ES2199973T3 - Viscosimetro. - Google Patents
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Abstract
UN VISCOSIMETRO PROVISTO DE UN TRANSDUCTOR PARA CONVERTIR UN PARAMETRO DE VISCOSIDAD DE UN FLUIDO (8) A UNA SEÑAL ELECTRICA. EL TRANSDUCTOR COMPRENDE UN CONTENEDOR (1) PROVISTO DE UNA CAVIDAD PARA EL FLUIDO A MEDIR, UN ELEMENTO DE SOPORTE (2) CONECTADO FIRMEMENTE AL MISMO Y UN DISPOSITIVO OSCILATORIO (3,4), EL CUAL EN UN EXTREMO (3) SE ENCUENTRA FIRMEMENTE FIJADO EL ELEMENTO DE SOPORTE (2) Y EN EL OTRO EXTREMO AL CUERPO OSCILATORIO (4). CON EL FIN DE MANTENER EL CUERPO OSCILATORIO (4) EN OSCILACION, SE PROPORCIONAN UNA BOBINA DE DIRECCION DE OSCILACION (6) ALIMENTADA POR UNA CORRIENTE ALTERNANTE Y UN DISPOSITIVO DE CAMPO MAGNETICO CONSTANTE (5,7) PARA GENERAR UN CAMPO MAGNETICO CONSTANTE. EL TRANSDUCTOR ESTA PROVISTO CON UN DISPOSITIVO DE DETECCION (11) PARA DETECTAR LA OSCILACION DEL CUERPO OSCILATORIO (4). EL DISPOSITIVO DE CAMPO MAGNETICO CONSTANTE (5,7) ESTA COLOCADO DE FORMA TAL QUE ES INCAPAZ DE ENTRAR EN CONTACTO CON EL FLUIDO (8) A SER MEDIDO, SIENDO LAS LINEAS DEL CAMPO MAGNETICO CONSTANTE GENERADAS POR DICHO DISPOSITIVO, DIRIGIDAS HACIA EL CUERPO OSCILATORIO (4). LA BOBINA DE DIRECCION DE OSCILACION SE ENCUENTRA ACOGIDA EN EL CUERPO OSCILATORIO (4) CON SU LINEA CENTRAL EN UN PEQUEÑO ANGULO CON RESPECTO A LAS LINEAS DEL CAMPO MAGNETICO CONSTANTE.
Description
Viscosímetro.
La invención se refiere a un viscosímetro
provisto de un transductor para convertir un parámetro de
viscosidad de un fluido en una señal eléctrica, que comprende un
contenedor, provisto de una cavidad prevista para el fluido a medir,
un elemento de soporte firmemente conectado a dicho contenedor, un
dispositivo oscilador que, en un extremo, está firmemente unido al
elemento de soporte y en el otro extremo, tiene un cuerpo
oscilatorio y, para llevar y mantener el cuerpo oscilatorio en
oscilación, una bobina excitadora de la oscilación alimentada por
corriente alterna y un dispositivo de campo magnético constante
para generar un campo magnético constante y un dispositivo de
detección para detectar la oscilación del cuerpo oscilatorio. Un
viscosímetro de este tipo se revela en la Patente de los Estados
Unidos 4.005.599.
El transductor conocido es del tipo de torsión y
comprende una carcasa, a la que un elemento de soporte está
firmemente unido en sentido transversal a la pared lateral del
mismo. Un dispositivo de torsión está dispuesto en la carcasa, cuyo
dispositivo está constituido por un cuerpo oscilatorio y bandas de
torsión, cuyo cuerpo oscilatorio está conectado, en un extremo,
por medio de las bandas de torsión al elemento de soporte. El otro
extremo del cuerpo oscilatorio es capaz de moverse libremente. Un
imán permanente está dispuesto en el cuerpo oscilatorio, con las
líneas de campo de dicho imán situadas transversalmente a la pared
lateral de la carcasa del medidor. Al menos en la posición del
imán permanente, la carcasa está hecha de material no magnético, de
modo que las líneas de campo del imán permanente se extiendan fuera
de la carcasa. Una bobina excitadora de la oscilación está situada
fuera de la carcasa del medidor, a la altura del imán permanente y
formando un pequeño ángulo con respecto a la dirección
norte-sur del imán permanente. Conectando una
corriente alterna a la bobina excitadora de la oscilación, el
cuerpo oscilatorio se lleva esencialmente a una vibración torsional
mediante la interacción de la bobina excitadora de la oscilación y
el imán permanente.
