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专利名称：气泡式浆液浓度计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种连续测量容器内或管道内浆液浓度的自动装置。
背景技术：
在流程工业中，采用由可溶性物质制备的溶液或由固体细微颗粒与水或腐蚀性液体、油品等液态介质混合形成的固-液两相浆液作为生产原料或辅料的工艺流程十分常见。为合理利用原材料、实现节能减排，需要对溶液或浆液浓度进行测量和控制。例如，在采用生物化学法处理污水的工艺过程中，污泥浓度是重要的工艺控制指标；在烟气湿法脱硫成套设备中，脱硫剂浆液制备及输送是其中的重要工序，脱硫剂浆液浓度的控制对保障脱硫效率起着决定性作用；在煤炭浮选工艺中煤泥浓度计量与控制直接影响生产能力和运行成本；等等。由于这类介质易于沉淀淤积、污垢附着、化学锈蚀、管路堵塞等弊端，基于放射线、光学、电磁学、声学(超声波)等现有技术设计的浓度测量仪器结构十分复杂且故障率高，价格昂贵，因而难以普及和推广。因此，急需寻求一种测量浓度的新技术原理，以期解决特种溶液或浆液浓度的工程测量问题。

发明内容
本发明提供一种利用气泡法测量液体内部压强的技术原理来测量浆液浓度的自
动装置。本发明的技术原理基于利用气泡法测量液体内部压强的物理学定律将流速恒定的气流通入插进液体中的导气管，气流克服液体阻力从导气管末端排出，形成气泡连续逸出液体表面，此时导气管内的压强P与导气管末端位于液体自由面以下的深度h有如下关系P = hgP + υ R(1)式中，h_导气管末端插入液体的深度，m ;g_常数；P -液体重度或浓度，kg/ Hi3u-气流速度；R-导气管的阻力。式(1)右侧第二项U R为管道内的压力损失，当导气管长度一定、气流速度恒定时，压力损失u R可视为常数C，由此得ρ = Hg P+C，或H = P/g P -C(2)式( 表明当被测液体介质的重度为定常值时，导气管内压强P即对应于气管末端距离液体自由表面的深度，亦即对应液位高度H。若被测液体介质为水，即比重为1，经单位换算并将常数项gP和C作为仪器常数扣除后，可直接用导气管中的压强P表示水面高度H。基于这一技术原理可以测量液体介质的浓度向容器内液体介质中插入两根导气管，两根导气管出气口之间的垂直距离为已知数L，其具体值根据被测液体介质浓度的变化范围选定；向两根导气管同时通入流速相等的气流，则出气口在下方的导气管内的压强为
P 下=Hg P+C出气口在上方的导气管内的压强为Pi= (H-L) g P +C两根导气管中的压差AP = Pr-Pi=Lgp(3)或ρ = ΔΡ/Lg(4)式(4)表明，测定两根导气管内部压力差ΔΡ即可获得溶液或浆液浓度P。式中的已知数据Lg定为仪器常数Ι/k，则P = kAP(5)式(5)即为本发明的设计依据。采用本发明的有益效果之一是基于本发明设计和制作的液位计的测压部件与被测液体介质不直接接触，而是经气体传递作用力，所以可避免因被测液体介质产生沉积、堵塞、锈蚀、结垢等导致现有导压式和投入式液位计常出现的故障，提高了可靠性，延长了使用寿命；有益效果之二是基于本发明设计制作的液位计结构简单，易于制造，造价低廉，使用维护简便。


下面结合附图和第一、二实施例对本发明进一步说明。图1是本发明第一实施例的气路和电路原理图，用于测量任意形状容器中的浆液浓度。图1(a)为导气管从上方插入液体介质，图(b)为导气管从侧面插入液体介质。图2是本发明第二实施例的气路和电路原理图，用于测量管道中流动着的浆液浓度。图1中，1-气源，2、3_气流调节阀，4、5_流量计，6、7_导气管，8-差压传感器，9-指示仪。图2中，1-气源，2、3_气流调节阀，4、5_流量计，6、7_导气管，8-差压传感器，9-指示仪，10-垂直管段。
具体实施例方式在图1中，引自气源(1)的气流分成两路一路经气流调节阀(2)和流量计(4)与插入容器上部的导气管(6)的进气口和差压传感器(8)的低压室经三通管件接通；另一路经气流调节阀( 和流量计( 与插入容器下部的导气管(7)的进气口和差压传感器(8) 的高压室经三通管件接通；所述导气管(6)的末端出气口位于导气管(7)的末端出气口的上方，二者之间的垂直距离为已知数L，具体数值视被测介质浓度测量范围而定。测量过程 调节气流调节阀⑵和(3)的开度使流量计⑷和(5)的指示值相等，具体流速值以两根导气管的出气口接连不断有气泡逸出液面为度。差压传感器(8)的输出与浆液浓度成正比， 即P =kAP，由指示仪(9)指示。