Датчик ротационного измерителя вязкости жидкостей

СО 1 ОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) 111) М 900 150 4 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Я; 1 1 1 4 А ДЕТЕЛЬСТ ВТОРСКОМУ ССР1976 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54) ДАТЧИК РОТАЦИОННОГО ИЗМЕРИТЕЛЯВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТЕЙ(57) Изобретение относится к областиизмерительной техники и может найтиприменение в составе технических средств автоматизированных систем управления. Целью изобретения является расширение области применения датчика путем обеспечения возможности измерения плотности жидкости, Датчик содержит электродвигатель 2 и электромагнитную муфту 3. Начинающий вращаться вал электродвигателя 2 приводит одновременно во вращение валы электромагнитной муфты 3, ось 5, а также связанный с нею чувствительный элемент 7, выполненный асимметричным, Снижение угловой скорости вращения определяется вязкостью жидкости, Поскольку чувствительный элемент выпол- а нен асимметричным, то во вращении оси 5 будут наблюдаться биения, которые определяются плотностью жидкости, 1 ил.2 б 7209 2 11Изобретение .относится к техникеизмерения параметров жидкостей и касается датчиков, служащих для измерения плотности и вязкости контролируемой жидкой среды. Датчик может бытьиспользован в составе техническихсредств автоматизированных систем управления технологическими процес. сами,автоматизированных технологическихкомплексов и локальных систем автоматического управления и регулирова"ния,Целью изобретения является расширение функциональных возможностейпутем обеспечения измерения плотности жидкости,На чертеже представлена структурная схема датчика,Датчик содержит программное реле1 времени, определяющее ритм выдачиинформации датчиком и управляющееработой его элементов, электродвигатель 2, разгоняющий вращающиеся детали датчика перед измерением до требуемой скорости, электромагнитнуюмуфту 3, соединяющую электродвигатель 2 с вращающимися деталями датчика на время разгона, отметчик 4 угла поворота, выдающий импульс напряжения при каждом повороте оси 5 назаданный угол, на которой закрепленывращающиеся детали датчика, махсвикб. эапасающий при разгоне необходимуюкинетическую энергию для поддержаниявращения оси 5, чувствительный элемент 7, воспринимающий воздействиеисследуемой жидкости, по которомуоценивается ее плотность и вязкость.Кроме того, датчик содержит подшипники 8, определяющие пространственное положение оси 5, и клеевую коробку 1 ванну) 9, в которой находитсяисследуемая жидкость 10Элементы датчика взаимодействуютмежду собой следующим образом, Первый выход программного реле 1 времени соединен с электрическими входамиэлектродвигателя 2 и электромагнит -ной муфты 3, Второй выход программного реле 1 времени подключен к входуотметчика 4 угла поворота, Вал электродвигателя 2 кинематически связан свходным валом электромагнитной муфты3, Выходной вал электромагнитной муфты 3 кинематически связан с осью 5,Выход отметчика 4 угла поворота подключен к выходу датчика, На.оси 5закреплены маховик б и чувствительный элемент 7, например в виде зак 10 15 20 25 30 40 45 50 репленного на спице сферического тела На маховике 6 или непосредственно на оси 5 нанесены метки, прохождение которых в процессе вращения оси5 фиксируется отметчиком 4 угла поворота, Ось 5 закреплена на подшипниках 8, определяющих ее положение впространстве, Для процесса измерениянеобходимо, чтобы ось 5 располагаласьнаклонно к горизонтальной плоскости,а вращение чувствительного элемента7 датчика происходило всегда под поверхностью исследуемой жидкости 10 вклеевой коробке (ванне) 9,Датчик работает следующим образом,Срабатывание программного реле 1времени происходит через постоянныепромежутки времени, определяемые требуемой периодичностью измерения параметров исследуемой жидкости, В первой позиции этого реле напряжение сего первого выхода подается на электродвигатель 2 и на электромагнитнуюмуфту 3, Срабатывая, электромагнитнаямуфта 3 соединяет свои входные и выходные валы, и начинающий вращатьсявал электродвигателя 2 приводит одновременно во вращение валы электромагнитной муфты 3, ось 5, а такжесвязанные с нею элементы.Через промежуток времени, необходимый для разгона оси 5 до достаточной угловой скорости, программноереле 1 времени переходит во вторуюпозицию, в которой снимается напряжение с первого выхода программного реле 1 времени и появляется напряжение .на его втором выходе, После снятиянапряжения с первогс выхода электромагнитная муфта 3 разъединяет своивходную и выходную с си, Ротор электродвигателя 2 и связанная с ним входная ось электромагнитной муфты 3 поддействием сил трения в подшипчикахпостепенно замедляют свое вращениеи останавливаются, Аналогично постепенно снижается и угловая скоростьвращения оси 5 и связанных с нею деталей, Однако снижение ее угловойскорости вращения, в силу ряда при-нятых мер по устранению влияния других факторов, определяется главнымобразом вязкостью жидкости в которой происходит движение чувствительности элемента 7,При появлении напряжения на втором выходе программного реле 1 времени включается в работу отметчик 4угла поворота, который выдает им1267 измерения.