Asimismo, un dispositivo de detección, que
detecta la oscilación del cuerpo oscilatorio, está presente en el
viscosímetro conocido. El parámetro de viscosidad se determina a
partir, inter alia, del resultado de la detección.
Es de conocimiento general que numerosos fluidos
contienen partículas de hierro. Dentro de este contexto, el
dispositivo conocido tiene el inconveniente de que las partículas
de hierro del fluido a medir se adhieren al cuerpo oscilatorio y se
recogen allí, como resultado de lo cual se produce un
amortiguamiento adicional. Se ha encontrado que solamente una
pequeña cantidad de partículas de hierro adherentes tiene un efecto
importante sobre el resultado de la medición. La consecuencia de
esto es que el viscosímetro tiene que limpiarse con frecuencia.
Además, como resultado del efecto atractivo del imán permanente,
la limpieza del cuerpo oscilatorio no es simple.
El objetivo de la invención es proporcionar un
viscosímetro del tipo mencionado en el preámbulo con el que se
evitan los problemas anteriormente mencionados y que es
especialmente fácil de mantener.
El objetivo se consigue, según la invención, por
cuanto que el dispositivo de campo magnético constante está
dispuesto de modo que dicho dispositivo permanezca fuera de
contacto con el fluido a medirse y las líneas de campo magnético
constante generadas por dicho dispositivo están dirigidas hacia el
cuerpo oscilatorio y por cuanto que la bobina excitadora de la
oscilación está alojada en el cuerpo oscilatorio, con su línea de
centros formando un pequeño ángulo con respecto a las líneas del
campo magnético constante.
En consecuencia, las partículas de hierro ya no
se recogen en el cuerpo oscilatorio, con el resultado de que puede
reducirse apreciablemente la frecuencia de la limpieza.
En una realización de la invención, el
dispositivo de campo magnético constante consiste en por lo menos
un imán permanente que está situado contiguo al cuerpo oscilatorio
fuera de la cavidad prevista para el fluido que se va a medir.
Retirando el imán permanente, el viscosímetro es más fácil de
limpiar.
En una realización de la invención que se ha de
utilizar preferiblemente, el dispositivo de campo magnético
constante consiste en por lo menos una bobina alimentada por una
corriente continua, cuya bobina está situada contigua al cuerpo
oscilatorio fuera de la cavidad prevista para el fluido que se va a
medir, con su línea de centro dirigida hacia el cuerpo
oscilatorio. Con esta disposición, para su limpieza sólo es
necesario desconectar la alimentación de corriente continua o puede
conectarse una corriente alterna a dicha bobina de campo
constante.
En otra realización de la invención, el
dispositivo de detección es un detector de aceleración, siendo el
parámetro de la viscosidad determinado a partir de la amplitud de
la señal emitida por dicho detector y la de la señal aplicada a la
bobina excitadora de la
oscilación.
oscilación.
En el viscosímetro revelado en la Patente de los
Estados Unidos 4.005.599, se utiliza una realimentación para
mantener la vibración torsional del cuerpo oscilatorio, en donde el
dispositivo de detección,
provisto de un cristal piezo-eléctrico para detección de la oscilación del cuerpo oscilatorio, está dispuesto en un extremo y la bobina excitadora de la oscilación está dispuesta en el otro extremo del bucle de realimentación.
provisto de un cristal piezo-eléctrico para detección de la oscilación del cuerpo oscilatorio, está dispuesto en un extremo y la bobina excitadora de la oscilación está dispuesta en el otro extremo del bucle de realimentación.
