Вискозиметр для жидких сред

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советскмх Соцналмстмческмх Республмк(61) Дополнительное н авт. свид-ву- (22) Заявлено 240680 (21) 2947081/18-25 с присоединением заявки Мо -511 М. Кп.з С 01 Н 11/16 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий.А.Марчук, Ф.Д.Роганин и Ю.П.Румян Волгоградское специальное конструктор(71) Заявитель Научно-производственного объединенияфНеФтехимавтоматика" 54) ВИСКОЗИМЕТР ДЛЯ ЖИДКИХ С е относится к техникеих сред и может использличных отраслях прооб измзов 30 н ерений жидкаться в рамышленности.Известен вискозиметр, измеряющий вязкость путем измерения времени подъема чувствительного элемента в анализируемой жидкости и пересчета этих показаний в единицы вязкости (1),Однако известный вискозиметр не учитывает измерений плотности анализируемой жидкости (определяется лишь скорость передвижения чувствительного элемента вверх во времени). Кроме того, в измерительный цилиндр, в котором движется поршень, соединенный при помощи струны с чувстви" тельным элементом, подается управляющее давление постоянной величины, поэтому поршень, а значит и чувствительный элемент будут двигаться с ускорением, величина которого .зависит от состояния поверхностей йоршня и цилиндра (степени изношен- " ности) . Это также вносит существенную погрешность в измерения, Устройство сложно пс конструкции и реали-зация его требует "большого качества Функциональных блоков,Наиболее близким к прецлагаемомутехническим решением является вискозиметр для жидких сред, содержащий приемную камеру с каналом для подачи сжатого воздуха, измерительный сосуд, чувствительный элемент, погруженный в анализируемую жидкость, виброизмеритель, рычаг, жестко связанный под углом 90 с чувствительным элементом 21Однако прибор не обеспечивает достаточной точности измерений, так как не учитываются изменения плотности анализируемой среды. Кроме того,конструкция прибора выполнена таким образом, что механические колебания от управляющего к чувствительному элементу передаются при помощи того же рычага, посредством которого виброизмеритель воспринимает результирующие.тормозящие усилия со стороны исследуемой жидкости, В результате, изменения вязкости (и плотности) жидкости влияют не только на ампли туду, но и на частоту выходного сйгнала, что усложняет его обработку (или градуировку вторичного прибора) для непосредственного считывания,Дель изобретения - повышение точости измерений.911226 65 Поставленная цель достигается тев 1,что в вискозиметре для жидких сред,содержащем сосуд для измеряемой жидкости, чувствительный элемент с тягой, погружаемый в измеряемую жидкость и соединенный под углом 90 ф сплечом рьцага, второеплечо которого связано с виброизмерителем, камеру для подачи сжатого воздуха ипривод, чувствительный элемент выполнен в форме шара, сосуд для иэмеряемой жидкости дополнительно содержит перфорированную перегородку внутри и прикрепленный к его стенкешток, соединенный с поршнем, одна поверхность которого связана с пружиной, вторая, противоположная ей,является стенкой камеры для подачисжатого воздуха, а привод выполненв виде генератора управляющих пилообразных сигналов, соединенного каналом с камерой для подачи сжатоговоздуха,Иа фиг. 1 изображен вискозиметрдля жидких сред на фиг.2 - диаграммы изменения управляющего и выходного сигнала во времени.Вискозиметр содержит сосуд. 1 дляизмеряемой жидкости с перфорированнойцилиндрической перегородкой 2,чувствительный элемент в форме шара 3,погруженный в анализируемую среду,связанный жестко при помощи тяги 4под углом 90 с двуплечим рычагом 5.Рычаг 3 с противовесом б соединен свиброизмерителем 7 (например с серийным Электрическим силовым преобразователем типа УБ"Э) . Сосуд 1 дляизмеряемой жидкости при помощи подвихного штока 8 жестко соединен.споршнем 9 (например , серийногопневматического поршневого исполнительного механизма типа ПСП).Поршень через пружину 10 связан с внутренней поверхностью стенки камеры11 для подачи сжатого воздуха. Камера для подачи сжатого воздуха соединена каналом для подачи сжатого воздуха с генератором 12 управляющихпилообразных сигналов (ГУПС) . Устройство работает следующим образом.Анализируемая жидкость поступает в кольцевое пространство между стенкой сосуда 1 для измеряемой жидкости и перфорированной цилиндрической перегородкой 2 и далее заполняет весь сосуд. Такая конструкция сосуда обеспечивает постоянные гидродинамические условия внутри измерительного сосуда независимоот скорости поступления анализируемой жидкости. 