Устройство для определения реологических характеристик жидких сред

(45) Дата опубликования описания 10.01.78(53) М. Кл,о001 Н 11/16 Гасударственный номнтет Совета Мнннстров СССР оо делам нзооретеннй н открытей(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЖИДКИХ СРЕД Изобретение относится к устройствам,основанным на акустических методах промышленного контроля состава и свойствжидких продуктов, и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности для контроля технологических процессов, протекающих приВысоких температурах и давлениях.Известно устройство для определенияреологических характеристик жидких продуктов, содержащее зондирующий генератор, квыходу которого подключен измерительныйпреобразователь, выполненный в виде цилиндрического стержня, к одному из концовкоторого приклеен кварцевый пьеэопреобра- азователь; усилитель и блок обработки информации,Цилиндрический стержень помещен в исследуемую среду, при этом нижний конец 2 С стержни закреплен на керновой опоре. Принцип дейст:ия устройства основан ва измерении тарвметров сдвиговых акустических колебаний, распространяющихся в стержне и притерпевающих многократные отражения, 26 Устройство дает воэможность определять как упругие, так и вязкостные характеристики исследуемой среды. Однако оно не обеспечивает возможность промышленного контроля жидких продуктов, находящихся при высоких температурах и давлениях, кроме того отсутствует возможность автоматического определения реологических характери.стик,Известно также устройство для определения реологических характеристик жидких продуктов, где устранены вышеуказанные недостатки.Устройство содержит измерительный преобразователь, выполненный в виде цилиндрического стержня, к торцам которого прикреплены передающий и приемный пьезоэлементы, электронный блок, состоящий из зондирующего генератора, к выходу которого подключен передающий пьезоэлемент, усилителя, нв вход которого подключен приемный пьезоэлемент, блок обработки информации. цилиндрический стержень проходит через емкость с контролируемым жидким продуктом и закреплен при помощи термостойких уплотнительных сальников в стенках емкости таким образом, что приемный ц передающийпьезо-элементы находятся вне измеряемойсре пы.Принццп работы устройстве заключаетсяв измерении амплитуды акустического импульса, распространяющегося вдоль стержня.Величине амплитуды импульса пропорциональна вязкости анализируемого продукта,Устройство характеризуется значительной 10погрешностью измерений, обусловленной разной степенью пемьфцрования стержня герметиэируюшимц сальнцкамц, низкой напежностью в работе.:,. связанной с необходимостьюзамены сальникови узкими Функциональными возможностями ввцпу того, что опрепелчются лишь вязкостные характеристикижидкого продукта. Упругие характеристикине измеряются,20Цель изобретения - повышение точностии надежности измерений, расширение фунциональных возможностей устройства,Поставленная цель достигается тем, чтов устройстве, содержащем цзмерцгельный 25преобразователь ц электронный блок, состоящий цз зонпцрующего генератора, усилитель ц блока обработки, информации, язмерцтельный преобразователь выполнен ввиде цилиндрического стержня, один конец З 0которого жестко соепинен с пьезоэлементомпосредством экспоненциального концентратора, закрепленного в герметизкруюшейстенке по узловой плоскости, а другой конец -с четвертьволновым отражателем, 35Изобретение поясняется чертежом,Измерительный преобразователь предлагаемого устройстве состоит из пьезоэлемента 1, экспоненциального концентратора 2,цидцнпрцческого стержня 3, четвертьволнового отражателя 4, Крепление измерительного преобразователя осуществляется с помощью геометцзцруюшей с"енкц 5 таким образом, что Нижняя часть экспоненццельногОконцентратора 2, цилиндрический стержень 453, четвертьволновол отражатель 4 находятся ь исследуемой среде по одну сторонугерметизцруюшей стенки 5, а верхняя частьэкспоненциального концентратора 2 и пьезоэлемент Х - вне исследуемой среды, подругую сторону стенки 5,Электронный блок предлагаемого устройства содержит зондирующий генератор 6,усилитель 7, блок 8 обработкц информации,Устройство работает следующим образом, Ы Зондирующий генератор вырабатывает ксроткие прямоугольные импульсы, которыевозбуждают пьезоэлемент 1, преобразуюшийэнергию электрического импульса в экспоненциально затухающие механические колебания, которые усиливаются экспоненциальным концентратором 2 и в виде волн распространяются вдоль стержня 3, Отразившисьот четвертьволнового отражателя 4, колебания достигают пьезоэлемента 1, где частьэнергии преобразуется в электрические колебания, а часть, отразившись, вновь распространяется вдоль стержня 3 до отражателя4, Таким образом, на выходе усилителя 7будет наблюдаться серия отреженных экспоненциально затухаю 1 цих пачек импульсов,амплитуде которых будет изменяться пропорционально вязкостным свойствам среды,а фаза - упругим свойствам. Обеспечениеработы измерительного преобразователя привысоких температурах осуществляется применением; . соответствующих пьезоэлементов (пьезокерамическцх или кварцевых), апри высоких давлениях - толщиной герметцэируюшей стенки 5, которая расположенав узловой плоскости экспоненциального концентратора и является "прозрачной" дляакустических колебаний, Импульсы с выходаусилителя 7 поступают не блок 8 обребвгкиинформации, где производится измерение декремента затухания, вел.:-.цце которого пропорциональна вязкости исследуемого продукта и фазы относительно первого экспоненциально затухающего импульса. Величинафазы пропорциональна упругой характеристике жидкого продукта,Формула изобретенияУстройство для определения реологических характеристик жидких сред, содержащее измерительный преобразователь и электронный блок, состоящий цз зондируемого генератора, усилителя и блока обработки информации, о т л и ч а ю щ е с ятем, что, с целью повышения точности и надежности измерений, измерительный преобразователь выполнен в виде цилиндрического стержня, опин конец которого жестко соединен с пьезоэлементом посредством экспоненциального концентратора, закрепленного в герметизцруюшей стенке по узловой плоскости, а другой конец - с четвертьволновым отражателем,раж 411 Подписноего комитета Совета Министровтений и открытий5, Раушская набп. 4/5 каз 124/32 Т БНИИПИ Госуцарственн по пелам изобре 113035, Москва, Ж