专利名称：用于估测盐水密度的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于估测盐水密度的装置。更具体地讲，本发明涉及一种用于从远处估测晒盐工厂中盐水密度的装置。
在制盐技术领域中，本发明涉及一种装置的设计和制造，该装置使得晒盐工厂中盐和海洋化学制品的制造者能够从远处检测到盐池中盐水的密度，并且经过适当的调整，该装置可敏感于在晒制盐和其它海洋化学制品的生产中有用的盐水密度的选择范围。
背景技术：
在由Dale W.Kaufmann编辑的“氯化钠，盐和盐水的产物及特性(Sodium chloride,The Production and Properties of Salt and Brine)”中，盐水在盐池中装料和卸料充放时的密度对晒制盐的质量和产量具有极深的影响。如果结晶器在盐水达到所需密度前被装料，食盐将被更大量的石膏所污染。另一方面，如果食盐结晶后盐水的排放被延迟，食盐中将含有较高含量的硫酸镁杂质。如果盐水向结晶器中的装料被延迟超过用于装料的最佳盐水密度范围，以及在达到用于卸料的最优盐水密度范围之前被卸料，那么将对盐的产量产生不利的影响。盐的纯度在很多工业应用例如卤代烃(chloralkali)和苏打灰(soda ash)生产中，具有深远的重要性。工业用盐的价格与其纯度密切相关。最常用的测量盐水密度的工业方法包括使用液体比重计/波美比重计(Baume meter)。当前可用装置的主要缺点在于它们是试验室类型的仪器，它们只能在有盐水样品时(例如在烧杯中)才可工作。为此，人们必须每次前往凝结器/结晶器并收集盐水样品和测量密度。晒制盐工厂特征性的具有较大的面积，盐水采样是一个繁重的过程。结果，频繁监测盐水密度是有问题的，并且所生产的食盐在质量上由于不充分的采样也会有较大的差异。因此期望有任何可以缓解此问题的装置。由于很多发展中国家的实际现场工作人员是文盲并且不能意识到严格的工艺控制的价值，因此其被更加紧记于心。
另一种测量盐水密度的方法是通过使用特殊的重力瓶。该方法能够精确估算盐水的密度，但也受到如前所述相同的缺点的损害，即需要对盐水进行实际采样。
为克服现有的在晒制盐工厂中测量盐水密度的可用装置和方法的缺点以生产所需规格的盐，一种即时型的波美比重计被开发出来，它自身可以被放置在盐池中，并允许食盐制造者可以在远处得到盐水密度的指示。
发明目的本发明的主要目的是提供一种有成本效益的装置，其能够基于浮力原理从远处的媒介中估测盐水密度，从而允许从远处以±0.50°Be’的最小精度监测盐水密度，并且由此可以除去对盐水进行物理采样以测量其密度的需要。
本发明的另一个目的是提供一种用于估测盐水密度的装置，其能够容易地适用于不同的密度范围。
本发明的又一个目的是提供一种用于估测盐水密度的耐用的装置，其能够抵抗腐蚀和气候的影响。
本发明的再一个目的是提供一种用于估测盐水密度的装置，该装置是精确的、不会受盐壳的影响并且其读数是精确的。
本发明的还一个目的是提供一种用于在媒介中估测盐水密度的装置，即使当照明为最小时(例如在夜晚)，该媒介也是容易看见的。
另一个目的是通过简化密度监控操作来增强对盐生产期间的过程控制的遵守。
又一个目的是减小晒盐工厂中制造的盐和海洋化学制品的质量变化。
发明内容
由此，本发明提供了一种用于盐水密度估测的装置，包括(a)半球形主体装置；(b)连接至所述半球形体顶部的杆，其用于提供盐水密度的可视指示；(c)连接至所述主体装置底部的配重装置，其用于配重调整；(d)中空连接装置，其用于将所述杆和所述配重装置连接至所述主体装置，并且如果需要的话，所述中空连接装置能够插入附加的补偿配重以精确调整所述装置的重量。
在本发明的一个实施方案中，所述半球形主体装置包括半球形FRP体。
在本发明的一个实施方案中，所述配重装置包括涂敷有FRP的盘。
在本发明的另一个实施方案中，所述连接装置包括其端部具有螺纹的中空管套以及用于将所述杆和所述配重装置连接至所述主体装置的各个螺母。
在本发明的又一个实施方案中，用于构造所述装置的材料为纤维增强塑料和不锈钢，以对腐蚀和大的温度变化具有高的耐受力。