60До включения ГУПС 12 давление в камере 11 для подачи сжатого возду.ха исполнительного механизма равно нулю и поршень 9, а значит и сосуд 1 для измеряемой жидкости, под дей 4ствием пружины 10 занимают нижнее положение, В этот момент на шарик 3 действуют две силы: сила тяжести и выталкивающая сила со стороны анализируемой жидкости, имеющей определен ную плотность. Так как сила тяжести шарика уравновешивается противове.сом б, электрический силовой преобразователь 7 (виброиэмеритель) выдаст выходной сигнал Реых пропорцио; нальный выталкивающей силе РВЫТ (фиг.2 б) . Для пуска устройства в работу включают ГУПС 12, который вырабатывает управляющий сигнал, нарастающий по амплитуде с постоянной скоростью (фиг.2 а) . Поршень 9 под действиемч управляющего сигнала с постоянной скоростью передвигается вверх,увлекая за собой сосуд 1 для измеряемой жидкости. Таким образом, шарик 3 с постоянной скоростью будет. опускаться в .сосуде 1 для измеряемой жидкости вниз.При,этом на шарик 3 будет дей ствовать вертикально вверх сила со- противления , величину которой можно определить по формуле Стокса для реальных условий движения Р=6 РЬЧ(4+2 ) (1)где ,б - динамическая вязкость измеряемой жидкости,радиус шарика,Ч - скорость движения шарика поотношению к измеряемой жидкости,к - радиус сосуда, в которомдвижется шарик.При равномерном движении шара вжидкости вниз выходной сигнал виброиэмерителя 7 увеличивается на .величину,пропорциональную силе сопротивления(фиг. 2 б).При достижении максимума по величине управляющего сигнала поршеньостанавливается, сила Р = О,выходной сигнал силового. преобразователявозвращается к прежней величине,пропорциональной выталкивающей силеРВыта давление управляющего сигнала начинает равномерно уменьшаться, Поршень 9 под воздействием пружины движется вниз, направление движения сосуда 1 для измеряемой жидкос-,ти также меняется на противоположное(вниз) . Вледствие этого сила вязкого сопротивления Р действует вертикально вниз, соответственно уменьшая амплитуду выходного сигнала электрического силового преобразователя.При достижении минимального значения управлявшего сигнала устройство находится в исходном состоянии и,.благодаря работе ГУПС, циклы повторяются,Таким образом, на вЫходе силового преобразователя обеспечиваетсяформирование прямоугольных сигналов,амплитуда которых пропорциональна величине 2 Р. При этом якалу вторичного регистрирующего прибора легко отградуировать, так как при постоянной скорости движения шарика 3 формула (1) примет видГ=й,д (2)где Е - постоянный расчетный коэффициентВеличина выходного сигнала преоб- фразователя равнаЪык )2,(3)где К - настроечная (постоянная)2величина преобразователя 15для заданного диапазонаизмерений,Подставляя (2) в (3), получимРВЫк=2 К 2 ф,О=,й (4)20где К о - передаточный коэффициент,характеризующий конструктивные особенности и настроечную величину преобразователя (виброизмерителя) .Таким образом, получей выходнойсигнал преобразователя, амплитуда которого зависит только от вязкости,авлияние плотности анализируемой жидкости исключается.ЗОТехнико-экономический эффект отиспользования предлагаемого устройства выражается в повышении точности измерения вязкости анализируемойжидкости.351 Кроме тогореализация изобретения позволит упростить метрологическое обеспечение измерений вязкости.Формула изобретенияВискозиметр для жидких сред,содержащий сосуд для измеряемой жидкости, чувствительный элемент с тягой, погружаемый в измеряемую жидкость и соединенный под углом 90с плечом рычага, второе плечо кото"рого связано с виброизмерителем,камеру для подачи сжатого воздуха. ипривод, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повыаения точности измерения, чувствительный элемент выполнен в форме шара, сосуд для измеряемой жидкости дополнительно содержит перфорированную цилиндрическую перегородку внутри и прикрепленный к его стенке шток, соединенныйс поршнем, одна поверхность которого связана с пружиной, вторая, противоположная ей, является стенкойкамеры для подачи. сжатого воздуха,а привод выполнен в виде генератора управляющих пилообразных сигналов,соединенного каналом с камерой дляподачи сжатого воздуха.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское .свидетельство СССР.9.709983, кл, 6 01 Н 11/10, 1980.2. Авторское свидетельство СССРР 640177, кл. 6 01 Н 11/16, 1977911226 Составитель В.Филатовтор Т.Киселева Техред Т, Маточка 3 П ого комитета СССР ний и открытий сная наб., д. 4/5 оектная,илиал ППП Патентф, г.Ужгород, у Тираж 8 ударствен ам изобрет Ж, Рауш