Автоматическое устройство для измерения характеристической вязкости

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (») 547682 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.04.75 (21) 2129520/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.02.77. Бюллетень № 7 (45) Дата опубликования описания12.07.77

{51) М. Кл е

G 01 N 11 06

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК

548.137 (088.8) (72) Авторы изобретения М. С. Альховский, М. А. Галустова, Н. Л, Харас, А. А. Лившиц, Д. И. Каеш сов и В. В. Алексеев (71) Заявитель

Специальное конструкторское бюро по автоматике в нефтепереработке и нефтехимии (54) АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ

Изобретение относится к приборам для определения характеристической вязкости (вязкости ,.астворов полимеров в зависимости от концентрации растворов).

Известно устройство для определения характеристической вязкости, содержащее капиллярный вискозиметр; термостатирующее устройство, программирующее и печатающее устройства (1) .

Однако известное устройство не позволяет осуществлять автоматический контроль технологического процесса.

Известно устройство для определения характеристической вязкости, в котором большое число операций выполняется автоматически с помощью пневматических и электронных систем (2), Устройство такого типа содержит капиллярный вискозиметр, через который протекает объем измер..емой жидкости под воздействием постоянного перепада давления, Прибор содержит следящее устройство с источниками излучения и чувствительный элемент, стандартную автоматическую бюретку, исполь=уемую для введения растворителя в емкость капиллярного вискозиметра с целью изменения концентрации раствора, находящегося в нем. Имеется также насос для создания давления воздуха и мембранный; регулирующий узел, связанный с ним. Управление работой насоса производится от релейного блока.

Этот прибор не обладает достаточной точностью, так как использование стандартной автоматической бюретки в качестве дозирующего элемента не позволяет производить объемное дозировьние раст- ворителя при той же температуре, которая поддерживается в вискозиметре.

1О Известно автоматическое устройство для измерения харак.-еристической вязкости высокомолекулярных соединений, содержащее размещенный в термостате стеклянный капиллярный вискозиметр, наполнительная трубка которого соединена с бло1б ком управления и дозатором, связанным с сосудом для исходного растворителя, компенсационная трубка вискозиметра соединена с блоком управления и капиллярная трубка — с фотоэлектрическим устройством, один иэ выходов которого связан с блоком отсчета и регистрации времени истечения исследуемой жидкости, другой через программирующее устройство — с блоком управления, связанным с дозатором, а третий — с доэатором (3).

Известное устройства не дает достаточной точ28 ности измерения вследствие того, что блок управле54 76» ния связан с дозатбром через наполнительную трубку капиллнрног>- вискозиметра, и таким образом, жидкость из дозатора может поступать в капиллярный вискозиметр только путем самотека, перетекая через длинную и узкую трубку и через отверстие в дне сосуда, закрываемое конической пробкой. При этом неизбежна задержка некоторого количества растворителя в сливной трубке и на поверхности конической пробки, что вносит погрешность B величину концентраш и исследуемого раствора, принимаемую в расчетах при определении характеристической вязкости, и тем самым снижает точность работы устройства.

Кроме того, дозатор и сосуд для раствора выполнены в виде двух отдельных узлов, которые необходимо разме-цать в одном термостате с капиллярным вискозиметром. Это требует значительного увеличения емкости термостата и увеличивает габариты прибора в целом.

Цель изобретения — повысить точность измерения.

Это достигается тем, что в золотниковом дозаторе выполнены каналы, через которые блок управ-. ления связан с наполнительной трубкой капиллярного вискозиметра и с полостью сосуда для исходного растворителя, Ка фиг. 1 изображено устройство, общая схема; на фиг. 2 — сосуд для исходного растворителя с помещенным в него дозатором с верхним положением золотника; -на фиг. 3 — сосуд для исходного растворителя с помещенным в него дозатором с нижним положение м золотника.

Устройство для измеренин характеристической вязкости содержит капиллярный вискоэиметр 1, напол>гительная трубка 2 которого связана через трубку 3 с доэатором 4, помещенным внутри сосуда 5 для исходного растворителя, и через трубку 6 — с блоком управления 7. Компенсационная трубка 8 вискозиметра связана также с блоком управления 7 через трубку 9. Капиллярная трубка 10 вискоэиметра имеет в верхней части два шарообразных расширения 11 и 12, связанных при помощи гибких светов одов 13 — 16 с фотоэлектрическим следящим устройством 17, которое имеет три выхода, связанные соответственно с блоком 18 цифрового отсчета и регистрации, с дозатором 4 и с программирующим устройством 19, которое соединено с блоком управления 7, связанным с доэатором 4 пневматическим кабелем 20, подсоединенным к трубкам 21-24 доэатора.

