Способ измерения вязкости жидкости и устройство для его реализации

09 00 СОЮЗ СООЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИД.:ТЕЛЬСТВУ ф ффЮМИЦ ф 4 Жтне.пфемеед13ффИЭОТЩ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ 14(71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт им. Ф.З.Дзержинского(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 371478, кл. 0 01 И 11/08, 1971,2, Авторское свидетельство СССРУ 669268, кл, С 01 Б 1/08, 1979.3. Щепкин С.И., Кулаков М,В. Автоматические контрольно-измерительныеприборы для химических производств.М., Гос. научи-. техн. изд-во машиностроительной литературы, 1961,с. 534-536 (прототип),зй С 1 И 1 08 С 01 Б 11/6(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.1,57) 1. Способ измерения вязкостижидкости, основанный на зависимостивремени истечения определенного объема жидкости через капилляр под действием силы тяжести, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, определенныйобъем жидкости перед пропусканиемчерез капилляр пропускают. через пустотелый сдвоенный камертон и по времени достижения определенной разностичастот камертоном судят о вязкостиистекающей жидкости." 2. Устройство для измерения вязкости жидкости, включающее капилляр истечения, измеритель истекающего объема жидкости, отсечной клапан и регистратор времени истечения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, на линии подачи измеряемой жидкости установлен регулирующий клапан с приводом, к которому подсоединен пустотелый проточный сдвоенный камертон, в выходной ножке которого установлен капилляр, при этом резонансная частота колебаний ножек снимается приемником колебаний, выход которого через усилитель соединен с возбудитеИзобретение относится к измерениюфизико-механических свойств жидкостей и может найти применение для автоматического измерения вязкости жидкостей, например, в химической, нефтехимической, лакокрасочной, фармацевтической отраслях промышленности.Известен способ измерения вязкости жидкости путем пропускания ее через ламинарный дроссель и измерениярасхода 1,Однако этот способ не позволяетнепрерывно измерять вязкость жидкости.Известен также способ измерениявязкости жидкости путем пропусканиячерез ламинарный дроссель потокаисследуемой жидкости. Эту жидкостьпропускают параллельно через турбулентный дроссель и изменением общегорасхода добиваются равенства расходачерез оба дросселя, по которому судят о кинематической вязкости жидкости 2.Недостатком данного способа является неточность измерения расходачерез два дросселя с помощью расходомеров переменного перепада давления,по которому судят о кинематическойвязкостиНаиболее близким к предлагаемому ЗОявляется способ измерения, согласнокоторому вязкость жидкости определялем, создающим незатухающие колебания ножек сдвоенного пустотелого проточного камертона, а второй выходусилителя подсоединен на вход измерителя частоты и на вход частотно-аналогового преобразователя, выход которого подсоединен на вход элементасравнения, на другой вход которогоподсоединен задатчик, а выход элемента сравнения подсоединен к входу регулятора, выход которого подсоединенк регулирующему органу с исполнительным механизмом, а второй выход элемента сравнения соединен с фиксирующим выходной сигнал во времени устройством,ется законом ее истечения иэ капиллярных трубок - законом Пуайэеля где р - вязкость жидкости;д - диаметр трубки;- длина трубки;Ь - перепад давления между концами трубки;количество жидкости, вытекающей из трубки;Ф - ускорение силы тяжести,ОСпособ заключается в том, что определенный объем жидкости пропускают через капилляр под действием силы тяжести и па отношению времени истечения этого объема исследуемой жидкости ко времени истечения воды такого же объема судят о вязкости 3,Однако этот способ предполагает измерение объема испытуемой жидкости и времени ее истечения производить визуально, что вносит значительную погрешность в измерения, Кроме того, такой метод не предполагает возмож - ность автоматизации процесса иэмерения.Цель изобретения - повышение точности измерения вязкости жидкости,Поставленная цель до тигается тем, что согласно способу, основанномуна зависимости времени истечения определенного объема жидкости через капилляр под действием силы тяжести, определенный объем жидкости перед пропусканием через капилляр пропускают через пустотелый сдвоенный камертон и по времени достижения определенной разности частот камертоном судят о вязкости истекающей жидкости.10В устройстве для измерения вязкости, включающем капилляр, измеритель истекающего объема жидкости, отсечной клапан и регистратор времени истечения, на линии подачи измеряемой жидкости установлен регулирующий клапан с приводом, к которому подсоединен пустотелый проточный сдвоенный камертон, в выходной ножке которого установлен капилляр, при этом резонансная частота колебаний ножек снимается приемником колебаний, выход которого через усилитель соединен с возбудителем, создающим незатухающие колебания ножек сдвоенного пустотелогб проточного камертона, а второй выход усилителя подсоединен на вход измерителя частоты и на вход частотно в аналогово преобразователя, выход которого подсоединен на вход30 элемента сравнения, на другой вход которого подсоединен зддатчик, а вы-ход элемента сравнения подсоединен к входу регулятора, выход которого подсоединен к регулирующему органу с исполнительным механизмом, а второй выход элемента сравнения соединен с фиксирующим выходной