在本发明的再一个实施方案中，所述装置的体积在2.500升～3.500升的范围内。
在本发明的另一个实施方案中，所述装置在不同的盐水密度范围内被校准，更特别地但不排它地是在16～17°Be’、24.5°～25.5°Be’以及28.5～29.5°Be’的范围中得到校准。
在本发明的另一个实施方案中，连接至所述FRP体的不锈钢配重盘具有0.500千克-1.500千克范围的重量。并且所述配重盘根据所述装置的体积和盐水密度范围而被固定，由此得到最高的灵敏度。
在本发明的另一个实施方案中，连接至所述主体顶部的不锈钢杆在其上不同的水平位置处设置有多个标记，用于指示所需的盐水密度是否尚须被达到、或者是否已经被达到、或者是否已经被超过。
在本发明的一个实施方案中，所述标记包括不同的颜色。
在本发明的另一个实施方案中，连接至所述主体顶部的不锈钢杆可以选择性地涂敷荧光涂料或者捆扎荧光带，用于在周围环境照明不足时增强可见度。
附图的简要说明
图1显示了作为本发明装置的工作基础的众所周知的浮力原理；
图2显示了本发明的组装成一个整体的装置；图3显示了组成本装置的不同部分。
本发明的详细描述本发明在浮力定理基础上提供了一种用于从远处监测晒制盐工厂中的盐水密度的新型装置，其能够简化过程控制，进而有助于严格遵守过程控制并使得所生产的盐的质量的差异减小。本发明的新颖性在于(i)意识到对于一种可以直接置于盐池中从而可以从远处监测盐水密度的装置的需求，以及(ii)通过制造一种合适的装置来将需要转化为现实。此装置基于浮力原理工作—与传统波美比重计相同—但是具有现场设备的优点从而可以消除盐水采样的需要。这种设备迄今为止尚未用于在远处监测盐水密度，尽管其显然具有这一效用，这一事实是本发明并非显而易见的证据。
本装置的工作原理(浮力)如果一个物体漂浮于液体中并且静止，它将在竖直面上保持平衡。则总的向上的力一定等于总的向下的力。无论物体浸入液体或者气体中这一点都是正确的。作用在物体上的向下的力归因于重力，而向上的力归因于物体所漂浮于其中的液体的合成向上的压力。这一合成向上的压力公知为浮力。
如图1所示，0-0为液面。设想高为H、横截面积为a的管道的一个垂直无穷小单元(Element)。P为液体作用在此单元的上端上的压力。则此单元下端上的压力将为P+ρH，附加的值ρH由密度为ρ的液体的附加的深度产生。
液体作用于单元的总的向下的力＝P·a…(1)液体作用于单元的总的向上的力＝(P+ρH)a…(2)液体作用于单元的合成向上的推力＝(2)-(1)＝ρ·H·a (3)而H·a＝单元的体积 (4)因此，合成向上的推力＝ρ×单元的体积=单元排开液体的重量。如果设想整个物体由相似的竖直单元构成，则可以得出液体总的合成向上推力将等于物体排开液体的重量。
密度测量
具有恒定体积V、重量W的物体置于密度为ρ的液体中，如果W＞Vρ，则它将下沉，如果W＜Vρ则它将漂浮。因此，通过知道被排开的液体的体积和液体的密度，则物体的重量可以被调整以使其在液体中漂浮或者下沉。
本装置优选地包括直径范围为30-40cm的中空纤维增强塑料(FRP)体、由涂敷有FRP材料的高密度金属组成的底部配重，以及位于盘的顶部并涂敷有三色标签的不锈钢杆，此三色标签裸眼可见，并且通过双筒望远镜更加容易看见，此外可以选择性地在不锈钢杆上捆扎荧光带以使其在照明不足的条件下容易被看见。这种装置被置入包含有用于浓缩的盐水的池中。当达到所需的盐水密度时，本装置上浮至经校准的水平线，而盐水的密度因此可以在远处得到监测，并且便于在晒制盐工厂中在对盐水的管理上做出决定。
构成本装置的材料适用于任意浓度的任意盐水，并且具有对盐水腐蚀性的耐受力，以及对典型地建立在半干旱区域的晒制盐工厂中的大的温度变化的耐受力。用于构成本装置的材料为纤维增强塑料和不锈钢。本装置的结构被制造为使得可能会影响本装置的精度的盐的积聚达到最小。
图3中所描述的各部分为A-具有三种不同颜色标记的不锈钢杆，此标记用于区分小于盐水最佳密度范围、盐水最佳密度范围以及大于盐水最佳密度范围。该杆可以选择性地涂敷以荧光涂料或者捆扎以荧光带，以使其在照明不足的条件下可被容易地看到。
B-用纤维增强塑料制造的半球形体。
