Капиллярный вискозиметр

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 11 5268 О 5 Союз Советских Социалистических Республик, Кл.в б 01 М 11/ 2) Заявлено 04.05.7 213047925 с присоединением заявки М Государственнын комитет Совета Министров СССР по делам изобретенийи открытий,Г.А Пасечник, А. ф. Коврижных, Б. А, Серлии Э. А. Капикраньяное бюро по проектированиюинтетических смол и пластич(71) Заявител оектно-кон для произ укто дства оборудованеских масс ПИЛЛЯРНЫЙ ВИСКОЗИМЕТР(5 Изооретеизмеренияких сред.Известен капиллярный вискозиметр 1, содержащий термостатирующий сосуд, внутри которого находится корпус, образованный тремя расположенными друг над другом станками, внутренние объемы которых поделены сильфонами, предназначенными для измерения перепадов давления, на внешние и внутренние полости, измерительный капилляр, компенсационный капилляр, насос-дозатор и преобразователь, Внутренние полости верхнего и среднего стаканов соединены компенсационным капилляром, внутренние полости верхнего и нижнего стаканов соединены измерительным капилляром. При этом торец верхнего сильфона через компенсационный сильфон соединен со штоком магнитного датчика, управляющего преобразователем. Испытуемая жидкость проходит по капиллярам и внутренним полостям, а внешние полости стаканов и камера, в которой установлен магнитный датчик, соединены между собой и заполнены силиноновой жидкостью.Ввиду того, что во внутренних полостях сильфонов присутствует воздух, являющийся посредником в передаче давления между испытусмой жидкостью и сильфоном, имеет место повышенная инерционность передающей ние относится к устроиствам для реологических характеристик жидсистемы и пониженная точность измерений вискозиметра. Это происходит потому, что воздух обладает сжнмаемостью, и мгновенная передача изменения давления от испытуемой жидкости нри переменах значения ее вязкости к силиконовой жидкости через снльфон и наоборот невозможна, Вискознметр включен в систему автоматического регулирования процессов непрерывного производства, и его запаздывание в этом приводит к уменьшению точности регулирования и ухудшению качества продукции, так как требует увеличения допустимого интервала изменения вязкости испытываемой жидкости. В процессе работы часть воздуха может выходить вместе с током испытуемой жидкости или вытесняться ее парами, постоянная вискозиметра меняется, растет погрешность. Кроме того, усложняется эксплуатация, так как необходима нежела тельная в непрерывном процессе периодическая тарировка вискозиметра.Известен также дроссельный внскозиметр2, содержащий входной и выходной,штуцера, верхний и нижний блоки мембранных ко робок, соединенных между собой трубкой, вкоторой помещен шток, соединяющий жесткис центры мембран между собой и с контактными угольными преобразователями. Испытуемая жидкость насосом с постоянной по дачей прокачнвается через прибор и, проходяв межмембранном пространстве, создает накольцевом дросселе, образованном тоубкой иштокомперепад давления, зависящий от еевязкости, Перепад давления фиксируетсямембранами и передается через шток наугольные контактывключенные в смежныеплечи моста.5 Кесткая связь двух мембран для получения улавливаемого сигнала разности давлений испытуемой жидкости на них требуетточной,настройки, зависящей как от жесткости мембран, так и от рабочей длины дросселя, Выпускаемые промышленностью мембраны имеют относительно большую жесткость,и при их использовании требуется большаядлина дросселя, что значительно увеличиваетгабариты прибора. Кроме того, применениеэлектропреобразователя затрудняет использование дроссельного вискозиметра во взрывои пожароопасных производствах химическойи нефтяной промышленности.Известен капиллярный вискозиметр 3,состоящий из термостатирующего сосуда,внутри которого размещены мембранныйузелиз двух измерительных мембран, измерительный капилляр, компенсационный капилляр,насоса-дозатора,и преобразователя,Он содержит две камеры, образованныемембранам 1 и и соединенные измерительнымкапилляром. Мембраны связаны штоками ссердечниками дифференциальных трансформаторов, выполняющих ро.