Датчик ротационного измерителя вязкости жидкостей

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение в составе технических средств автоматизированных систем управления . Целью изобретения является расширение области применения датчика путем обеспечения возможности измерения плотности жидкости. Датчик содержит электродвигатель 2 и электромагнитную муфту 3. Начинающий вращаться вал электродвигателя 2 приводит одновременно во вращение валы электромагнитной муфты 3, ось 5, а также связанный с нею чувствительный элемент 7, выполненный асимметричным. Снижение угловой скорости вращения определяется вязкостью жидкости. Поскольку чувствительный элемент выпола s нен асимметричным, то во вращении оси 5 будут наблюдаться биения, которые С/; с определяются плотностью жидкости, 1 ил.

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg 4 С 01 N 9/00,,11/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

6Л 1

Н. А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3727046/31-25 (22) 16,04.84 (46) 30.10.86 ° Бюл. 9 40 (71) Ивановский инженерно-строительный институт (72) В,Н, Макаров, M.Ë, Грузнов, А.П. Алешонков, Л.Н. Грузнов и Е,Н. Ярандайкин (53) 532. 13 (088, 8) (56) Белкин И.М., Крашенников С.К.

Ротационная вискозиметрия, — Заводская лаборатория, 1965, М 2, Авторское свидетельство СССР

Ф 648883, кл. С Ol N 11/00, 1976. (54) ДАТЧИК РОТАЦИОННОГО ИЗМЕРИТЕЛЯ

ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТЕЙ (57) Изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение в составе технических

„„SU, 12672 9 А1 средств автоматизированных систем управления. Целью изобретения является расширение области применения датчика путем обеспечения возможности измерения плотности жидкости, Датчик содержит электродвигатель 2 и электромагнитную муфту 3. Начинающий вращаться вал электродвигателя 2 приводит одновременно во вращение валы электромагнитной муфты 3, ось 5, а также связанный с нею чувствительный элемент 7, выполненный асимметричным, Снижение угловой скорости вращения определяется вязкостью жидкости, Поскольку чувствительный элемент выполнен асимметричным, то во вращении оси

5 будут наблюдаться биения, которые определяются плотностью жидкости, 1 ил.

?б7209 2

1

Изобретение .относится к технике измерения параметров жидкостей и касается датчиков, служащих для измерения плотности и вязкости контролируемой жидкой среды. Датчик может быть использован в составе технических средств автоматизированных систем управления технологическими процес. сами, автоматизированных технологических комплексов и локальных систем автоматического управления и регулирования, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения измерения плотности жидкости, На чертеже представлена структурная схема датчика, Датчик содержит программное реле

1 времени, определяющее ритм выдачи информации датчиком и управляющее работой его элементов, электродвигатель 2, разгоняющий вращающиеся детали датчика перед измерением до требуемой скорости, электромагнитную муфту 3, соединяющую электродвигатель 2 с вращающимися деталями датчика на время разгона, отметчик 4 угла поворота, выдающий импульс напряжения при каждом повороте оси 5 на заданный угол, на которой закреплены вращающиеся детали датчика, махсвик б.> эапасающий при разгоне необходимую кинетическую энергию для поддержания вращения оси 5, чувствительный элемент 7, воспринимающий воздействие исследуемой жидкости, по которому оценивается ее плотность и вязкость.

Кроме того, датчик содержит подшипники 8, определяющие пространственное положение оси 5, и клеевую коробку (ванну) 9, в которой находится исследуемая жидкость 10 °

Элементы датчика взаимодействуют между собой следующим образом, Первый выход программного реле 1 времени соединен с электрическими входами электродвигателя 2 и электромагнитной муфты 3. Второй выход программного реле 1 времени подключен к входу отметчика 4 угла поворота, Вал электродвигателя 2 кинематически связан с входным валом электромагнитной муфты

3, Выходной вал электромагнитной муфты 3 кинематически связан с осью 5, Выход отметчика 4 угла поворота подключен к выходу датчика, На.оси 5 закреплены маховик б и чувствительный элемент 7, например в виде зак10

S0 репленного на спице сферического тела, На маховике 6 или непосредственно на оси 5 нанесены метки, прохождение которых в процессе вращения оси

5 фиксируется отметчиком 4 угла поворота, Ось 5 закреплена на подшипниках 8, определяющих ее положение в пространстве, Для процесса измерения необходимо, чтобы ось 5 располагалась наклонно к горизонтальной плоскости, а вращение чувствительного элемента

7 датчика происходило всегда под поверхностью исследуемой жидкости 10 в клеевой коробке (ванне) 9, Датчик работает следующим образом, Срабатывание программного реле 1 времени происходит через постоянные промежутки времени, определяемые требуемой периодичностью измерения параметров исследуемой жидкости, В первой позиции этого реле напряжение с его первого выхода подается на электродвигатель 2 и на электромагнитную муфту 3. Срабатывая, электромагнитная муфта 3 соединяет свои входные и выходные валы, и начинающий вращаться вал электродвигателя 2 приводит одновременно во вращение валы электромагнитной муфты 3, ось 5, а также связанные с нею элементы.