C-具有用于固定杆(A)和配重盘(E)的内置螺纹的不锈钢管套，设置用于放置小的配重以进行精密调整。
D-不锈钢螺母，用于将杆(A)固定在半球体(B)的顶部并将盘(E)固定在半球体(B)的底部。
E-具有FRP涂层的不锈钢盘，用于配重调整。
不锈钢配重(E)放置于半球体(B)的底部，范围为0.500千克～1.500千克。该重量根据装置的体积(其范围为2.500升～3.500升)和盐水密度范围来安装，以得到最高的灵敏度。
本装置被在不同的盐水密度范围内校准，即，16～17°Be’，24.5°～25.5°Be’，以及28.5～29.5°Be’。顶部不锈钢杆A被标记以三种不同的颜色，其中露出中间的颜色表示达到了所需的盐水密度范围。可以使用双筒望远镜来提供杆A上标记的可见度。杆A可以捆扎荧光带以当周围环境照明不足时(如在夜间)提高可见度。
本装置的组成部件优选为(i)不锈钢杆(A)，其中杆的不同位置涂敷有不同颜色的涂料或可选地涂敷有荧光涂料或者捆扎有荧光带；(ii)FRP体(B)；(iii)不锈钢管套(C)；(iv)不锈钢螺母，用于将杆(A)和配重盘(E)安装至主体(B)；(v)具有FRP涂层的不锈钢盘(E)，用于配重调整。
i.不锈钢杆(A)所述杆由S.S.316/S.S.316制成，并且在其顶端和底端具有螺纹。其被安装在嵌入漂浮体内的具有螺纹的管套内，从而被固定在浮体的顶部。杆的长度约为10～15cm。在一个典型的密度范围内校准本装置时，当本装置漂浮在高密度的盐水中时，可从远处看见杆，而当本装置沉入低密度盐水中时将看不见杆。杆上不同的颜色部分为密度测量提供了更高的精度，其中中间的颜色表示最佳的密度范围。杆可以涂敷荧光涂料或者捆扎荧光带以使得其在黑暗中可见。
ii.半球形体(B)漂浮体为具有扁平底部的中空半球形体，漂浮体由具有明亮颜色的FRP制造，当接近所需的密度时它可被看见，并且如果装置需要被从盐池中取出，它也可以被容易地识别。FRP被浇铸在两侧设置有螺纹的中空S.S.管套上。
iii.不锈钢中空管套(C)该中空管套由S.S.316制成，在其两端开设有螺纹。管套的螺纹部分被用于将杆(A)安装在半球形体(B)的顶部以及将配重盘(E)安装在半球形体(B)的底部。具有金属球形式的小的配重可以被插入在管套中，用于装置配重的精密调整。
iv.不锈钢螺母(D)该螺母有助于将杆(A)和配重盘(E)安装至本装置。
v.用于配重调整的盘(E)该盘由S.S.316制成并具有FRP涂层，并且其配重根据装置的体积和盐水密度范围来确定。
现有技术中没有任何关于本发明的装置的报道，本发明的装置是一种即时型的波美比重计，它有助于从远处甚至在黑暗中监测盐水密度。该装置是简单的、坚固耐用的而且有成本效益的，并且利用本装置，密度甚至可以由非专业人员来监测。以下实施例是示例性的，并且提供了本装置的功能以及涉及利用本发明的装置在盐厂监测盐水密度的步骤。这些实施例不应作为本发明范围的限制。
实施例1制造由纤维加强塑料制成的、体积为2.70升的具有扁平底部的半球形体，并且包括杆(A)、FRP体(B)、管套(C)和螺母(D)在内的本装置的重量为2.23千克。附加的1.042千克的配重通过将盘(E)连接至漂浮体而被添加，以使得在具有用于精密调整的附加配重的情况下总的重量为3.28千克。通过在密度范围为24.5Be’至25.5°Be’的盐水中进行测试来校准本装置。本装置在24.5°Be’时完全下沉，在25.5°Be’时漂�。缁诩扑闼て诘慕峁谎�。本装置保持代表了良好平衡性的直立。
实施例2制造由纤维加强塑料制成的、体积为2.70升的具有扁平底部的半球形体，并且包括杆(A)、FRP体(B)、管套(C)和螺母(D)在内的本装置的重量为2.230千克。附加的0.82千克的配重通过将盘(E)连接至漂浮体而被添加，从而在配重的精密调整下使得总重量为3.08千克。通过在密度范围为16°Be’至17°Be’的盐水中进行测试来校准本装置。本装置在16°Be’时完全下沉，在17°Be’时漂�。缁诩扑闼て诘慕峁谎１咀爸帽３执砹肆己闷胶庑缘闹绷�。