En el caso de este medidor conocido, se miden dos
frecuencias que se generan por la realimentación de la señal en
fase y con desplazamiento de fase. En consecuencia, en la
conmutación tiene que alcanzarse una nueva situación de equilibrio,
que disminuye la velocidad de respuesta de la medición; después de
todo, la medición a una de las frecuencias debe ser por
suficientemente largo período de tiempo para mantener a nivel bajo
el fenómeno de conmutación. Además, el bucle de realimentación es
complejo y por el uso conocido y la posición del imán permanente es
un inconveniente que las contaminaciones ferromagnéticas del
líquido a medir se adherirán al cilindro del viscosímetro y
afectarán directamente a la medición.
Otro objetivo de la invención es simplificar
todavía más el viscosímetro. Esta simplificación se consigue
porque, en una realización de la invención, el detector de
aceleración está conectado, a través de un desplazador de fase, a la
bobina excitadora de la oscilación. Por este medio, la oscilación
es automáticamente mantenida con un circuito mucho más sencillo. En
el caso del viscosímetro según la invención, se utiliza una
medición de la amplitud en lugar de una medición de la frecuencia,
como resultado de lo cual no solamente es posible que los
circuitos sean más sencillos, sino que también es posible medir
con una mejor resolución.
El detector de aceleración consiste en dos bandas
piezo-eléctricas, que están situadas paralelas
entre sí y en un plano que se extiende paralelamente en la dirección
de oscilación del cuerpo oscilatorio y estando un extremo de cada
banda firmemente unido al cuerpo oscilatorio, estando los puntos
de unión situados diametralmente opuestos entre sí, mientras que
los otros extremos son capaces de desplazarse libremente en la
dirección de oscilación del cuerpo oscilatorio y mirando en
direcciones opuestas y por cuanto que las salidas de las bandas
piezo-eléctricas están conectadas a las respectivas
entradas de un amplificador de instrumentación, cuya salida está
conectada al desplazador de fase. Por este medio, se elimina la
influencia de la vibración traslacional del cuerpo
oscilatorio.
Se observa que en los viscosímetros conocidos por
los documentos EP-A-O 297 032 y
US-A-4.905.499 se utiliza un
detector piezo-eléctrico.
A diferencia de la presente invención, en el
documento EP-A-O 297 032 se habla
de una medición de la diferencia de fase para determinar el
amortiguamiento. El desplazamiento de fase se utiliza para
determinar el desplazamiento de frecuencia en función del
desplazamiento de fase. Sin embargo, en la presente invención se
utiliza un desplazamiento de fase de 90 grados para obtener un
control en la frecuencia de resonancia.
Además, en la construcción conocida el control y
la detección están acoplados a una varilla no amortiguada por el
líquido. Un tubo dispuesto alrededor de la varilla está sometido
al amortiguamiento del líquido. Por la diferencia en rigidez de tubo
y de la varilla se produce un acoplamiento de dos sistemas de
vibración, lo que contrasta con la presente invención en la que
solamente un sistema de vibración está activo. En la práctica es
imposible obtener la rigidez de la varilla suficientemente más alta
que la rigidez del tubo.
El viscosímetro según la Patente
US-A-4.905.499, no puede utilizarse
como sensor de flujo pasante, porque se utiliza una masa separada
para obtener un sistema de vibración. Según esta invención, sin
embargo, se consigue un sensor en el que la masa, la incursión y
la detección están localizadas en el cabezal de medición para poder
obtener un sistema de resorte-masa único.
La invención se explicará con más detalle a
continuación haciendo referencia a los dibujos, en los que:
la Figura 1 ilustra, de manera esquemática, una
realización del transductor del viscosímetro según la
invención;
la Figura 2 ilustra una sección transversal a
través de una realización práctica del transductor del
viscosímetro según la invención;
la Figura 3 ilustra una sección transversal a lo
largo de la línea III-III en la Figura 2;
la Figura 4 muestra una sección transversal a lo
largo de la línea IV-IV en la Figura 2;
la Figura 5 ilustra un esquema de circuito de la
parte eléctrica del viscosímetro según la invención;
la Figura 6 ilustra una vista frontal, en sección
transversa parcial, de una realización del viscosímetro según la
invención alojado en un conducto;
la Figura 7 ilustra una vista lateral, en sección
transversal parcial, de una realización del viscosímetro según la
invención alojada en un conducto.
