù)發(fā)生器。該型式濃度計(jì)雖然工作比較穩(wěn)定可靠，適合硫酸等溶液生產(chǎn)過(guò)程中的濃度自動(dòng)連續(xù)檢測(cè)需要，但其缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的：（1）濃度計(jì)本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密，制造難度大；（2）需要價(jià)格較昂貴的氣動(dòng)變換器、函數(shù)發(fā)生器等和壓縮空氣源；（3）浮子材料需要價(jià)格較高的高鎳鉻合金，自補(bǔ)償浮子制造也比較困難，因此，使該種型式濃度計(jì)成本高，不利于在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中推廣使用。

本實(shí)用新型的主要目的在于設(shè)計(jì)一種新型的密度式溶液濃度計(jì)，能較顯著的降低濃度計(jì)造價(jià)，使之更具有普遍推廣使用的價(jià)值；

本實(shí)用新型另一目的是要盡量簡(jiǎn)化濃度計(jì)的結(jié)構(gòu)，使之易于制造，使用方便。

本實(shí)用新型所涉及的密度式溶液濃度計(jì)由檢測(cè)部和數(shù)據(jù)處理裝置兩大部分組成，見(jiàn)附圖2。檢測(cè)部主要包括浮子（1）、浮子室（2）電阻應(yīng)變傳感器（3）。浮子室（2）有被測(cè)溶液的進(jìn)出口，浮子置于浮子室的被測(cè)溶液中，浮子（1）和電阻應(yīng)變傳感器（3）間用吊桿（5）連接（見(jiàn)附圖3），由于被測(cè)溶液濃度的變化導(dǎo)致浮子浮力的變化，通過(guò)吊桿（5）將浮力傳遞給電阻應(yīng)變傳感器，使貼有應(yīng)變片的彈性體（6）產(chǎn)生相應(yīng)變形，于是應(yīng)變片產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)變化，將此變化的電信號(hào)再輸入到數(shù)據(jù)處理裝置（4）中。浮子為雙層結(jié)構(gòu)的空心體，內(nèi)層（18）為保證浮子強(qiáng)度的金屬層，如不銹鋼、鈦及其合金或其他金屬，外面（19）嚴(yán)密包覆聚四氟乙烯，可以防止強(qiáng)酸強(qiáng)堿溶液的侵蝕，對(duì)于腐蝕性不強(qiáng)的溶液也可用單一的不銹鋼或陶瓷空心體。為使浮力能根據(jù)需要加以調(diào)整，在浮子上有孔（17）可以裝入調(diào)整浮子重量的物質(zhì)（20），如鉛沙等。浮子采用金屬內(nèi)層除了強(qiáng)度原因外，還因?yàn)榫鬯姆蚁┰?～50℃范圍內(nèi)，線膨脹系數(shù)出現(xiàn)雙值函數(shù)，給測(cè)量帶來(lái)困難，采用金屬內(nèi)層使浮子有較穩(wěn)定的線漲系數(shù)，可避免雙值出現(xiàn)。由于被測(cè)溶液溫度的變化導(dǎo)致密度的變化，必須測(cè)得被測(cè)溶液的溫度和該溫度下的溶液密度，換算成設(shè)定溫度下的溶液密度，為此，在浮子室的溶液中設(shè)有溫度計(jì)（16），該溫度計(jì)將溫度所產(chǎn)生的電信號(hào)輸入數(shù)據(jù)處理裝置。由上可見(jiàn)，數(shù)據(jù)處理裝置（4）的作用是將溶液密度進(jìn)行溫度補(bǔ)償和線性化處理，即將不同溫度下測(cè)得到的溶液密度值換算成設(shè)定溫度下的密度值，再將換算成設(shè)定溫度下的密度值換算成相應(yīng)的濃度值。

關(guān)于數(shù)據(jù)處理裝置中的溫度補(bǔ)償?shù)臄?shù)字式是在綜合考慮溫度對(duì)溶液密度和溫度對(duì)浮子體積都將產(chǎn)生影響的情況下，用實(shí)驗(yàn)的方法建立起來(lái)的。用公式表達(dá)如下：

a－K₁（V_p－V_t）±K₂

式中：a－與測(cè)量范圍有關(guān)的常數(shù)

K₁－溫度補(bǔ)償系數(shù)，不同溶液取值不同，一般用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)取，

V_p－浮力傳感器的密度信號(hào)

V_t－溫度信號(hào)

K₂－溫度補(bǔ)償?shù)男拚担鶕?jù)溫度變化快慢而定

數(shù)據(jù)處理裝置是在經(jīng)過(guò)上式運(yùn)算進(jìn)行溫度補(bǔ)償后，再進(jìn)行線性化處理，最后便得到所要求的濃度值。