Дозатор 4 содержит золотник 25, расположенный между двумя пластинами 26 и 27. В золотнике 25 выполнено отверстие 28, а в пластине 26 дозатора-сквозные отверстия 29 и 30, образуюпше с отверстием 28 канал, связь>ваю.ций блок управления 7 с полостью сссуда 5 для исходного растворителя. Кроме того, в золотнике имеется дозирующее отверстие 31, а в пластине 26 доэатора-сквоэ>п»е отверстия 32 и 33, образующие с отверстием 31 ка., нал, связывающий блок управления 7 с наполнительной трубкой 2 посредсгвом трубки 3. В золотнике 25 дозатора имеется также сквоз»ое отверстие 34, а в пластине 27 дозатора- сквоэнсе отверстие 35, В пластине 26 дозатора имеется сквозное отверстие 36, связанное через трубку 37 с воронкой 38, снабженной фотодатчиком 39, и сквозное отверстие 40, связанное с трубкой 41. С золотником 25 доэатора при помощи штока 42 связан мембранный привод 43.

Устройство работает следующим образом.

В капиллярный вискозиметр 1 заливается определенный объем раствора полимера известной первоначальной концентрации, а в сосуд 5 для исходного растворителя через воронку 38 загружается

50-150 мл растворителя. Все блоки прибора включаются в сеть, кроме того, к блоку управления 7 подводится воздух или инертный газ давлением 1,0 кгс/см . Программирующее устройство 19 начинает выполнять программу измерения, состоящую из нескольких циклов, заключающихся в получении результатов времени истечения раствора полимера определенной концентрации., находящегося в вискозиметре, и разбавлении этого раствора для получения раствора новой ко шентрации. В следующем цикле повторяются те же операми и определяетсн время истечения раствора вновь полу, ченной концентрации, после чего производится разбавление раствора в вискозиметре новой порцией растворителя.

В результате выполнения всей программы проис. ходит набор данных вели пины времени истечения растворов одного и того же полимера в одном и том же растворителе, имеющих различную ко щентрацию, позволяющих произвести графическое определение характеристической вязкости.

Каждь>й цикл состоит из шести последовательно выполненных операций, Первая операция — термостатирование, при которой раствор в вискозиметре 1 выдерживается в термостате в течение временной паузы, после окончания которой программирующее устройство 19 посылает команду на блок управления 7 на выполнение следующей операции.

Вторая операция — воздух или инертный газ от блока управления 7 по трубке 6 поступает ч наполнительную трубку 2 калиллярного вискозиметра.

Раствор полимера, находящийся в капиллярном вискозиметре, поднимается вверх по капиллярной трубке 10, так как компенсационная трубка 8 при этом герметично закрыта блоком управления 7, и заполняет шарик 11 в верхней части капиллярпой трубки 10. При прохождении уровня жидкости мимо точки, где установлены счетоводы 15 и 16, фотоэле ктр ическое устрой ств о 17 посылает си гнал на программирующий блок 19 и на блок цифрового отсчета 18, который подготавливается к приему информации. Программирующий блок 19»с>сне короткой временной эадсржки. в >слепне которой жидкость, продолжая лощл>мяться, апо.шяс. часть

547682 шарика 12, посылает команду на блок управления 7 для выполнения следующей операции.

Третья операция заключается в том, что блок управления 7 соединяет трубки 2 и 8 капиллярного вискозиметра с атмосферой. При этом происходит истечение раствора через капиллярную трубку 10.

При прохождении опускающегося уровня раствора мимо световодов 15 и 16 фотоэлектрическое устройство 17 запускает блок цифрового отсчета 18, а при прохождении его мимо световодов 13 и 14 тэстанавлпвает его и одновременно направляет сигнал на программирующий блок 19, который после короткой времечной задержки, необходимой для полного стекания раствора из трубок вискозиметра 1 в нижнюю его часть, выдает команду на блок управления 7 на возвращение ко второй операции.