La invención está basada en el conocimiento de
que un fluido tiene un efecto, en particular un efecto
amortiguador, sobre un elemento oscilatorio vibrante que está
sumido en el fluido. Un sistema de realimentación puede utilizarse
para mantener el elemento oscilatorio en vibración mecánica
suministrando energía al sistema para compensar las pérdidas
viscosas y otras pérdidas mecánicas y eléctricas inherentes. Esto
se consigue por medio de amplificadores en el sistema de
realimentación. Por ejemplo, la viscosidad de onda de corte
compleja puede determinarse midiendo la frecuencia de resonancia
del elemento oscilatorio y su amortiguamiento.
Aplicando el concepto básico anteriormente
mencionado, el viscosímetro según la invención está provisto, a
modo de ejemplo, de un transductor para convertir un parámetro de
viscosidad de un fluido en una señal eléctrica. Dicho transductor
está constituido por una carcasa del medidor 1 y un elemento de
soporte o placa base 2 firmemente unida a la carcasa. Un
dispositivo oscilatorio está soportado por dicha placa base 2,
cuyo dispositivo oscilatorio consiste en una varilla de torsión 3,
que está rígidamente unida a la placa base 2 y perpendicular a
ella y un cuerpo oscilatorio 4, que está constituido por una masa
cilíndrica 4 que, a su vez, está firmemente conectada, en un
extremo, al extremo libre de la varilla de torsión 3. La combinación
de la varilla de torsión 3 y de la masa cilíndrica 4 se lleva a
vibración en un modo de torsión y se mantiene en dicho estado.
Para esta finalidad, se utiliza un sistema de excitación que está
constituido por un imán 5 y una bobina excitadora 6. Como puede
observarse por la Figura 1, la bobina excitadora 6 está alojada en
la masa cilíndrica 4, mientras que el imán 5 está situado fuera de
la carcasa 1. La orientación mutua del imán permanente 5 y la
bobina excitadora 6 es tal que la línea de centros de la bobina
excitadora forma un pequeño ángulo con respecto a las líneas de
campo magnético del imán permanente. En una realización
preferible, se utiliza un segundo imán 7.
En esta realización, el imán o electroimán 5 está
dispuesto fuera de la carcasa 1, pero dicho imán puede alojarse
también sumergido completamente, o en parte, dentro de la carcasa.
En esta posición denominada sumida, deben disponerse preferiblemente
medios para asegurar que el fluido no pueda entrar en contacto con
el imán; dicho de otro modo, el imán está situado fuera de la
cavidad prevista para el fluido que se va a medir y de este modo,
el imán está separado de dicha cavidad. En las Figuras 6 y 7 se
ilustra una disposición separada del imán.
Por lo menos la masa cilíndrica 4 del dispositivo
oscilatorio está sumergida en un fluido o líquido 8, que está
presente en la cavidad que está delimitada por la placa base 2 y
una pared que, por ejemplo, es cilíndrica, de la carcasa 1. Este
viscosímetro es adecuado como un medidor del caudal y el líquido
que se va a medir puede, por ejemplo, alimentarse a través de
aberturas 9 en la placa base 2, pudiendo fluir a lo largo de la
varilla de torsión 3 y la placa cilíndrica 4 y puede descargarse o
invertirse por la abertura superior en la carcasa 1. La carcasa 1,
con el cuerpo
oscilatorio 4 alojado en ella, puede integrarse en un tubo de un sistema de conducción para poder medir un parámetro de viscosidad del fluido o líquido que fluye a través del sistema de conducción, de manera continua o en cualquier punto deseado en el tiempo. Para una medición estática, la abertura superior de la carcasa puede cerrarse.
oscilatorio 4 alojado en ella, puede integrarse en un tubo de un sistema de conducción para poder medir un parámetro de viscosidad del fluido o líquido que fluye a través del sistema de conducción, de manera continua o en cualquier punto deseado en el tiempo. Para una medición estática, la abertura superior de la carcasa puede cerrarse.
