一种溶液密度在线检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种测量装置，尤其是一种溶液密度在线检测装置。

背景技术：

在工业生产中，液体在线密度检测是对液体生产过程各工序结果的检验，是控制生产操作的主要依据。液体密度在线检测应用领域非常广泛，比如石油、化工、造纸、制药、污水处理、食品加工等生产行业。目前，仪器仪表市场销售的在线密度检测装置有科里奥原理制作的密度计、浮力原理制作的密度计、阻尼原理制作的密度计、差压原理制作的密度计等。但是，上述检测装置均存在各不相同的局限性，或使用范围窄、或精度误差大、或现场条件要求高，在很多行业的液体加工生产上都不能用于现场检测。多数企业仍采用离线的化验室取样检测，辅以人工计算，由于检测时间长、实时性差，常常不能很好为企业生产操作服务。

专利号为CN201120500513.0的中国实用新型专利公开了一种液体密度计，包括电子天平、液体槽、金属实体、升降台、挂钩，液体槽放置于电子天平上，金属实体通过挂钩悬挂于升降台上，并浸没于液体槽中。该实用新型通过阿基米德原理可快速准确获得液体密度，但是无法实现对液体密度的连续不间断检测。

专利号为CN201720291980.4的中国实用新型专利公布了一种液体密度测量装置，包括液体容器，液体容器的顶部设有进液口，用于盛装待测量液体；电子天平，用于测量液体容器的质量；压力测量单元设置于液体容器壁部，用于测量待测量液体的压力；温度测量单元用于测量待测量液体的温度；压力调节与体积检测单元用于调节待测量液体的压力，并测量待测量液体的体积。该实用新型通过增设压力调节与体积检测单元，实现在不同压力下液体密度的测量，但是也无法实现对液体密度的连续不间断检测。

专利号为CN200820104387.5的中国实用新型公开了一种液体浓度在线自动检测装置，包括控制器、电脑、内设液体检测容器的集料器，液体检测容器内设有浮体，浮体通过连接杆与称重传感器连接，液体检测容器下端一侧设有温度传感器，集料器底面与排料回收管道连通，液体检测容器底部设有进出料的通管并受阀门控制，并分别与液体进料、排料管道连通，温度传感器和称重传感器分别通过信号线与控制器连接。该实用新型通过阿基米德浮力原理在线连续检测溶液密度，通过对照电脑中的液体浓度与密度关系表得出液体浓度值，但是该实用新型在结构和控制方面相对复杂，不利于操作。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：针对所述背景技术中存在的问题，对提供一种结构简单、便于使用、数据可靠、精确度高的溶液密度在线检测装置。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种溶液密度在线检测装置，包括底座、液体检测容器、重量传感器、温度传感器和密度变送器，重量传感器安装于底座上，液体检测容器安装于重量传感器上，温度传感器安装在液体检测容器内，重量传感器和温度传感器通过信号线与密度变送器相连，液体检测容器包括密封的容器壳体和安装于容器壳体内的排管，排管设置有延伸出容器壳体的排液管口和进液管口。

进一步，所述排管为多层U型顶结构排管，这种结构排管易于生产和制作。

进一步，所述排管为多层螺旋型结构的盘管，这种结构排管利于液体流动和减小噪音。

进一步，所述排管的排液管口和进液管口的高度一致，最大限度消除液体进入和排出高度不一对称重传感器的影响。

进一步，所述排管的排液管口高度大于容器壳体内排管的高度，防止流动液体压力不足时，容器壳体内排管顶部出现空气间隙。

进一步，所述多层螺旋型结构的盘管中液体由进液管口进入后，先流入盘管底部再上升至顶部排出，易于盘管中的空气排出。

进一步，所述重量传感器的数量为1-3个，根据液体检测容器的大小和检测精度要求而定。

进一步，所述密度变送器为可编程密度变送器，可以根据液体温度对溶液浓度与密度进行换算显示。

进一步，所述排管为不锈钢、玻璃或PVC材质，具体可以根据被检测溶液性质更换。

进一步，所述排液管口和进液管口通过软管与采液装置相连，尽可能减小软管对重量传感器的影响。

本实用新型在线连续检测溶液密度主要原理是利用密度的定义，由于排管的容积可以事先测得，具体方法为：将排管浸没于水中，向排管内持续注水排尽空气，封住排管的进液和排液管口后取出排管，将排管内的水倒出即可测得排管的容积。得到排管的容积数据，还需要得到流过排管的溶液的实时质量数据。当排管中未注入液体时，重量传感器测得初始数据，初始数据为恒定的，当一定压力的液体由进液管口连续注入并从排液管口排出后开始，重量传感器的测得的实时数据减去初始数据即得到排管内满管液体的实时质量数据。根据密度的定义，即可获得流过排管的溶液的实时密度。

