Прибор для измерения плотности и вязкости жидких сред

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 09)(11) МЯ) 01 Й 9 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ 21) 3380051/1.8-25(71) Ташкентский ордена Дружбы народов политехнический институтим. А.Р. Бируни,(54)(57) 1.ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТ.НОСТИ И ВЯЗКОСТИ ЖИДКИХ СРЕД; содержащий колебательный зонд - полую спираль, жестко закрепленную по концам, соединенную последовательно с трубопроводаму. системы возбуждения и съема колебаний, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, трубопровод расположен тангенциально к граничным виткам спирали, а системы возбуждения и съема колебаний, установленные в средней части сйирали, ориентиро- ваны одна относительно другой к оси спирали.. 2. Прибор по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что система съема колебаний выполнена в виде измерителя резонансной частоты и иэмери- , 8 теля,амплитуды тангенциальных колебаний.О действие устройства основано на 60 том, что в колебательном зонде воз" буждаются колебания, Собственная частота колебаний зонда, снимаемая измерителем декремента затухания, пред. ставляющим систему съема колебаний, 65 Изобретение относится к исследованиям физико-химических свойстви может быть использовано в техвидах научного и технического эксперимента, где требуется определение значений плотности и вязкостижидкостей, например в химической,пищевой, нефтеперерабатывающейпромышленности.Известен датчик, включающийэлектрический преобразователь,генератор переменных электрическихсигналов и индикаторное устройствои предназначенный для определениятаких параметров текучей среды, каквязкость, плотность и скорость распространения звука в этой среде.Электрический преобразователь, концы которого являются входными кон-цами датчика;обеспечивает преобразование видов энергии, для чегопервые поверхности приводятся вколебательное движение в направлениях, в которых эти поверхности передают текучей среде энергию в ви-де поперечных волн, вторые поверхности приводятся в колебательноедвижение в направлениях, при которых осуществляется передача текучей среде энергии в виде продольных волн. Это преобразование энергии З 0происходит между входными концамидатчика и электрическими концами,являющимися выходными, и вызываетпреобразование напряжения междувыходными концами. Выходной сигналнапряжения обеспечивает индикациюпреобразования энергии. Генераторподает переменные электрическиесигналы на входные концы и индикаторное устройство, воспринимающее иотображающее выходной сигнал Я . 40Недостаток устройства - невысокаячувствительность, обусловленная взаимозависимостью выходных сигналов. Кро.ме того, точность прибора ограничивается возможностями преобразования 45видов энергии электрического преобразователя.Наиболее близким к предложенномупо конструктивному выполнению и достигаемому результату является прибор 50для измерения плотности и вязкостижидких сред, содержащий колебательный зонд - полую спираль, жестко закрепленную по концам, соединеннуюпоследовательно с трубопроводом,системы возбуждения и съема колебаний. Конструкция позволяет непрерывно измерять вязкость и плотность жидких сред. определяет. вязкость и плотность жидкости 21 .Однако для известного устройствахарактерны недостаточная чувствительность измерений, обусловленная взаимозависимостью выходных сигналов, характеризующих вязкость и плотностьжидкости и невозможностью их разделения и невысокая точность вследствиевозникающих завихрений и гидравлических потерь в узле сочленения трубки, подводящей жидкость, с колебательным .зондом, что уменьшает абсолютные значения выходных сигналов и,кроме того, делает их зависимыми отдестабилизации расхода среды.упругая спираль приварена к подводящему жидкость трубопроводу подпрямым углом. Подобное соединениеобразует местное сопротивление, ипоток жидкости, проходящей черезнее, изменяет скорость и направлениедвижения, что является причиной влияния расхода среды на выходные сигналы прибора. Кроме того, образуютсязавихрения, срыв вихрей, а коэффициент потерь в данном случае на порядоквыше, по сравнению с поворотом с закруглением так как сваренные подпрямым углом концы спирали имеют малые начальный и конечный) радиусызакругления, коэффициент потерь ещеболее возрастет,Целью изобретения является повышение чувствительности и точностиизмерений индивидуальным формированием и регистрацией сигналов, характеризующих плотность и вязкость жидкости, увеличением абсолютных значений выходных сигналов, а также исключением влияния на последние расходысреды.