A través del conducto de alimentación 12 de la
bobina excitadora 6, que se alimenta a través de la varilla de
torsión 3, se aplica una señal de excitación en la forma de una
corriente alterna a la bobina excitadora 6. Dicha señal de
excitación puede, por ejemplo, generarse por un generador de
frecuencias. La frecuencia y la magnitud de la señal de excitación
puede controlarse por medio de un microprocesador. Aplicando la
señal de excitación a la bobina excitadora 6, la masa cilíndrica 4
se lleva a la vibración torsional como resultado de la interacción
de dicha bobina excitadora 6 con los imanes permanentes 5 y 7. En
este caso, las líneas de campo de los imanes permanentes en un
lado y las de la bobina excitadora 6 en el otro lado deben describir
un pequeño ángulo.
La amplitud de la vibración torsional se mide por
medio del dispositivo de detección 11. La señal de salida de
detección, desde el dispositivo detector 11, se alimenta al
exterior a través del conductor de salida 12 alimentado a través de
la varilla de torsión 3. Para una señal de excitación fija, la
señal de detección es una medida de la viscosidad del líquido en
el que se sumerge la masa cilíndrica y pueden amplificarse, de una
manera que no se ilustra, filtrarse por medio de un filtro de paso
de banda y alimentarse a un voltímetro que es objeto de lectura
por el microprocesador.
En la realización de la Figura 1, los imanes
permanentes 5 y 7 se ilustran como electroimanes, a cuya bobina
tiene que aplicarse una señal de corriente continua.
Resulta evidente que, cuando se utiliza el imán
permanente, es también posible que se produzca un efecto de
recogida de partículas de hierro. Sin embargo, el efecto sobre la
medición solamente se causa por la perturbación del campo
magnético.
La ventaja del viscosímetro según la Figura 1
consiste en que este viscosímetro es especialmente fácil de
mantener porque la frecuencia de limpieza es mucho más baja que en
el caso de los sistemas conocidos en los que el imán permanente está
alojado en el cuerpo oscilatorio 4, como resultado de lo cual las
partículas de hierro u otras impurezas magnéticas se recogen en el
cuerpo oscilatorio. Asimismo, el viscosímetro puede limpiarse
fácilmente retirando el imán permanente 5 o desconectando la señal
de corriente continua aplicada a la bobina del electroimán
permanente. Las partículas de hierro que se han recogido pueden
eliminarse luego fácilmente por medio del fluido de limpieza no
obstaculizado por la atracción magnética. En consecuencia, el
viscosímetro es especialmente adecuado para la integración en un
sistema de conducción, porque el viscosímetro no tiene que
desmontarse del sistema para extraer su cuerpo oscilatorio 4 y
limpiarlo por separado. Después de todo, un fluido de limpieza puede
alimentarse a través de la carcasa 1 del viscosímetro sin
necesidad de retirar este último del sistema. Durante la limpieza,
la señal de corriente alterna alimentada al conductor de
alimentación 10 y la señal de corriente continua aplicada a la
bobina del electroimán permanente puede desconectarse. Se ha
encontrado que la limpieza puede tener lugar entonces de manera
especialmente simple y a fondo.
La distancia mínima entre la superficie lateral
de la masa cilíndrica 4 y la pared de la carcasa 1 viene
determinada por el requisito de que la onda de corte debe haber
desaparecido prácticamente cuando alcanza la pared. Para un líquido
de Newton, la amplitud de la onda de corte es atenuada por un
factor de 1000 a través de una distancia de 2 mm a una viscosidad
de 100 mPa y una frecuencia de 400 Hz.
Las Figuras 2, 3 y 4 ilustran un cuerpo
oscilatorio según una realización de la invención. En la sección
transversal de la Figura 2, los conductores de alimentación y
retorno de la bobina y el dispositivo detector no se ilustran. El
cuerpo oscilatorio 4 es obtenido a partir de un material no
magnético o no magnetizable. Un material muy adecuado es el acero
inoxidable de estructura austenítica, tal como acero inoxidable
316. En algunas aplicaciones, un plástico podría ser adecuado. El
cuerpo oscilatorio 4 está cerrado en los extremos superior e
inferior. Un extremo de la varilla de torsión 3 está firmemente
conectado al cierre inferior 15, mientras que el otro extremo de
dicha varilla de torsión está firmemente conectado a la placa base
2. En la carcasa, el dispositivo detector 11 está firmemente unido
a la carcasa por encima del cierre inferior 15, como lo está la
bobina excitadora 6 por medio de los tornillos 13 y 14 (Figuras 2 y
3).
