Вибрационный вискозиметр

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАИЧЕ

ИЗОБРЕТЕИИЯ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1205.77 (21) 2487849/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет— (1) Уч . (л.2

01 N 11/j б

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 15.09.79 Бнзллетень № 34

Дата опубликования описания 18.09,79 (53) МДК 532.137 (088.8) (72) Авторы изобретения

К.Г. Мисюк, В.С. Андреев, Г.С. Берлин, Ю.А. Нартов и A . Г . Петров (71) Заявитель (54) ВИБРАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР

Изобретение относится к приборам ля измерения вязкости.

Известны вибрационные вискозиметры для определения вязкости жидких сред, основанные на измерении амплитуды колебаний вибрирующего тела при погружении его в исследуемую среду и состоящие из чувствительного элемента датчика с з ондом, на к от ором ук— реплен вибратор и измеритель амплитуды вибрирующего зонда.

Известен вибрационный вискоэиметр (1), содержащий преобразователь с чувствительным элементом, выполненным в виде зонда, систему возбужде— ния колебаний зонда, содержащую электромагнитную катушку с емкостным преобразователем, и схему измерения амплитуды колебаний зонда, содержащую индукционную катушку электромагнитного поля, высокочастотный генератор, к выходу которого подключен частот— ный дискриминатор, усилитель напряжения, измерительный усилитель и измерительный детектор с регистрирующим устройством.

Недостатком данного вискоэиметра является сложность схемы измерения амплитуды колебаний зонда, что уменьшает надежность прибора.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому и э обретению явл яет ся вибрационный =-искозиметр 121, содержащий датчик с зондом, состоящим из нижнего и верхнего неоднородных стержневых отрезков с расположенной между ними мембраной, генератор низкочастотных колебаний, схему измерения выходного сигнала датчика. При paGoте прибора зонд, имеющий форму пластины эллиптического сечения и совершающий иэгибно-вращательные колебания, погружается в среду, в яэк ость которой измеряется. При этом амплитуда изгибно-вращательных колебаний зонда, пропорциональная вязкости среды, фиксируется отсчетным прибором измерительной схемы.

Недостатками указанногЬ вискозиметра являются невысокая чувствительность прибора и небольшая -..очность измерений, что обусловлено следующим.

Элементы схемы и змерения (выходного сигнала) и возбуждения колебаний зонда) расположены вместе в одном корпусе и содержат индукционные катушки электромагнитного поля, наведение которых влияет друг на друга и создает помехи, иск ал ающие показания прибора.

685957

Эл!>иптическая форма зонда вследствие округленности боковых ребер при его движении в жидкой среде создает э начит ельное гидродин амическ ое лобовое сопротивление, иэ-эа чего снижается чувствительность к составля!ошей 5 внзкового трения, непосредственно характеризующего величину вязкости исследуемой среды.

Придание зонду сложных изгибновращательных колебаний снижает точ- )Q нссть и чувствительность прибора так как колебания совершаются не в одной плоскости и величина лобового сопротивлени! при этом меняется.

Целью изобретения является повышение чувствительности, точности и расширения диапазона измерений, Це!ь достигаетcfl что датчик с зондом выполнен в виде механотронного преобразователя усилий, а нижний отр эок зонда в виде пластины двояковыпуклого параболического сечения с возможностью ее

MQ Ят ни к QB ых к одеб BHи Й В плоск Ости большей оси да о яков ыпукло го параболического сечения.

Цель достигается также за счет того, что мембрана выполнена с ребрами жесткости в направлении, перпендикулярном плоскости маятниковых колебаний зонда, а также эа счет того, что Мо сечение нижнего отрезка зонда выполнено с соотношением осей 4:1.

На чертеже представлена схема вибрационного виск оэиметра .

Вискозиметр .состои" иэ вибрационного датчика 1, выполненного в виде механатронного преобразователя усилий (механотрона >, с зондом, состоящим из двух неоднородных стержневых отрезков „верхний отрезок 2 которого является подвижным электродом механотрона, а нижний отрезок 3 зондаштырь механотрона — выполнен в виде тонкой пластины дьояковыг!уклого параболического сечения с соотношением осей не менее 4:1, причем отрезки зонда разделены мембраной 4, позволяющей зонду сов ершать маятниковые колебания вдоль большой оси двояковыпуклого параболического сечения нижнего отрезка зонда, - càìà мембрана выполнена из зластичногс материала и имеет радиальные ребра жесткости, выдав— ленные на ее пов ерхности и перпендикулярные плоскости маятниковых колебаний зонда.