图2所示为测量管道中浆液浓度的技术方案引自气源(1)的气流分成两路，一路经气流调节阀( 和流量计(4)与垂直管段(10)上部导气管(6)的进气口和差压传感器(7)的低压室经三通管件接通；另一路经气流调节阀( 和流量计( 与垂直管段(9)下部导气管(7)的进气口和差压传感器(8)的高压室经三通管件接通；所述导气管(6)和(7) 出气口之间的垂直距离为已知数L，具体数值视被测介质浓度测量范围而定。测量过程调节气流调节阀( 和(3)的开度使流量计(4)和( 指示值相等，具体流速值以两根导气管的出气口接连不断有气泡逸出液面为度。差压传感器(8)的输出与浆液浓度成正比，即 P =kAP，由指示仪(9)指示。气源(1)可以引自压缩空气管线，也可以由仪器自备微型气泵，其功率应足以使气泡克服液体压强形成的阻力和表面张力而不断逸出液面；对于不能接触空气的特殊液体浆液可用惰性气体钢瓶供气。本发明的第一实施例所选用的零部件规格及技术数据如下差压传感器的测量范围士630Pa，分辨率21 ；两根导气管的材质为聚四氟乙烯，气管内径为4mm，两根测量管的出气端口的垂直距离L= 100mm;带有气流调节阀(2)和(3)的浮子式流量计(4)和(5) 的刻度范围为Ο-lL/min，调节气流速度为200ml/min使气泡从两根导气管的出气端口接连不断逸出液面。本发明的第二实施例所选用的零部件规格及技术数据如下差压传感器的测量范围0-5kpa，精度0.2% ；垂直管段(9)选用内径50mm、长600mm的透明有机玻璃管，下部导气管(7)和上部导气管(6)之间的垂直距离为L = 300mm ；带有气流调节阀(2)和(3)的浮子式流量计(4)和(5)的刻度范围为Ο-lL/min，调节气流速度为200ml/min，使气泡从两根导气管的出气端口接连不断逸出液面。本发明的两个实施例的气源(1)采用市售微型气泵，流量范围0 5L/min，单相交流220V/50Hz供电。当被测液体介质不得与空气接触时，气源可采用氮气或其它惰性气体。
权利要求
1.一种利用气泡法测量液体内部压强的技术原理测量容器内浆液比重的自动装置，由气源(1)、气流调节阀(2)和(3)、流量计(4)和(5)、插入被测液体中的导气管(6)和(7)、 差压传感器(8)、指示仪器(9)组成，其特征是气源(1)的气流分成两路，一路经气流调节阀(2)和流量计(4)与插入容器上部的导气管(6)的进气口和差压传感器(8)的低压室经三通管件接通；另一路经气流调节阀( 和流量计( 与插入容器下部的导气管(7)的进气口和差压传感器(8)的高压室经三通管件接通；所述导气管(6)的末端出气口位于导气管(7)末端出气口的上方，二者之间的垂直距离为已知数L ；调节气流调节阀(2)和(3)的开度使流量计⑷和(5)指示值相等；差压传感器⑶的输出与浆液比重成正比，由指示仪 (9)指示。
2.一种利用气泡法测量液体内部压强的技术原理测量管道内浆液比重的自动装置，由气源(1)、气流调节阀(2)和(3)、流量计(4)和(5)、插入被测液体中的导气管(6)和(7)、 差压传感器(8)、指示仪器(9)和垂直管段(10)组成，其特征是气源(1)的气流分成两路， 一路经气流调节阀(2)和流量计(4)与垂直管段(10)上部导气管(6)的进气口和差压传感器(8)的低压室经三通管件接通；另一路经气流调节阀( 和流量计( 与垂直管段(10) 下部导气管(7)的进气口和差压传感器(8)的高压室经三通管件接通；所述导气管(6)和 (7)之间的垂直距离为已知数L ；调节气流调节阀(2)和(3)的开度使流量计(4)和(5)指示值相等；差压传感器(8)的输出与浆液比重成正比，由指示仪(9)指示。
3.根据权利要求1和2所述装置，其特征是所述导气管(6)和导气管(7)之间的垂直距离L的具体数值视被测介质比重的测量范围而定。
4.根据权利要求1和2所述装置，其特征是通入导气管(6)和导气管(7)的气流速度相同，具体数值以气泡从所述导气管(6)和(7)的出气口接连不断逸出液面为度。
5.根据权利要求1和2所述装置，其特征是差压传感器(8)的输出接指示仪(9)，用于指示比重值。
6.根据权利要求1和2所述装置，其特征是差压传感器(8)的高压室和低压室可以分别由两个压力传感器代替，压力传感器的输出信号之差与差压传感器输出信号效果相同。
全文摘要
一种连续测量溶液或固-液两相混合浆液比重的气泡式浆液浓度计，向浆液储罐或一段输送浆液的垂直管道的上部和下部插入两根导气管，出气口之间的垂直距离为已知，向两根导气管内通入速度恒定的气流，测量两根导气管内的压差即换算成浆液浓度；由于传感器与被测介质不直接接触，避免了测量部件因锈蚀、污垢等产生的故障，延长了仪器使用寿命。整机结构简单，成本低廉。
文档编号G01N9/28GK102486445SQ20101057199
公开日2012年6月6日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者吕武轩 申请人:吕武轩