En esta realización, el dispositivo detector 11
es un detector de aceleración. Una realización del detector de
aceleración que ha de utilizarse preferiblemente puede verse más
claramente en la Figura 4. Dicho detector de aceleración está
constituido por dos soportes 16, 17 que están firmemente unidos al
cuerpo oscilatorio. Dichos soportes 16 y 17 soportan las
respectivas bandas piezo-eléctricas 18 y 19 en un
solo lado. Los otros extremos de las bandas 18 y 19 son capaces de
moverse libremente y están provistos de pesos 20 y 21,
respectivamente.
Cuando, durante la vibración rotacional hacia
atrás y adelante, del cuerpo oscilatorio 4, como consecuencia de
la aplicación de una corriente alterna a la bobina excitadora 6,
el cuerpo oscilatorio 4 gira, por ejemplo en la dirección de la
flecha R, las fuerzas K1 y K2, respectivamente, son ejercidas
sobre las bandas piezo-eléctricas 18 y 19 como
consecuencia de la inercia de dichas bandas y en particular, de los
pesos 20 y 21 instalados en sus extremos libres. Las bandas
piezo-eléctricas 18 y 19 están curvadas por las
fuerzas K1 y K2, como resultado de lo cual se genera una señal de
salida de detección por las bandas
piezo-eléctricas y pueden desprenderse. Entonces,
puede determinarse el parámetro de viscosidad a partir de la
amplitud de la señal de salida de detección y la amplitud de la
señal aplicada a la bobina excitadora de la oscilación.
Sin embargo, como una alternativa ventajosa, un
circuito de realimentación eléctrico puede conectarse entre la
bobina excitadora 6 y el dispositivo detector, constituido por las
bandas piezo-eléctricas 18 y 19, como resultado de
lo cual la oscilación, en el modo de torsión del dispositivo
oscilatorio, se mantiene automáticamente, siendo posible
determinar la viscosidad de fluido o líquido a medir a partir de la
relación de la amplitud de la señal de detección a la amplitud de
la señal de excitación aplicada a la bobina excitadora 6 por medio
de, por ejemplo, un microprocesador. Dicho circuito de
realimentación, en el circuito de medición del viscosímetro según la
invención, se muestra en la Figura 5.
En la Figura 5, las bandas
piezo-eléctricas 18 y 19 se muestran, de manera
esquemática, como elementos piezo-eléctricos y se
indican por las referencias P1 y P2. Los elementos
piezo-eléctricos P1 y P2 están conectados a través
de resistencias en paralelo R1 y R2 a un amplificador de
instrumentación IA. Aquí se indican las polaridades respectivas. En
el caso del esquema de circuito que ha de utilizarse
preferiblemente, y que se ilustra en la Figura 5, el circuito de
realimentación está constituido por dicho amplificador de
instrumentación IA, el filtro F1, el desplazador de fase FD, el
controlador automático de la ganancia AGC y el amplificador V1. La
bobina excitadora 6 está conectada a la salida del amplificador V1.
Como resultado de la conexión en serie de los elementos
piezo-eléctricos P1 y P2, el circuito de
realimentación y la bobina excitadora 6, el cuerpo oscilatorio 4,
ilustrado en las Figuras 1, 2, 3 y 4, se lleva a la vibración en
el modo de torsión y se mantiene en dicho estado.
