Вискозиметр для жидких сред

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° Союз Советскмх

Соцналмстмческмх

Республмк

<>911226 (61) Дополнительное н авт. свид-sy(22) Заявлено 240680 (21) 2947081/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кд.з

G 01 N 11/16

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет (531УДК 532. .137 (088.8)

Опубликовано 070382. Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описания 070382 (72) Авторы изобретения

В.A.Èàð÷óê, Ф.Д.Роганин и Ю.П.Румянц

Волгоградское специальное конструкторско

Научно-производственного объединения

"Нефтехимавтоматика." (71) Заявитель (54) ВискОЗиметР длЯ жидких сРВд

Изобретение относится к технике измерений жидких сред и может исполь зоваться в различных отраслях промышленности.

Известен вискозиметр, измеряющий вязкость путем измерения времени подъема чувствительного элемента в анализируемой жидкости и пересчета этих показаний в единицы вязкости (1) Однако известный вискозиметр не учитывает измерений плотности анализируемой жидкости (определяется лишь скорость передвижения чувствительного элемента вверх во времени).

Кроме того, в измерительный цилиндр, в котором движется поршень, соединенный при помощи струны с чувствительным элементом, подается управляющее давление постоянной величины, поэтому поршень, а значит и чувствительный элемент будут двигаться с ускорением, величина которого .зависит от состояния поверхностей йоршня и цилиндра (степени изношен-" ности) . Это также вносит существенную погрешнооть в измерения. Устройство сложно etc, конструкции и реализация его требует большого качества

Функциональных блоков.

Наиболее близким к прецлагаемому техническим решением является вискозиметр для жидких сред, содержащий приемную камеру с каналом для подачи сжатого воздуха, измерительный сосуд, чувствительный элемент, погруженный в анализируемую жидкость, виброизмеритель, рычаг, жестко связанный под углом 90 с чувствительным элементом (2).

Однако прибор не обеспечивает достаточной точности измерений, так как не учитываются изменения плотности анализируемой среды. Кроме того,конструкция прибора выполнена таким образом, что механические колебания от управляющего к чувствительному элементу передаются при помощи того же рычага, посредством которого виброизмеритель воспринимает результирующие.тормозящие усилия со стороны исследуемой жидкости. В результате, изменения вязкости (и плотности) жидкости влияют не только на ампли25 туду, но и на частоту выходного сйгнала, что усложняет его обработку (или градуировку вторичного прибора) для непосредственного считывания.

Цель изобретения — повышение точ30 ности измерений.

911226

Поставленная цель достигается xeR что в вискозиметре для жидких сред, содержащем сосуд для измеряемой жидкости, чувствительный элемент с тягой, погружаемый в измеряемую жидкость и соединенный под углом 90 с плечом рычага, второе плечо которого связано с виброизмерителем, камеру для подачи сжатого воздуха и привод, чувствительный элемент выполнен в форме шара, сосуд для иэ- 10 меряемой жидкости дополнительно содержит перфорированную перегородку внутри и прикрепленный к его стенке шток, соединенный с поршнем, одна поверхность которого связана с пружиной, вторая, противоположная ей,яв ляется стенкой камеры для подачи сжатого воздуха, а привод выполнен в виде генератора управляющих пилообразных сигналов, соединенного каналом с камерой для подачи сжатого воздуха.

Иа фиг. 1 изображен вискозиметр для жидких сред на фиг.2 — диаграммы изменения управляющего и выходного сигнала во времени.

Вискозиметр содержит сосуд. 1 для измеряемой жидкости с перфорированной цилиндрической перегородкой 2,чувствительный элемент в форме шара 3, погруженный в анализируемую среду, связанный жестко при помощи тяги 4 под углом 90 с двуплечим рычагом 5.

Рычаг 3 с противовесом 6 соединен с виброизмерителем 7 (например с серийным Электрическим силовым преобразователем типа УБ-Э) . Сосуд 1 для измеряемой жидкости при помощи подвих<ного штока 8 жестко соединен.с поршнем 9 (например, серийного пневматического поршневого исполни- 40 тельного механизма типа ПСП-1).Поршень через пружину 10 связан с внутренней поверхностью стенки камеры

11 для подачи сжатого воздуха. Камера для подачи сжатого воздуха соеди- 45 нена каналом для подачи сжатого воздуха с генератором 12 управляющих пилообразных сигналов (ГУПС) . устройство работает следующим образом.