Через промежуток времени, необходимый для разгона оси 5 до достаточной угловой скорости, программное реле 1 времени переходит во вторую позицию, в которой (нимается напряжение с первого выхода программного реле 1 времени и появляется напряжение . на его втором выходе, После снятия напряжения с первогс выхода электромагнитная муфта 3 разъединяет свои входную и выходную с си. Ротор электродвигателя 2 и связанная с ним входная ось электромагнитной муфты 3 под действием сил трения в подшипчиках постепенно замедляют свое вращение и останавливаются, Аналогично постепенно снижается и угловая скорость вращения оси 5 и связанных с нею деталей. Однако снижение ее угловой скорости вращения, в силу ряда при- нятых мер по устранению влияния других факторов, определяется главным образом вязкостью жидкости„ в которой происходит движение чувствительности элемента 7.

При появлении напряжения на втором выходе программного реле 1 време ни включается в работу отметчик 4 угла поворота, который выдает им1267 измерения.

Укаэанные изменения угловой скорости вращения оси 5 полностью определяются плотностью контролируемой жидкости. Поскольку имеется возможность по времени прохождения меток мимо чувствительного элемента отметчика 4 угла поворота измерять с требуемой высокой точностью текущие значения угловой скорости вращения оси

5 и ее изменений, то тем самым имеется возможность по информации предлагаемого датчика измерять и плотность исследуемой жидкости, 35

45

Возможен и другой режим работы датчика, В этом случае ось 5 и связанные с нею элементы не разгоняются до большей угловой скорости. Чувствительный элемент 7 до перехода программного реле 1 времени в первую позицию находится в своем нижнем положении под действием собственного веса, При переходе реле в первую позицию электродвигатель 2 через электро50

55 пульс напряжения на выход датчика при каждом прохождении очередной метки мимо чувствительного элемента отметчика, Для измерения вязкости исследуемой жидкости необходимо с требуемой точностью измерять время лоявления каждого импульса на выходе датчика, что позволяет судить о вязкости исследуемой жидкости по интенсивности увеличения периода полного оборо- 10 та оси 5 датчика в процессе измерения, Поскольку в предлагаемом датчике его чувствительный элемент 7 выполнен асимметричным, то в том случае,когда его средняя плотность отличается от плотности исследуемой жидкости, во вращении оси 5 будут наблюдаться биения, Если плотность асимметрично.—

to чувствительного элемента 7 больше плотности контролируемой жидкости, тогда при сниже нии утяжеленной части чувствительного элемента 7 в процессе вращения его вес будет увеличивать угловую скорость вращения оси

5, И наоборот, при подъеме в процессе вращения утяжеленной части чувствительного элемента 7, угловая скорость вращения оси 5 снижается, поскольку затрачивается энергия на подъем, Наличие маховика 6 в определенной мере снижает величину указанных биений, а поэтому его масса должна выбираться из конкретных условий

209 4 магнитную муфту 3 поворачивает ось 5 на угол, чуть больший или чуть меньший 180, т,е, поднимает его почти на максимальную высоту. После этого программное реле 1 времени переходит во вторую позицию, Электромагнитная муфта 3 отсоединяет электродвигатель

2> и начинается падение чувствительного элемента 7 (часто с небольшой начальной скоростью ), связанное с вращением оси 5. Ускорение вращения оси 5 в процессе падения чувствительного элемента 7 зависит от вязкости исследуемой жидкости, определяющей силу сопротивления движению, и от плотности контролируемой жидкости, от которой зависит величина силы, вызывающей падение чувствительного элемента 7, В зависимости от вязкости исследуемой жидкости, соотношения плотностей чувствительного элемента

7 и исследуемой жидкости движение чувствительного элемента 7 носит различающийся характер, При большой вязкости исследуемой жидкбсти, малой плотности чувствительного элемента 7 (или при большом угле наклона оси 5 к горизонту) происходит медленный поворот оси 5 до состояния, когда чув- . ствительньп элемент 7 окажется в своем нижнем положении, При малой вязкости жидкости и еще большей плотности чувствительного элемента 7 (или малом угле наклона оси 5 к горизонту ось 5 придет в установившееся состояние после нескольких колебательных движений, В любом режиме движения чувствительного элемента 7, если фиксируются времена прохождения различных меток мимо чувствительного эле-. мента отметчика 4 угла поворота, указанной информации вполне дсстаточно как для измерения вязкости исследуе- мой жидкости, так и ее плотности. Поскольку сила, обуславливаемая вращение оси 5, изменяется по синусоидальному закону, а сила сопротивления движению чувствительного элемента 7 со стороны исследуемой жидкости пропорциональна скорости его движения, используя эти две различающиеся зависимости можно получить не только два уравнения для определения двух искомых величин, а значительно большее их количество, Это позволяет использовать различные статические методы (в частности метод наименьших квадратов) для повышения точности измерения.

В 1267209 формула и э об р е т ения, к це.

Составитель В ° Алексеев

Техред И. Попович Корректор Т. Колб

Редактор Н. Коляда

Заказ 5754/37

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д,4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г ° Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Датчик ротационного измерителя вязкости жидкостей, содержащий прог-1 раммное реле времени, первый выход которого соединен с электрическими входами электродвигателя и электромагнитной муфты, а второй выход — с входом отметчика угла поворота, выход которого подключен к выходу датчика, входной вал электромагнитной муфты кинематически соединен с валом электродвигателя, а выходной вал — с закрепленной в подшипниках осью, на оторой закреплены маховик с метками и погруженный в жидкость чувствитель ныйэлемент,о..личающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей датчика путем обеспечения воэможности измерения плотности жидкости, чувствительный элемент выполнен с асимметричным относительно оси вращения расположе1п нием центра тяжести, 2, Датчик по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде шара на спи