Устройство для непрерывногоизмерения вязкости b потоке

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалмстнчесиик

Ресаубини

< >823978 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.07 .79 (21) 2791812 18 25 (51)М. Кл.

С 01 и 11/1q с присоединением заявки М

Гватдарсткак»ый кам»тат

СССР ка делам »за»рата»ай в аткрит»й (23) Приоритет—

Опубликовано 23.04.81. Бюллетень М 15

Дата опубликовании описания 27.04А 1 (БЦ УД 5З2.1Ç7 (088,8) сесоюзное научно-производственное объединен целлюлозно-бумажной промышленности (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ЙЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗМЕРЕНИЯ

ВЯЗКОСТИ В ПОТОКЕ

Изобретение относится к измерению вязкости жидкости и может быть использовано в системах автоматического контроля и регулирования параметров материалов в трубопроводном транспорте. В связи с его развитием особое значение при-

5 обретает проблема измерения, контроля и регулирования вязкости перекачиваемой

;среды с целью повышения эффективности различных технологических процессов н .тО снижения энергозатрат при транспортировке.

Известен вискозиметр для непрерывного измерения вязкости основными элемент

15 тами которого являются неподвижный и вращающийся цилиндры (1).

Однако, он непригоден для измерений при давлении исследуемой среды более высоком, чем атмосферное, так как в этом случае необходимо уплотнять вал ротора,, что привечает к возникновению значительного и трудноучитываемого момента силы трения в уплотнениях, и, следовательно к снижению точности и-мерения. Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является: рогационный вискоэиметр, содержащий проточный корпус, вращающийся цилиндр, и расположенный эксцентрично с ним чувствительный элемент в виде дугообразной лопатки. Вращающийся цилиндр и расположенный подле его наружной поверхности чувствительный элемент образуют зазор, который сужается в направлении вращения цилиндра, благодаря тому, что чувствительный элемент расположен эксцентрично относительно цилиндра. При непрерывном протекании через корпус измеряемой среды и одновременном вращении ротора поверхность последнего за счет вяэкостных сил увлекает в зазор жидкость.

В результате возникают силы, действующие перпендикулярно рабочей поверхности дугообразной лопатки. Усилие воспринимается стержнем и передается магнитоаниэотропному преобразователю силы (2) .

15 где

Недостатки данной конструкции заключаются в том, что необходимость уплотнения стержня приводит к тому, что часть энергии сигнала расходуется на преодоление сопротивления уплотнения, вследствие его жесткости, что снижает точность измерен ия.

Необходимо отметить, что при увеличении давления перекачиваемой среды, требуемая жесткость уплотнения стержня возрастает, что приводит к ее большему снижению точности измерения.

Кроме того, при выходе исследуемой среды из клиновидного зазора между вращающимся цилиндром и чувствительным элементбм, возникает внезапное расширение потока жидкости, что приводит к турбулизации потока и. возникновению дополнительных сил, действующих на чувствительный элемент и искажающих результаты измерений.

Степень турбулизации аависит or вязкости среды — меньшей вязкости соответсгеуег большая степень турбулизации.

: Вследствие различного характера температурных деформаций вращающегося цилиндра и дугообразной лопатки невозможно сохранить постоянную величину зазора, что тоже приводит к понижению точ-. ности измерений.

Неуравновешенная масса пластины также является источником искажения полезного сигнала при изменении положения вискозимера в пространстве, а также в условиях вибрации., Цель изобретения — устранение отмеченных выше недостатков прототипа, т.е. обеспечение повышения точности измерений, Указанная цель достигается тем, что в устройстве для непрерывного измерения вязкости в потоке, содержащем вращаю. щийся цилиндр и расположенный эксцентрично с ним чувствительный элемент, устройство для фиксации чувствительного элемента и силбизмеритель, чувствительный элемент выполнен в виде полого цилиндра с отверстиями в торцовых стенках, а со- отношение линейных величин цилиндров и величины эксцентриситета между их осями определяется по формуле

0 - эксцентриситет между осями цилиндров,м

Й - радиус неподвижного измерительного цилиндра, м;

3078 — радиус врашаюшегося. измери

\ тельного цилиндра, м; ф, „— минимальное колебание вязко-. сти жидкости, на которое дол5 жен реагировать прибор, н с/м;

P — разрешаюшая способность чув2 ствительного элемента, r,е„ минимальное изменение давле10 ния в зазоре между цилиндрами, на которое реагирует этот элемент, и/м ; .