Анализируемая жидкость поступает в кольцевое пространство между стенкой сосуда 1 для измеряемой жидкости и перфорированной цилиндрической перегородкой 2 и далее заполняет весь сосуд. Такая конструкция сосуда обеспечивает постоянные гидродинамические условия внутри измерительного сосуда независимо от скорости поступления анализируемой жидкости. 60

До включения ГУПС 12 давление в камере 11 для подачи сжатого возду.ха исполнительного механизма равно .нулю и поршень 9, а значит и сосуд

1 для измеряемой жидкости, под дей4 ствием пружины 10 занимают нижнее положение. В этот момент на шарик 3 действуют две силы : сила тяжести и выталкивающая сила со стороны анализируемой жидкости, имеющей определен. ную плотность. Так как сила тяжести шарика уравновешивается противове.сом 6, электрический силовой преобразователь 7 (виброиэмеритель) выдаст выходной сигнал Р@шх пропорцио; нальный выталкивающей силе РВЬ Т (фиг. ,2 б) . Для пуска устройства в работу включают ГУПС 12, который вырабатывает управляющий сигнал, нарастающий по амплитуде с постоянной скоростью (фиг.2 а) . Поршень 9 под действием управляющего сигнала с постоянной скоростью передвигается вверх,увлекая за собой сосуд 1 для измеряемой жидкости. Таким образом, шарик 3 с постоянной скоростью будет.опускаться в .сосуде 1 для измеряемой жидкости вниз.При,этом на шарик 3 будет дей ствовать вертикально вверх сила со- противления Г, величину которой можно определить по формуле Стокса для реальных условий движения

Р=бо&Ч((+2 — > (1) где,б - динамическая вязкость измеряемой жидкости, r — радиус шарика, V — - скорость движения шарика по отношению к измеряемой жидкости, R — радиус сосуда, в котором движется шарик.

При равномерном движении шара в жидкости вниз выходной сигнал виброиэмерителя 7 увеличивается на величину, пропорциональную силе сопротивления

Ф (фиг. 2 б) .

При достижении максимума по величине управляющего сигнала поршень останавливается, сила F = О,выходной сигнал силового преобразователя возвращается к прежней величине, пропорциональной выталкивающей силе

Рэш, а давление управляющего сигнала начинает равномерно уменьшаться. Поршень 9 под воздействием пружины движется вниз, направление движения сосуда 1 для измеряемой жидкос- . ти также меняется на противоположное (вниз) . Вледствие этого сила вязкого сопротивления F действует вертикально вниз, соответственно уменьшая амплитуду выходного сигнала электрического силового преобразователя.

При достижении минимального значения управляющего сигнала устройство находится в исходном состоянии и,. благодаря работе ГуПС, циклы повторяются.

Таким образом, на вЫходе силового преобразователя обеспечивается формирование прямоугольных сигналов, 911226 амплитуда которых пропорциональна величине 2 F. При этом якалу вторичного регистрирующего прибора легко отградуировать, так как при постоянной скорости движения шарика 3 формула (1) примет вид

Р=Р„,@,. (2) где-k — постоянный расчетный коэффициент

l

Величина выходного сигнала преобразователя равна

,, =К 2.F, (3) где К вЂ” настроечная (постоянная)

2 величина преобразователя 15 для заданного диапазона измерений.

Подставляя (2) в (3) . получим

Ъ Их -.2" 24 Î= Ë (4)

20 где К вЂ” передаточный коэффициент, харак терн з ующий к он структивные особенности и настроечную величину преобразователя (виброизмерителя) .

Таким образом, получей выходной сигнал преобразователя, амплитуда которого зависит только от вязкости,а влияние плотности анализируемой жидкости исключается.

Технико-экономический эффект от использования. предлагаемого устройства выражается s повышении точности измерения вязкости анализируемой жидкости.

Кроме того,,реализация изобретения позволит упростить метрологическое обеспечение измерений вязкости. г

Формула изобретения

Вискозиметр для жидких сред,содержащий сосуд для измеряемой жидкости, чувствительный элемент с тягой, погружаемый в измеряемую жидкость и соединенный под углом 90 с плечом рычага, второе плечо которого связано с виброизмерителем,камеру для подачи сжатого воздуха. и привод, отличающийся тем, что, с целью повыаения точности измерения, чувствительный элемент выполнен в форме шара, сосуд для измеряемой жидкости дополнительно содержит перфорированную цилиндрическую перегородку внутри и прикрепленный к его стенке шток, соединенный с поршнем, одна поверхность которого связана с пружиной, вторая, противоположная ей, является стенкой камеры для подачи. сжатого воздуха, а привод выполнен в виде генератора управляющих пилообразных сигналов, соединенного каналом с камерой для подачи сжатого воздуха.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское .свидетельство СССР.

9.709983, кл. G 01 N 11/10, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 640177, кл. G 01 N 11/16, 1977 (прототип).

911226

Составитель В .Филатова

Редактор Т.Киселева Техред Т. Маточка Корректор Г, Огар

ЮЭа» »«»«

Заказ 1105/26 Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4