更加简单的方式是不用测量排管的容积，直接测量4℃时排管满管纯水的质量，即可得到流过排管的溶液的实时密度。具体原理为：由于4℃时水的密度为1，直接测量4℃时排管满管纯水的质量M1，则纯水的密度ρ1等于4℃时排管满管纯水的质量M1除以排管容积V，即ρ1＝1＝M1/V，再测得排管满管溶液的质量M2，则溶液的密度ρ2＝M2/V，进一步相比，则ρ2＝M2/M1，那么流过排管的溶液的实时密度就等于流过排管满管溶液的质量除以4℃时排管满管纯水的质量(忽略温度对排管容积变化影响)。

本实用新型的有益效果在于：一是结构简单，生产容易。只有底座、液体检测容器、重量传感器、温度传感器和密度变送器等部件组成，仅液体检测容器的排管制造稍有难度，整体上批量化制造生产非常容易。二是数据可靠、精确度高。直接测量排管容积或者4℃时排管满管纯水的质量，实时称重测量流过排管的溶液质量，简单计算即可得到溶液的实时密度，未通过其他间接工序，数据可靠；排管生产中尽可能做到口径小，长度大，称重传感器做到数量适当、位置合适、高精度，同时排液管口和进液管口通过软管与采液装置相连，充分考虑软管对称重感应器的影响，最终获得的流过排管的溶液的实时密度精确度非常高。本实用新型适于对溶液密度实时在线不间断检测。

附图说明

图1是本实用新型的第一种实施方式的结构示意图。

图2是本实用新型的第二种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型做进一步说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

如图1所示，一种溶液密度在线检测装置，包括底座1、液体检测容器2、重量传感器3、温度传感器4和可编程密度变送器5，重量传感器3共有三个，分别安装于底座1上，液体检测容器2安装于三个重量传感器3上，底座1的一侧设置有侧壁6，可编程密度变送器5安装在侧壁6上，液体检测容器2包括容器壳体7和排管8，排管8为多层螺旋型结构的盘管，排管8通过固定卡子9安装于容器壳体7底板上，排管8的排液管口10和进液管口11延伸出容器壳体7的一侧，温度传感器4穿过液体检测容器2的侧壁与排管8的贴合固定在一起，重量传感器3和温度传感器4通过信号线12与可编程密度变送器5相连，排液管口10和进液管口11的高度相同，且排液管口10和进液管口11的高度均高于容器壳体7内部的排管8的高度，排液管口10和进液管口11通过皮管与采液装置相连，被检测液体从进液管口11注入后首先向下流到盘管8的底部，然后沿螺旋型结构逐渐上升从排液管口10排出。

本实用新型使用时第一种测量方式，事先测得排管8的容积V并存储到可编程密度变送器5内编制程序，通电后，排管8中未注入液体，可编程密度变送器5接受重量传感器3通过信号线12传送的初始测量数据W1并记录，开启采液装置，一定压力的液体由进液管口11连续注入并从排液管口10排出后开始，可编程密度变送器5接受重量传感器3传输过来的实时测量数据W2，根据ρ＝(W2-W1)/V，则可编程密度变送器5实时计算并显示出溶液密度ρ，结合可编程密度变送器5接受温度传感器4的测量数据，可编程密度变送器5可切换实时显示流过排管8的溶液的浓度。

本实用新型使用时第二种测量方式，事先测得4℃时排管8满管纯水的质量W0并存储到可编程密度变送器5内编制程序，通电后，排管8中未注入液体，可编程密度变送器5接受重量传感器3通过信号线12传送的初始测量数据W1并记录，开启采液装置，一定压力的液体由进液管口11连续注入并从排液管口10排出后开始，可编程密度变送器5接受重量传感器3传输过来的实时测量数据W2，根据ρ＝(W2-W1)/W0，则可编程密度变送器5实时计算并显示出溶液密度ρ，结合可编程密度变送器5接受温度传感器4的测量数据，可编程密度变送器5可切换实时显示流过排管8的溶液的浓度。

本实用新型的第二种实施方式与第一种实施方式的区别仅在于排管的结构不同。如图2所示，第二种实施方式的排管为多层U型顶结构的排管，其它地方结构相同，不再累述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。