Укаэанные изменения угловой скорости вращения оси 5 полностью определяются плотностью контролируемой жидкости. Поскольку имеется возможность по времени прохождения меток мимо чувствительного элемента отметчика 4 угла поворота измерять с требуемой высокой точностью текущие значения угловой скорости вращения оси 5 и ее изменений, то тем самым имеется возможность по информации предлагаемого датчика измерять и плотность исследуемой жидкости,35 40 45 Возможен и другой режим работы датчика, В этом случае ось 5 и связанные с нею элементы не разгоняются до большей угловой скорости. Чувствительный элемент 7 до перехода программного реле 1 времени в первую позицию находится в своем нижнем положении под действием собственного веса, При переходе реле в первую позицию электродвигатель 2 через электро 50 55 пульс напряжения на выход датчикапри каждом прохождении очереднойметки мимо чувствительного элементаотметчика, Для измерения вязкостиисследуемой жидкости необходимо стребуемой точностью измерять времялоявления каждого импульса на выходе датчика, что позволяет судить о вязкости исследуемой жидкости по интенсивности увеличения периода полного оборо Ота оси 5 датчика в процессе измерения,Поскольку в предлагаемом датчикеего чувствительный элемент 7 выполнен асимметричным, то в том случае,когда его средняя плотность отличаетсяот плотности исследуемой жидкости,во вращении оси 5 будут наблюдаться5 иения, Если плотность асимметрично. -го чувствительного элемента 7 большеплотности контролируемой жидкости,тогда при снижении утяжеленной частичувствительного элемента 7 в процессе вращения его вес будет увеличивать угловую скорость вращения оси 255, И наоборот, при подъеме в процессе вращения утяжеленной части чувствительного элемента 7, угловая скорость вращения оси 5 снижается, поскольку затрачивается энергия наподъем, Наличие маховика 6 в определенной мере снижает величину указанных биений, а поэтому его масса должна выбираться из конкретных условий 209 4магнитную муфту 3 поворачивает ось 5 на угол, чуть больший или чуть меньший 180, т,е, поднимает его почти на максимальную высоту. После этого программное реле 1 времени переходит во вторую позицию, Электромагнитная муфта 3 отсоединяет электродвигатель 2 и начинается падение чувствительного элемента 7 (часто с небольшой начальной скоростью ), связанное с вращением оси 5, Ускорение вращения оси 5 в процессе падения чувствительного элемента 7 зависит от вязкости исследуемой жидкости, определяющей силу сопротивления движению, и от плотности контролируемой жидкости, от которой зависит величина силы, вызывающей падение чувствительного элемента 7, В зависимости от вязкости исследуемой жидкости, соотношения плотностей чувствительного элемента 7 и исследуемой жидкости движение чувствительного элемента 7 носит различающийся характер, При большой вязкости исследуемой жидкости, малой плотности чувствительного элемента 7 (или при большом угле наклона оси 5 к горизонту) происходит медленный поворот оси 5 до состояния, когда чув- . ствительньп элемент 7 окажется в своем нижнем положении, При малой вязкости жидкости и еще большей плотности чувствительного элемента 7 (или малом угле наклона оси 5 к горизонту ось 5 придет в установившееся состояние после нескольких колебательных движений, В любом режиме движения чувствительного элемента 7, если фиксируются времена прохождения различных меток мимо чувствительного элемента отметчика 4 угла поворота, указанной информации вполне дсстаточно как для измерения вязкости исследуе- мой жидкости, так и ее плотности. Поскольку сила, обуславливаемая вращение оси 5, изменяется по синусоидальному закону, а сила сопротивления движению чувствительного элемента 7 со стороны исследуемой жидкости пропорциональна скорости его движения, используя эти две различающиеся зависимости можно получить не только два уравнения для определения двух искомых величин, а значительно большее их количество, Это позволяет использовать различные статические методы (в частности метод наименьших квадратов) для повышения точности измерения.це. Составитель ВАлексеев Техред И.Попович Корректор Т. Колб Редактор Н. Коляда Заказ 5754/37 Тираж 778 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д,4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 1, Датчик ротационного измерителя вязкости жидкостей, содержащий программное реле времени; первый выход которого соединен с электрическими входами электродвигателя и электромагнитной муфты, а второй выход в . с входом отметчика угла поворота, выход которого подключен к выходу датчика, входной вал электромагнитной муфты кинематически соединен с валом электродвигателя, а выходной вал - с закрепленной в подшипниках осью, на оторой закреплены маховик с меткамии погруженный в жидкость чувствитель.ный элемент, ол и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей датчика путемобеспечения воэможности измеренияплотности жидкости, чувствительныйэлемент выполнен с асимметричным относительно оси вращения расположе нием центра тяжести,2, Датчик по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что чувствительныйэлемент выполнен в виде шара на спи