La señal que aparece a la salida del desplazador
de fase FD y la señal en la unión entre el amplificador V1 y el
controlador automático de la ganancia AGC se alimentan a las
entradas I2 e I3, respectivamente, del microprocesador \muP que,
sobre la base de la relación de la amplitud de dichas señales
deriva una señal de salida de viscosidad que se hace pasar a
través de la salida 02. Existe una relación entre la señal de
viscosidad en la salida 02 del microprocesador \muP y las señales
suministradas a este último, cuya relación puede determinarse
experimentalmente o puede ser objeto de cálculo. La señal que
tiene su origen en un sensor de la temperatura, que no se ilustra y
está dispuesto en la proximidad del cuerpo oscilatorio, se
alimenta al amplificador V2, cuya salida se alimenta a la entrada
I1 del microprocesador \muP. Una señal de temperatura aparece en
la salida 01 del microprocesador. La señal que tiene su origen en el
sensor de la temperatura puede utilizarse por el microprocesador
\muP para efectuar una compensación de la
\hbox{temperatura}.
Para mantener, lo más pequeña posible, la
articulación mecánica entre la masa de torsión (varilla de torsión
y cuerpo oscilatorio) y la placa base 2, se elige el momento de
inercia de la placa base 2 de modo que sea grande en comparación con
el momento de inercia de la masa de torsión.
Todos los materiales de construcción en la
proximidad de los imanes 5 y 7 (véase Figura 1), tal como, por
ejemplo, los portabobinas, soportes, la pared de la carcasa 1, la
pared del cuerpo oscilatorio 4 y todos los soportes, son de material
no magnetizable, tal como acero inoxidable austenítico, por
ejemplo acero inoxidable 316 o plástico. Asimismo, se eligen
preferiblemente materiales que tengan una conductividad lo más
baja posible, de modo que el amortiguamiento de la masa oscilatoria,
como consecuencia de los efectos de las corrientes parásitas, sea
lo más pequeño posible.
Una ventaja importante del diseño anteriormente
descrito del transductor para el viscosímetro es la muy baja
dependencia de la temperatura de la frecuencia de resonancia del
dispositivo oscilatorio, de modo que, por medio de la temperatura
medida, el microprocesador sea fácilmente capaz de realizar la
compensación de la temperatura.
Además, la parte eléctrica del viscosímetro es
muy sencilla y solamente está constituida por un pequeño número de
componentes.
La ventaja más importante del viscosímetro, según
la invención, es que es muy sencillo de mantener (baja frecuencia
de limpieza) y que el viscosímetro no tiene que retirarse del
sistema integrado para poder limpiar el interior de la carcasa y el
cuerpo oscilatorio.
Asimismo, en particular como resultado del uso
del dispositivo detector y el esquema de circuito según la Figura
5, el viscosímetro según la invención tiene la ventaja de que se
compensa la traslación del cuerpo oscilatorio.
En el caso de la vibración traslacional, que en
la práctica se produce siempre como un efecto secundario, las
bandas piezo-eléctricas 18 y 19 se desplazarán en
direcciones opuestas, de modo que las tensiones que se alimenten al
amplificador de instrumentación IA no darán lugar a ningún cambio
en la salida.
En el caso de una vibración rotacional, que es
precisamente la que se desea en el caso de esta realización, las
tensiones generadas son objeto de suma y por lo tanto, es
detectable un efecto sobre la salida del amplificador IA.
Las Figuras 6 y 7 ilustran una realización de la
invención en la que el viscosímetro, según la invención, está
integrado en un codo o curvatura del tubo 22, que está provisto de
bridas de fijación 23 y 24 para instalar el codo del tubo 22 en un
sistema de conducción. Para fines de ilustración, el tubo 22 ha
sido cortado abierto en la posición del viscosímetro. El cuerpo
oscilatorio 4 está conectado, a través de la varilla de torsión 3,
a la base 2. La varilla de torsión 3 y la base 2 son huecas para que
pasen a través de ellas los hilos de alimentación y retorno para
la bobina excitadora alojada en el cuerpo oscilatorio 4 y las
bandas piezo-eléctricas. La base 2 está firmemente
conectada por medio del elemento de obturación 25 al codo 22. El
elemento de obturación 25 está alojado en la perforación 26 del
codo 22 y se enrosca con firmeza a las bridas que delimitan dicha
abertura por medio del tornillo 27. La base 2 está alojada en la
perforación central 28 del elemento de obturación 25 y se mantiene
firmemente en su interior por la tuerca de retención 29. Los hilos
de alimentación y retorno que salen desde la base 2 van al
circuito electrónico del viscosímetro incorporado en la carcasa 31.