п преобразователя,С помощью мембран измеряется перепаддавления испытуемой жидкости. Деформациимембран передаются через штоки на сердечники дифференциальных трансформаторов,являющихся преобразователями механического сигнала, При движении сердечников навыходе каждого трансформатора меняется напряжение. Включвнные в противофазе обатрансформатора образуют систему, на выходе которой возникает суммарное значение напряжения, пропорциональное измеряемомуперепаду давления, а следовательно, и изменению вязкости, испытуемой жидкости,Такая система выдает искаженный суммарный сигнал по сравненио с действительнымзначением нерепада давления на капилляре,так как погрешности накладываются в процессе передачи сигнала от двух мембран двумя,имеющими трение о направляющие штоками к двум преобразователям, имеющим, каки любое измерительное или фиксирующее устройство, свои погрешности,В систему дистанционной передачи сигналаизменения величины вязкости испытуемойжидкости вискозиметров входят преобразователи, превращающие механические регистрируемые перемещения чувствительных элементов в пневматический или электрическийсигналы, уже могущие быть переданными наоольшие расстояния.Цель изобретения - ,повышение точностиизмерений,5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Это достигается тем, что в меморанный узел, предлагаемого вискозиетра введена третья суммирующая мембрана, образующая полость, связанную компенсационным и измерительным капиллярами с полостями, образованными измерительными мембранами, и соединенная с сильфонным гидравлическим усилителем, передающим сигнал величины измерения вязкости испытуемой жидкости на преобразователь.На чертеже изображен предлагаемый капиллярный вискозиметр, разрез.В термостатирующем сосуде 1 с крышкой 2 установлен корпус мембранного узла, состоящий из фланцев 3, 4, 5, Между фланцами 3 и 4 закреплена измерительная мембрана 6, между фланцами 4 и 5 - измерительная мембрана 7. Между фланцем 5 и крышкой 2 закреплена суммирующая мембрана 8.Полость 9, образованная мембраной 7, соединена с полостью 10, образованной мембраной 8, компенсационным капилляром 11. Измерительный капилляр 12 соединяет полость 10 с полостью 13, образованной мембраной 6, По,полостям 9, 10 и 13,пропускается испытуемая жидкость, Полости 14 и 15 заполнены силиконовой жидкостью и соединены трубкой 16 так, что образуется маслосистема, связывающая мембраны 6, 7 и 8 через сильфонный усилитель в единый измерительный блок.К внешней поверхности крышки 2 жестко ,прикреплении стакан 17, в котором находится сильфон 18, связанный со штоком 19. Посредством последнего усиленный механический сигнал преобразуется в унифицированный пневматический сигнал преобразователем 20.Полость 21 стакана 17 входит в маслосистему гидроусилителя сигнала. Сильфон 22 жестко связан с суммирующей мембраной, которая своим перемещением изменяет объем сильфона 22, вследствие чего сильфон 18 растягивается.В крышке 2 имеется канал 23, по которому испытуемая жидкость поступает в шестеренчатый насос 24 с приводом 25.По трубе 26 испытуемая жидкость подается в полость 9, образованную измерительной мембраной 7. Отводная трубка 27 выводит испытуемую жидкость после замера ее вязкости на утилизацию.В предлагаемом вискозиметре введение третьей суммирующей мембраны позволяет уменьшить, погрешность в измерении вязкости испытуемой жидкости.Третья суммирующая мембрана прерывает известный измерительный капилляр и устанавливается между измерительными мембранами, созданная известный эффект, применения компенсационного и измерительного капилляров. Причем отношение длины компенсационного капилляра к длине измерительного должна составлять 1:2.Таким образом, введенная мембрана, одновременно измеряя перепад давления с одной из пзмерителыых мембран на компенсацион 526805ном капилляре, а с другой па измерительном, суммирует значения перепадов и гыдает суммарный сигнал, пропорциональный изменению вязкос испытуемой жидкости, Ссема силиконовой жттдт:,Ости, т(отрая связывает все три мембраны, це имеет люфтов и трущихся деталей, пэт.