Эта цель достигается тем, что вприборе для измерения плотности ивязкости жидких сред, содержащем колебательный зонд - полую спираль,жестко закрепленную по концам, соединенную последовательно с трубопроводом, системы возбуждения и съемаколебаний, трубопровод расположентангенциально к граничным виткамспирали, а системы возбуждения исъема колебаний, установленные всредней части спирали, ориентированы одна относительно другой к осиспирали.Кроме того, система съема колебаний выполнена в виде измерителя резонансной частоты и измерителя амплитуды тангенциальныхколебаний,На чертеже представлена схемапредлагаемого прибора.Прибор состоит из колебательного зонда - полой спирали 1, кронштейна 2, станины 3, осевого стержня 4,электррмагнитных преобразователей5 и 6, генератора 7 колебаний с регулируемой частотой, измерительногоблока 8 регистрирующих приборов9 и 10 и кронштейна 11,Датчиком является колебательныйзонд в виде полой спирали 1 из упругого материала с.высокой степеньюобработки внутренней поверхности.Последовательное соединение.колебательного зонда с трубопроводом,подводящим жидкость, выполнено тангенциально к граничным виткам спирали, что необходимо для устранениязавихрения и гидравлических потерьза счет местных сопротивлений, способствуя увеличению абсолютных значений выходных сигналов и делая последние независимыми от дестабилизации расхода среды.Граничные витки спирали жестко.закреплены на кронштейне 11, который 20сварен ао станиной 3.Электромагнитные преобразователи 5 и 6 устанавливают на осевомстержне 4 резьбовым соединением, позволяющим осуществлять настройкучувствительности прибора. Преобразователи 5 и 6 представляют собойферритовые магнитопроводы, ориентированные своей продольной плоскостьюодин параллельно, а другой тангенциально оси спирали, причем подвижная часть преобразователей 5 и 6(постоянные магниты располагаетсяв зазорах магнитопроводов и закрепляется на витках полой спирали 1.В качестве преобразователей могутбыть также использованы пьезометрические преобразователи.Измерение прибором основано навозбуждении в датчике колебаний,резонансная частота и амплитуда фкоторых зависят соответственноот плотности и вязкости жидкости.Контролируемая жидкость непрерывно протекает через полую спираль 1 .С.помощью генератора 7 колебаний 45в последней возбуждаются продольныеи тангенциальные колебания, причемдля этого генератор так ориентируютотносительно винтовой спирали 1,что его вектор колебаний расположен, 50в касательной к точке приложениявектора плоскости, параллельнойоси спирали. Измерение плотности жидкости осу. ществляется следующим образом.Полая спираль 1 совместно с протекающей через нее жидкостью образует подвижную систему полая спираль жидкость, Колебания системы возбуждаются генератором 7 со стабильной, поддающейся регулировке частотой. При изменении плотности контролируемой жидкости изменяется общаямасса подвижной системы, в результате изменяется резонансная частотаколебаний последней - мера плотности жидкости, которая через преобразователь 5 и измерительный блок 8фиксируется регистрирующим прибором 9.Измерение вязкости жидкости прибо.ра основано на зависимости амплитудытангенциальных колебаний полой спирали 1 от вязкости контролируемойжидкости,Амплитуда тангенциальных колебаний спирали, возбуждаемая .генератором 7 колебаний, прямо пропорциональна градиенту скорости напряжению силы трения относительного перемещения слоев жидкости, определяемого вязкостью последней.При изменении вязкости жидкостиизменяется градиент относнтельногоперемещения слоев жидкости, обусловленный трением последней и твердой стенки, что в конечном итоге1приводит к изменению амплитуды тангенциальных колебаний витков спира-ли. Последняя как мера вязкости жидкости через преобразователь 6 и измерительный блок 8 фиксируется регистрирующим прибором 10.Максимальная чувствительность прибора достигается экспериментальноподбором конкретных витков полойспирали, относительно которых ориентируют соответствующие преобразователи 5 и 6.Применение предложенного приборапозволяет повысить чувствительностьизмерений за счет раздельного формирования и регистрации сигналов, характеризующих плотность и вязкостьжидкости, а также исключения ихвзаимозависимости. Кроме того, при=бор позволяет повысить точностьизмерений за счет предложенного расположения трубопровода к граничнымвиткам спирали устраняются завихрения и гидравлические потери от местных сопротивлений, уменьшающие абсолютные значения выходных сигналов,делающие последние зависимыми от расхода среды).Прибор прост по конструкции, возможно использование серийных элементов в системах возбуждения и съемаколебаний зонда.Прибор может применяться в химической, пищевой, нефтеперерабатывающей отраслях, где необходим непрерывный контроль физико-химическойсвойств агрессивных и токопроводящих жидкостей."Патент", г. Ужгород,ул,проектная,4 НИИ Фи Заказ 10 1062562 43 Тираж 873 Подписное