La carcasa 31 está enroscada por medio de una pieza conectora
cilíndrica 32, provista de bridas, por medio del tornillo 3 y el
tornillo 34 al elemento de obturación 25. Asimismo, un sensor de
temperatura 35 está también fijado en el elemento de obturación 25
y conectado por medio del hilo de conexión 36 al circuito asociado
alojado a la carcasa 31 (véase Figura 7). Uno de los electroimanes
5, 7 dispuestos contiguos al cuerpo oscilatorio 4 a uno u otro lado
pueden verse más claramente en la Figura 6. El núcleo 37 de
material magnetizable y la bobina asociada 38 del electroimán 5
están alojados en la carcasa 39, cuyos componentes están
separablemente fijos como una unidad en la perforación 40 de la
carcasa 39. La fijación se realiza por medio del obturador 41 con
los tornillos asociados 42. Los hilos de conexión de la bobina de
corriente continua se alimentan por medio del tubo protector 43 a
la fuente de alimentación asociada en la carcasa 31.
Claims (6)
1. Viscosímetro provisto de un transductor para
convertir un parámetro de viscosidad de un fluido en una señal
eléctrica que está constituido por un contenedor, provisto de una
cavidad destinada al fluido que se va a medir, un elemento de
soporte (2) firmemente conectado a dicho contenedor (1), un
dispositivo oscilatorio que, en un extremo, está unido al elemento
de soporte y en el otro extremo tiene un cuerpo oscilatorio (4) y
para poder llevar y mantener el cuerpo oscilatorio en oscilación,
una bobina excitadora de oscilación (6) unida a una fuente de
alimentación de corriente alterna y un dispositivo de campo
magnético constante (5) para generar un campo magnético constante y
un dispositivo detector (11) para detectar la oscilación del cuerpo
oscilatorio, en el que el dispositivo de campo magnético constante
está dispuesto de modo que dicho dispositivo permanezca fuera de
contacto con el fluido a medir y de modo que las líneas de campo
magnético constante generadas por dicho dispositivo estén dirigidas
hacia el cuerpo oscilatorio, caracterizado porque la bobina
excitadora de la oscilación está alojada en el cuerpo giratorio con
su línea de centros formando un pequeño ángulo con respecto a las
líneas de campo magnético constante, estando el dispositivo
detector provisto en el cuerpo oscilatorio y está constituido por un
detector de aceleración constituido por dos bandas
piezo-eléctricas (18, 19) que están dispuestas
paralelamente entre sí y en un plano que se extiende paralelo a la
dirección de oscilación del cuerpo oscilatorio, estando un extremo
de cada banda firmemente unido al cuerpo oscilatorio, con los
puntos de unión situados diametralmente opuestos entre sí, mientras
que el otro extremo de cada banda es capaz de moverse libremente en
la dirección de oscilación del cuerpo oscilatorio y mirando en
direcciones opuestas.
2. Viscosímetro según la reivindicación 1, en el
que el dispositivo de campo magnético constante está constituido
por al menos un imán permanente (5) situado contiguo al cuerpo
oscilatorio fuera de la cavidad prevista para el fluido a
medir.
3. Viscosímetro según la reivindicación 1, en el
que el dispositivo de campo magnético constante está constituido
por al menos una bobina alimentada por una corriente continua, que
está situada contigua al cuerpo oscilatorio fuera de la cavidad
prevista para el fluido a medir, con su línea de centro dirigida
hacia el cuerpo oscilatorio.
4. Viscosímetro según la reivindicación 1, en el
que el parámetro de viscosidad viene determinado por la amplitud
de la señal emitida por dicho detector y la magnitud de la señal
aplicada a la bobina excitadora de oscilación.
5. Viscosímetro según la reivindicación 4, en el
que el detector de aceleración está conectado mediante un
desplazador de fase (FD) a la bobina excitadora de oscilación
(6).
6. Viscosímetro según la reivindicación 5, en el
que la salida de las bandas piezo-eléctricas están
conectadas a las respectivas entradas de un amplificador de
instrumentación (IA), cuya salida está conectada al desplazador de
fase (FD).
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