实施例3制造由纤维加强塑料制成的、体积为2.70升的具有扁平底部的半球形体，并且包括杆(A)、FRP体(B)、管套(C)和螺母(D)在内的本装置的重量为2.23千克。附加的1.14千克的配重通过将盘(E)连接至漂浮体而被添加，从而在精密调整下使得总重量为3.375千克。通过在密度范围为28°Be’至29°Be’的盐水中进行测试来校准本装置。本装置在28°Be’时完全下沉，在29°Be’时漂�。缁诩扑闼て诘慕峁谎�。本装置保持代表了良好平衡性的直立。
实施例4多个实施例1中的装置被安装在隶属于从海水中生产工业级晒制盐的主要的印度厂商的各个盐场中。在25.6°Be’下对结晶器的一致的装料大大降低了超出规格的(Ca杂质大于0.20％的盐被认为是超出规格的)产品的百分比，并且所生产的盐具有典型地在0.16％～0.18％的范围的钙杂质。
权利要求
1.一种用于盐水密度估测的装置，包括(a)半球形主体装置；(b)连接至所述半球形体顶部的杆，其用于提供盐水密度的可视指示；(c)连接至所述主体装置底部的配重装置，其用于配重调整；(d)中空连接装置，其用于将所述杆和所述配重装置连接至所述主体装置，并且如果需要的话，所述中空连接装置能够插入附加的补偿配重以精确调整所述装置的重量。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述半球形主体装置包括半球形FRP体。
3.如权利要求1所述的装置，其中，所述配重装置包括涂敷有FRP的盘。
4.如权利要求1所述的装置，其中，所述连接装置包括其端部具有螺纹的中空管套以及各个螺母，用于将所述杆和所述配重装置连接至所述主体装置。
5.如权利要求1所述的装置，其中，用于构造所述装置的材料为纤维增强塑料和不锈钢，以对腐蚀和大的温度变化具有高的耐受力。
6.如权利要求1所述的装置，其中，所述装置的体积在2.500升～3.500升的范围内。
7.如权利要求1所述的装置，其中，所述装置在不同的盐水密度范围内被校准。
8.如权利要求7所述的装置，其中，所述密度范围的校准从16～17°Be’，24.5°～25.5°Be’，以及28.5～29.5°Be’范围内选择。
9.如权利要求1所述的装置，其中，连接至所述主体装置的所述配重装置具有从0.500千克到1.500千克范围的重量，并且所述配重装置根据所述装置的体积和盐水密度范围而被固定，以得到最高的灵敏度。
10.如权利要求1所述的装置，其中，连接至所述主体顶部的所述杆在其上不同的水平位置处设置有多个标记，用于指示所需的盐水密度是否尚须被达到、或者是否已经被达到、或者是否已经被超过。
11.如权利要求10所述的装置，其中，所述标记包括不同的颜色。
12.如权利要求10所述的装置，其中，连接至所述主体顶部的所述杆配有可见度增强装置，用于在照明不足时增强可见度。
13.如权利要求12所述的装置，其中，所述可见度增强装置包括荧光涂料或者荧光带。
全文摘要
本发明涉及一种新型的装置，它使得人们能够从远处测量晒盐工厂中的盐水的密度，而无需依靠盐水的采样。本装置—其可被认为是对传统的实验室类型的波美比重计的改进—可被直接置于盐池中。该装置保持沉入盐水中，直到达到所需的盐水密度其即为可见的。此后其逐渐上浮并且由此可从远处可见。通过连接在装置的顶端的杆上的合适标记，即可以测量盐水是否尚须达到、或者是否已经达到、或者是否已经超过所需的盐水密度范围。本装置可以抵抗腐蚀并且可以抵抗晒盐工厂中普遍具有的极端的温度情况。从远处控制盐水的密度有助于消除经常对盐水进行取样以测量密度的需要，由此使对盐生产的最优过程的遵守变得更加容易。这一方法可以被扩展用于其它海洋化学制品的生产，例如光卤石和钾盐镁矾。
文档编号G01N9/10GK1717578SQ02830095
公开日2006年1月4日 申请日期2002年12月23日 优先权日2002年12月23日
发明者尚提·阿姆里特拉尔·召汗, 皮托·莫汉达斯·瓦达克, 阿卜杜勒阿米德·乌斯曼巴汗·哈米迪尼, 普什皮托·库马尔·高希, 基肖尔·曼莫汉达斯·马吉铁, 马赫什·拉姆尼克拉尔·甘地, 亚姆那达斯·纳兰汗·帕马, 阿乔伊·穆利达哈尔·巴特 申请人:科学与工业研究委员会
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