На пов ерхн ости н!!м<н его отреэк а зонда наносят ограничительные риски, показывающие границу погружения его в исследуемую среду

Вибрационный вискозиметр имеет блок Б питания механотрона, схему ге нерации, состоящую из катушки воэ— буждения б, сердечник котррой расположен в плоскости большей оси двояковыпуклого сечения зонда и генера- 6» тора э вуковых колебаний 7, а т акже схему и эмерени я выходного си гн ал а датчика, состоящую иэ отградуированного в делениях вязкости милливольтметра 8 и самописца 9 .

Вибрационный вискозиметр работает следующим образом.

Включается прибор, и зонд датчика погружается в исследуемую жидкость

10 так, чтобы ее уровень соответствовал метке на нижнем отрезке 3 зонда, чем обеспечивается постоянство рабочей поверхности зонда, находящейся непосредственно в исследуемой среде. Маятниковые колебания зонда обеспечиваются схемой генерации. При этом можно плавно менять частоту колебаний и переменную возбуждающую силу.

Зонд совершает маятниковые колебания вдоль плоскости, проходящей через большую Qcb двояковыпуклого параболическoro сечения зонда с амплитудой, соответствующей частоте колебаний зонда и вязкости исследуемой жидкости. Изменяющийся при этом электронный ток механотрона является выходным сигналом датчика, который регистрируется измерительной схемой.

Уравнение, связывак>щее измеряемую величину — вязкость g с параметрами прибора, имеет вид

2 >х =(кС) + где q — в язкость исследуемой среды р П;

У вЂ” плотность исследуемой ср еды, г/с м

А g!!g — максимальный выходной сигнал датчика, соответствующчй максимальной амплитуде колебаний зонда, В;

С вЂ” коэффициент, зависящий от частоты и величины переменной возбуждающей силы!

С2 — постоянная прибора.

Таким образом, существенные отличия предлагаемого вибрационного вискозиметра от известных конструкций заключается в следующем.

Часть зонда, погружаемая в исследуемую среду, выполнена в виде пластин двояковыпуклого параболического сечения, чем достигается значительное уменьшение лобового сопротивления в жидкой среде при его движении в ней.

Особая конструкция мембраны с радиальными ребрами, перпендикулярными плоскости колебаний зонда, и расположение катушек возбуждения у нижнего отрезка зонда в плоскости большей

685957

Формула изобретения оси двояковыпуклого параболического сечения, обеспечивает простые маятниковые колебания зонда в исследуемой среде вдоль этой плоск ости .

Применение в схеме измерения высокочувствительного датчика механотрона, вместо обычно используемых индуктивных датчиков, обеспечивает значительное повышение чувствительности прибора и упрощение его конструкции.

Раздельное и изолированное расположение элементов схемы измерения и возбуждения устраняет помехи при их работе.

Указанные отличия позволяют значительно (более, чем в 10 раз) повысить чувствительность прибора, расши—

15 рить (более чем в 100 раз) диапазон измерений, повысить их точность и упростить конструкцию прибора в целом.

Предложенный вибрационный вискозиметр может быть использован для опре- о деления вязкости жидких сред экспрессметодом, причем для измерения могут быть использованы малые количества исследуемой среды (несколько миллилитров), что важно в исследователь- 2S ской работе.

Данный прибор также может быть использован в качестве датчика свойств полимерной массы непосредственно в аппаратах непрерывной техно- ЗО логии в автоматизированной системе управления технологического процесса и сможет найти применение в ряде производств химической технологии и смежных отраслей народного хозяйства, 35

1. Вибрационный вискоэиметр, содержащий датчик с зондом, состоящим иэ нижнего и верхнего неод нородных стержневых отрезков с расположенной между ними мембраной, генера".ор низкочастотных колебаний, схему измерения выходногo сигнала датчика, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности, точности и расширения диапазона измерений, датчик с зондом выполнен в виде механотронного преобразователя усилий, а нижний отрезок зонда — в виде пластины двояковыпуклого параболического сечения с возможностью ее маятчиковых колебаний в плоскости большей оси двояковыпуклого параболического сечения.

2. Вискозиметр по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что мембрана выполнена с ребрами жесткости в направлении, перпендикулярном плоскости ма ятник ов ых колебаний зонда .

3. Вискозиметр по и. 1, о т л и чаю щи и с я тем, что сечение низкого отрезка зонда выполнено с соотношением осей 4:1.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР

Р 212615 кл. G 01 N 11/16, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 238875, кл. G 01 N 11/16, 1966 (прототип) .

ЦНИИПИ Заказ 545 1/44

Тираж 1090 Подписное филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4