сигнал ва времени устройством.40По времени достижения определенной разности частот на фиксирующем выходной сигнал ва времени устройстве судят о вязкости испытуемой жидкости, Кроме того, частота колебаний45 заполненнога камертона является функцией плотности содержащейся в камертоне жидкости, поэтому дискретно- непрерывно можно получать и информацию с такого вискозиметра о теку 50 щем значении плотности анализируемой жидкости,Сущность способа заключается н том, что в пустотелый сдвоенный камертон автоматически набирают всегда одинаковый объем исследуемой жидкости, при этом присоединенная масса камертона максимальна, а частота ко 8 За 4 лебания его ветвей минимальна, так как ана определяется зависимостьюгде Ъ 1 - постоянная,зависящая от формы колебаний;коэффициент жесткости заделки и податливости изгибовветвей сдвоенного камертона;длина колеблющихся нетвей,Е - модуль упругости материалатрубки камертона;момент инерции поперечногосечения ветви камертона относительно аси колебаний; П 1 щ, - массы единицы длины ветвитрубки и заполняющей жидкости соответственноПо истечении жидкости из камертона частота его колебаний назрдстает и соответственно достигает величины, определяемой зависимостьюНа диаграмме, записываемой измерительным прибором, получается переход от частоты Г к частоте 1 эавремя, прапорциа;дльнае вязкости.Зто время легко снять с диаграммыили учесть с помощью автоматическогосекундомера. Достигнутая максимальная частота подает сигнал, включающий подачу новой порции анализируемойжидкости,Применение такого способа познавляет более точно и автоматически отмерйвдть анализируемый объем жидкости, с большей точностью автоматически фиксировать время истечения этогообъема через капилляр, получить сигнал, пропорциональный вязкости жидкости в частотной и аналоговой форме,дискретнс,-непрерывно измерять вязкость в технологических процессах,чта позволяЕт информацию о вязкостижидкости, принимающей участие впроцессе, использондт для целей управления,На чертеже схематически изображено устройство для осуществления предлагаемого способа,Устройство состоит из трубопровода 1, трехходовога крана 2 с исполнительным механизмам 3, пустотелогосдвоенного камертона 4, капилляра 5,39 Составитель В,КрутинРедактор Л.Апексеенко Техред АвБабинец Корректор СьШекмар Тираж 822 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж"35, Раушская наб д. 4/5, .Включають пита 2 ние прибора и, так 10как пустотелый сдвоенный камертонпустой, регпЪф 4 р 14 получает сигналс элементаьф,1 сравнения открыть треххоповфКЪу 2, с помощью исполиительйогцмеханизма 3, например соле" 15ноидного, кран 2 открывает подачуисследуемой жидкости из трубопровода1 вкамертон 4.)жидкость проходит поветвям пустотелого сдвоенного камертона,достигает трубкиистечения ичерез 20него истекает, однако проходное сечение "живого" потока крана 2 в не"сколько десятков раз больше, чем сечение трубки истечения, поэтому пустотелые ветви камертона заполняютсяизмеряемой жидкостью, В начальный период частота колебания ветвей максимальна, так как их масса минимальна.По мере заполнения жидкостью присоединенная к ветвям камертона масса ЗОрастет и достигает максимума при заполнении камертона исследуемой жидкостью, а частота колебания ветвей,создаваемая приемником 6, возбудителем 7 и усилителем 8 минимальна,Усилитель 8 подает непрерывный сигнална измерительный частотомер 9, начастотно-аналоговый преобразователь1 О и элемент 11 сравнения. В элементе сравнения он сравнивается с предельным сигн,лом задатчика 12, и вслучае их совпадения подается выходной сигнал с элемента 11 сравненияна регулятор 14, который переключаеттрехходовой кран 2 с помощью исполнительного механизма 3 в положение,перекрывающее поток жидкости с трубопровода 1, и соединяет камертон сатмосферой, создавая условия для истечения жидкости через цилиндрическую трубку малого сечения под дей"ствием силы тяжести.В начале возрастания частоты колебания камертона (при изменении знака скорости роста частоты) поступаетимпульсный сигнал с измерительногочастотомера 9 на секундомер 13, который начинает отсчет времени истечения объема исследуемой жидкости,обусловленного пустотелыми ножкамии ветвями камертона 4 и от измеренияк измерению повторяется с высокойточностью за счет автоматическогоучета. При истечении всей жидкостичастота колебания камертона достигает максимума, о чем поступает сигнал в элемент 11 сравнения, а придостижении им сигнала задатчика навыходе элемента 11 появляется команд,ный сигнал, останавливающий секундомер 13 и переключающий трехходовойкран 2. Цикл повторяется, Для исключения влияния температуры камертон4, подводящие ножки камертона, трехходовой кран 2 и цилиндрическаятрубка 5 помещаются в теплоизоляционный корпус и при необходимоститермостатируются,Предлагаемый способ измерениявязкости и устройство для измерения,вязкости позволяют более точно воспроизводить объем анализируемой порции жидкости от измерения к измерению за счет автоматического отбора встрого заданный объем пустотелогокамертона, с большей точностью производить отсчет времени, особенно начала и конца истечения, так как этимоменты фиксируются автоматическивььсокоточным частотным методом и получаемую информацию можно автоматически дискретно-непрерывно передавать в САР или в АСУ ТП для оперативного использования, причем этаинформация может быть подана в частотной при снятии ее с измерительногочастотомера или в аналоговой при сняттии ее с секундомера формах,