Программа прибора предусматривает чередующееся повторение второй и третьей;я.ерации до получения пятого результата времен. -:-:.-.течения раствора, после чего программирующее устройство 19 дает команду на вьгполнение четвертой оиерации, при которой пневматический сигнал от блок управления 7 по трубке 24 поступает в верхнюю полость мембранного привода 43, который через шток 42 перемещает золотник 25 дозатора в нижнее фиксированное положение (см. фиг 3) . При этом воздух или инертный газ, поступающий 0Е блока управления 7 по трубке 21 проходит через канал в дозаторе 4, образованный отверстиями 30, 28, 32, в полость сосуда 5 для исходного растворителя и создает давление, под воздействием которого растворитель через трубку 41 и отверстие 40 заполняет дозирующее отверстие 31 в золотнике 25 доэатора и проходит через отверстие 36 в трубку 37, поднимаясь в воронку 38. В момент прохождения растворителя мимо фотодатчика 39 последний посылает сигнал на фотоэлектрическое устройство 17, воздействующее на программирующее устройство 19, которое посылает команду блоку управления 7 на выполнение следующей операции.

Пятая операция заключается в том, что пневматический сигнал от блока управления7 по трубке 23 r. ступает в нижнюю полость мембранного привода 43, который с помошью штока 42 перемещает золотник 25 дозатора в верхнее фиксированное положение (см. фиг. 2) . При этом блок управления 7 соединяет полость сосуда 5 для исходного растворителя с атмосферой через трубку 22 и канал в дозаторе 4, образованный отверстиями 29; 28 и

30. Одновременно воздух и.ш инертный газ от блока управления 7 по трубке 21, проходя через канал в доэаторе 4, образованный отверстием 32, дозируиялим отверстием 31 и отверстием 33, выдавливает дозу растворителя, перенесенную дозируюгцим отверстием 31 в трубку 3, но кото1ки доза поступает в налолнительную трубку 2 капил. лярного вискоэиметра. Операция длится 5-10 сек, ло прошествии чего п1юграммирующее уст1юйсгво 19 посылает команду блока управленйя 7 на выполнение следующей операции.

Шестая операция — воздух или инертный газ поступает or блока управления 7 по трубке 9 в компенсационную трубку 8, проходит через раствор в нижней части капиллярного вискозиметра и перемешивает его. Длительность перемешивания

15-45 сек.

Программы циклов измерения позволяют производить чередующееся повторение четвертой и пятой операций, причем число повторений в каждом из циклов может быть различным и может составить от: до 6.

Связь блока управления с наполнительной трубкой и полостью сосуда для исходного растворителя через каналы золотникового дозатора позволяет повысить точность работы устройства. поскольку при этом доза растворителя выводится из дозатора под воздействием давления воздуха или инертного газа, поступающего от блока управления, что исключает возможность задержки части растворителя в выводной трубке.

Формула изобретения

Автоматическое устройство для измерения характеристической вязкости, содержащее размещенный в термостате капиллярный вискозиметр, нгполиительная трубка которого сосшшепа с блоком управления и золотниковым доза ором, связанным с сосудом для исходного расгворителя, компенсационная трубка вискоэиметра соединена с блоком управления и капиллярная трубка — с фотоэлектрическим устройством, один из выходов которого связан с блоком отсчета и регистрации времени истечения, другой через программирующее устройство — с блоком управления, связанным с дозатором, а третий — с дозатором, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повьшхния точнбсти измерений в золотниковом дозаторе выполнены каналы, через которые блок управления связан с наполнительной трубкой капиллярного вискозиметра и z полостью сосуда для исходного растворителя.

Источники информации. принятые во внимание при экспертизе

1. Проспект фирмы "Hewlett Ряс. .агсГ .

2. Патент США 1 3604247 кл. 73-55, 14.09.71.

3. Патент Франции Х 1576163, кл. G О1 и, 25.07.69. (прототин) .

28

5i

Сооганитспь В. Вон(аикигг

Техрсд А. Вогнан

Рспакз ор О. Стснина

Кор(гск1ор Е г Kvика

Заказ 874/98

Тира к 11О1 Попписнос

11НИИПИ Госуиарс(ванного колпи (с(а Сова а 3Внн(г(рс1н (((р по дгнаги (гзобрсгсггий и о(крьг; ий

1 13035, Москва. Ж 35, Рьушская наб.. и 4/5

Фиг(иы НПП "Патснг", г. / iKB)1MJ(. узн Проон(ндч. 4