ту суммирующая мембрана выдает сигнал без искажений, который далее через усилитель псредается только одним штоком на один преобразователь, Все это повышает точность измерений предлагаемого вискозиметра по сравнению с прототипом.Вцсксзцметр раоотает следующим образом.Испытуемая жидкость по каналу 23 поступает в шестерецчатый насос 24, который по трубе 26 равномерно подает ее в полость 9 измерительной мембраны 7.В сочетании измерительная мембрана 7 и суммирующая мембрана 8 измеряют потерю давления испытуемой жидкости на компенсационном капилляре 11, по которому испытуемая жидкость переходит в полость 10 мембраны 8. Помимо этого та же суммцрутс.цая мембрана 8 совместно с измсрцтельноц мембраной 6 фиксирует перепад дявлсция испытуемой жидкости ца цз:,:срительцом кя.тилляс 12, по ттоторсму Ота далее переуетцяется В полость 13 мембраны 6.Поскольку длина компенсацисттнсго капилляра составляет У.,т -- 50 д, а дли.тя измерительного 1-=100 с 1, то суммирующая мембрана дсформируется на величину ЛЙ, фиксцруя перепад давления, равный ХР, на участкеЕ= =У. - 1. При этом, - ,еформация суммирующей меморацы прямо пропорциональна величине ЬР, т. е. И=КАР, где Кт - коэффициент пропорциональности.Эффеттттвттая вязт."ость Опрсде;тястся Отттсшением т 1 = - (где т- - напряжение сдвига;0 - скорость сдвига) .Напряжение сдвига определяется по перепаду давления ца единице длттттьт капилляра при установившемся ламинарном потоке жидкости, скорость сдвига - по дцамстоу капилляра и расходу через пег, Таким образом, цри про тих равных условц;тх этзфсктцвцая вязкость испытуемой жидкости цроцорццо. цальня дсфо 1 т.,тяцитт мсмсрацы 8т 1=К,й,где К; - коэффициент пропорциональности, учитывающий длтттту ц диаметр капилляров 11 и 12, расход испытуемой жидкости ц коэффициент Кт.Деформация мехтбраттьт 8 чеоез сцльфОн 22, жидкость усилтпеля, на: одящуюся в полости 2 т и залттваем ю через горловину 28, сильфон 18 и шток 19 передается на заслонку сопла преобразователя 20 и преобразуется в пневмосцгнал.5Окончательная формула для определениявязкости жидкости принимает видт=В р 1,где Л - постоянная прибора;рт - выходной пневмосигнал.Меняя диаметры капилляров 11 и 12, можно получить разные пределы измерения вязкости.Вискозиметр может быть укреплен на резервуаре с испытуемой жидкостью, например ня реакторе.Сравнив предлагаемый вискозиметр с рассматриваемым прототипом, можно сделать вывод, что первый точнее, так как имеет один 20выход механического сигнала и, следовательно, один преобразователь, а последний два вт:.хдя и два преобразователя, суммарная погрешность которых выше. Предлагаемый вист:сзттмстр по сравнению с рассматриваемыми Ряцялогямц имеет большую точность измерений ц более экономичен (дает большой эконот:тссттттт; эффект за счет улучшения качества црсдукцци ц экономии сырья).Примененное в предлагаемом вискозиметрс сочстя; це суммцрующей мембраны с извсстт,ым с:т,тьфстцым Гттд 1 эоустлителем позволяет увели шть диапазон перемещения датчика, подающего сигнал изменения величины вязкости испытуемой жидкости на преобразо ватель. Формула изобретенияКяпиллярттьтй вцскозиметр, состоящий из 40 тсрмостатцрующего сосуда, внутри которогоразмещены мембранный узел цз двух измерительных мембран, измерительный капилляр, компенсаццоп:ый капилляр, насоса-дозатор а ц преобразователя, о т л и ч а ю щ ц й с я тем, 45 что, с целыс повышения точности измерений,мехтбранньттт зсл сттаб 1 т.етт третьетт суммцрутощей мсмбрацой, образующей полость, связанную коттенсяцттонны:т ц ттзмерцтельным юкапцллярамц с полостями, образованными изме рительнымц мембранами, и соединенной через сильфонный гидравлический усилитель с преобразователем.Источнцкц информации, принятые вс внимание при экспертизе:55 1. Авт. св. М 396642, кл. Ст 01 М 11/04,2. Лвт. св. М 151863, кл. Ст 01 М 11/08.3. Лвт. св. М 312539, кл. Ст 01 Х 11/08.Заказ 2319/4ЦНИ 029 нис ПодписСССР ипограф апунова Изд.1620И Государственного комитета по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рауш Тираж 1Совета Ми тоткрытий ая наб., д, 4/5