V — линейная скорость вращения цилиндра, м/с.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

В цилиндре 1, внутренняя поверхность которого является рабочей, эксцентрично расположен, вращающийся цилиндр 2 с наружной рабочей поверхностью. Цилиндр

1 закреплен на стойках 3 в трубопроводе 4 с измеряемой жидкостью. На торцовых стенках цилиндра 1 имеются огверетия 5 для подвода жидкости и подшипника 6, в которых вращается вал цилиндра 2, соединенный с электродвигателем 7 посредством муфты 8, Силоизмеритель 9, например тензодатчик, закреплен на цилиндре 1 и связан с показываюшим прибором 10 с помощью KBбеля 11, Уплотнения 12 и 13 рассчитаны на максимальное давление жидкости в трубопроводе. Эксцентриситет, (расстояние между осями цилиндров 1 и 2) определяется в соответствии с ферму+" лой.

Вискозиметр работает следуюшим образом.

Электродвигатель 7 через муфту 8

40 приводит во вращение цилиндр 2. Благодаря тому, что цилиндр 2 установлен с эксцентриситетом, по отношению к неподвижному цилиндру 1 между их рабочими замкнутыми цилиндрическими поверхнос45 тями образуется клиновой зазор. При врашении цилиндра 2 часть текущей по трубопроводу жидкости через отверстия 5 затягивается в клиновой; зазор между цилиндрами, где возникает повышенное дав50 ление, по которому судят о вязкости исследуемой жидкости.

Ю

В результате . этого давления деформируется цилиндр 1, что воспринимается чувствительным элементом 9, который

55 преобразует полезный сигнал в виде давления в электрический импульс, воспринимаемый прибором 10. Мощность электродвигателя 7 выбирается таким образом, 5 823 чтобы обеспечить постоянное число обаро тов цилиндра 2 во всем диапазоне изменения; параметров текущей по трубопроводу

4 жидкости.

Конструкция вискозиметра, благодаря наличию отверстий 5, обеспечивает постоянную смену жидкости в рабочем за-. зоре и практически безинерционность измерен ий.

Работоспособность предлагаемого вискозиметра была проверена на опытном вис-. козиметре с радиусом цилиндра k =0,223м и r =0,175 м. В качестве силоизмерителя использован образцовый манометр с пределами измерений 0-0,5 атм (0-5;10 н/м ).

Погрешность измерения им составляет

0,5%, т.е. 0,25 ° 10 н/м Нами была задана разрешающая способность манометра Р =0,5;10 н/м . Внутренний цилиндр

3 4. приводился во вращение двигателем с числом. оборотов и=750 об/мин, линейная скорость вращения цилиндра U составляла 12,5 м/с. Исследования проводили на глицерине при температуре 18 С вязкость глицерина была равна, „=13,9 пуаз = 1,39 í c/M .

В качестве исходного условия было задано, что вискоэиметр должен реагировать на изменение вязкости в пределах

10%, т.е. 1,39,10 н с/м . Таким образом, минимальное колебание вязкости гпицерина составило +pl,39. 10" н с./м .

Подставив значения F, И, P „ в фор мулу, получаем, что соотношение линейных размеров цилиндра вискозиметра и величины эксцентриситета между их осями ограничено следующими пределами

® „ )эР (, е> /г

< В,25 ° 10 f )1 откуда для заданных значений радиусов цилиндров R и v получили величину эксцентриситета ) 0,046 M = 46 мм, Во время опытов изменяли величину эксцентриситета между цилиндрами, 9/8

6 при этом для 8)=46 мм вискозиметр реагировал на изменение вязкости глицерина на 0,24 н с/м, а при эксцентриситете

Я

Е - 46 мм образцовый манометр на тасое изменение не реагировал.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает повышение точности измерен ия.

Формула изобретения

Устройство для непрерывного измере ния вязкости в потоке, содержащее враИ щающийся цилиндр,, и расположенный экс центрично с ним чувствительный элемент, устройство для фиксации чувствительного элемента и силоиэмеритель, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения

2О точности измерений, чувствительный элемент выполнен в виде полого цилиндра с отверстиями в торцовых стенках, а соотношение линейных,. размеров. цилиндров и величины эксцентриситета между их осями определяется по формуле

Яп 4 2 д.(к->-ц р- S) 6 з Фы() е

ы — — е } Р

".де 8 - эксцентриситет между осями

Э 0 цилиндр ов;

К - радиус неподвижного измерительного цилиндра; — радиус вращающегося измерительного цилиндра; — минимальное колебание вяз- --ни и кости, на которое должен реагировать вискозиметр;

Р,. — разрешающая способность чувствительного элемента;

49

V — линейная скорость вращения цилиндра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ Pb-?01.9.741;,,: °

4 кл 5 01 11/14 1974

2. Авторское свидетельство СССР

М 380995, кл. g 01 И 11/14, 1971 (прототип).

823978

Составитель В. Филатова

Редактср Т, Киселева Техред Н.Комлем Корректор М. Демчик . Ю ВНЕ

Заказ 2095/60 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З8,, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4