JPH0148975B2 - - Google Patents

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JPH0148975B2
JPH0148975B2 JP20963483A JP20963483A JPH0148975B2 JP H0148975 B2 JPH0148975 B2 JP H0148975B2 JP 20963483 A JP20963483 A JP 20963483A JP 20963483 A JP20963483 A JP 20963483A JP H0148975 B2 JPH0148975 B2 JP H0148975B2
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JP
Japan
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solution
differential pressure
measured
temperature
viscosity
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Takeshi Tomita
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Kuraray Co Ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N11/02Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material
    • G01N11/04Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture
    • G01N11/08Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture by measuring pressure required to produce a known flow

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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明は、溶液の粘度の測定の用に供される
粘度測定装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a viscosity measuring device used for measuring the viscosity of a solution.

[従来技術] 従来、溶液の粘度を計測する代表的な装置とし
て、トルク検出器を用いた回転円筒式のものと差
圧検出器を用いた細管式のものとがある。たとえ
ば、広く利用されている細管式のものは、細管部
をニユートン流体が通過したとき、細管部の前後
に発生する差圧を検出して、その値から所定の関
係式に基づいて演算して粘度値を求めるものであ
る。
[Prior Art] Conventionally, typical devices for measuring the viscosity of a solution include a rotating cylinder type device using a torque detector and a capillary type device using a differential pressure detector. For example, the widely used capillary type detects the differential pressure that occurs before and after the capillary when a Newtonian fluid passes through the capillary, and calculates that value based on a predetermined relational expression. This is to find the viscosity value.

ところで、溶液の粘度測定にあつては、広範囲
の粘度に精確に対応できることが要求される場合
がある。しかるに、上記従来のものはいずれにお
いても溶液の粘度に対しての適用範囲に限界があ
り、その使用にあたり下記のような測定条件に制
約され、使い勝手が悪い欠点がある。
By the way, when measuring the viscosity of a solution, it is sometimes required to be able to accurately handle a wide range of viscosities. However, all of the conventional methods described above have a limited range of applicability to the viscosity of the solution, and their use is limited to the following measurement conditions, making them difficult to use.

(1) 測定範囲は1:10程度である。(1) The measurement range is approximately 1:10.

その理由は、回転円筒式のものにおいては、
トルク検出器が、また細管式のものにおいて
は、差圧検出器の精度がそれぞれフルスケール
に対して±0.5%くらいであるから、フルスケ
ールの1/10以下では、測定値に対する誤差が±
5%以上となつてしまうからである。また、細
管式のものにおいては、ギヤポンプの定量性が
重要であるが、このギヤポンプの容積効率は粘
度の低下とともに低下することが測定範囲の下
限をきめる要因の1つになつている。
The reason is that in the rotating cylindrical type,
For torque detectors and capillary type differential pressure detectors, the accuracy of the differential pressure detector is about ±0.5% of the full scale, so the error in the measured value is ±0.5% below 1/10 of the full scale.
This is because it becomes more than 5%. Furthermore, in the case of a capillary type pump, the quantitative performance of the gear pump is important, and the fact that the volumetric efficiency of the gear pump decreases as the viscosity decreases is one of the factors that determines the lower limit of the measurement range.

(2) スラリー状溶液には使えない。(2) Cannot be used for slurry solutions.

回転円筒式のものにおける内外筒間のギヤツ
プおよび細管式のものにおける細管径は通常2
〜4mm程度であるため、スラリー状溶液では詰
りが発生するおそれがある。また、そのために
別途ろ過器を設置すると、このろ過器を頻繁に
洗浄あるいは交換しなければならなくなる。
The gap between the inner and outer cylinders in a rotating cylinder type and the diameter of the capillary in a capillary type are usually 2.
Since the diameter is approximately 4 mm, there is a risk that clogging may occur with a slurry solution. Additionally, if a separate filter is installed for this purpose, this filter will have to be frequently cleaned or replaced.

(3) 溶液の温度はほぼ一定であること。(3) The temperature of the solution must be approximately constant.

粘度測定にとつて温度の影響はきわめて重要
なポイントであるため、従来から装置を恒温槽
に入れたり、溶液温度を測定して電子回路によ
つて補正することが行なわれている。しかしな
がら、溶液の温度が広範囲に変化し、かつ被測
定用溶液の温度を任意に変えることが許されな
い場合には、従来のものでは対応できないこと
がある。
Since the influence of temperature is an extremely important point in viscosity measurement, conventional methods have been to place the device in a constant temperature bath, or to measure the solution temperature and correct it using an electronic circuit. However, in cases where the temperature of the solution changes over a wide range and it is not allowed to arbitrarily change the temperature of the solution to be measured, conventional methods may not be able to cope with the situation.

このような欠点に対処するための手段として、
特願昭58−31259号のものが提案されている。こ
の出願発明の内容は、細管部にバイパス流路を
設け、このバイパス流路を細管部の差圧により制
御することにより細管部の流量を制御するととも
に、被測定溶液の温度を検出して測定した粘度値
を補正するものである。
As a means to address these shortcomings,
Patent Application No. 58-31259 has been proposed. The content of the invention of this application is to provide a bypass flow path in the thin tube section and control the flow rate in the thin tube section by controlling this bypass flow path by the differential pressure in the thin tube section, and to detect and measure the temperature of the solution to be measured. This is to correct the viscosity value.

しかし、上記出願発明では、バイパス流路に一
時的に被測定溶液が滞溜することがあるため、プ
ロセスによつては、この間での物性の変化が問題
となる場合もあり、これを改良してさらに信頼性
の高い粘度測定装置が要求されていた。
However, in the above-mentioned invention, the solution to be measured may temporarily accumulate in the bypass flow path, and depending on the process, changes in physical properties during this time may become a problem, and this has been improved. Therefore, a more reliable viscosity measuring device was required.

[発明の概要] この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
溶液の滞溜を解消するとともに、粘度演算手段に
も改良を加えての高精度な粘度測定装置を提供す
ることを目的とする。
[Summary of the invention] This invention was made in view of the above circumstances.
It is an object of the present invention to provide a highly accurate viscosity measuring device that eliminates solution stagnation and also improves the viscosity calculation means.

この発明の特徴とするところは、次の通りであ
る。
The features of this invention are as follows.

すなわち、バイパス流路の代りに、細管部であ
る流路に流れる被測定用溶液に上記加圧を行なう
ポンプを可変速に駆動する可変速電動機を用いる
ことである。
That is, instead of the bypass channel, a variable speed electric motor is used to drive at a variable speed a pump that pressurizes the solution to be measured flowing through the channel, which is a thin tube section.

さらに、一般に、細管部の両端に発生する差圧
Pd[Kg/cm2]は、細管半径R[cm]、細管長L
[cm]、粘度V[poise]、密度D[gr/cm3]、溶液
の流量Q[cm3/sec]とすると、 Pd={8QV(L+nR)/πR4+mDQ2/π2R4}×10-3
g…(1) (ただし、n、mは係数、gは980cm/sec2)で
与えられる。ここで、上式の第2項は、溶液の運
動エネルギの変化に基づく圧力損失を表わしてお
り、流量Qが小さい場合、第1項に比べて、十分
小さくなるので、無視して取り扱うのが従来から
の通念であり、上記した出願発明についても、同
様に扱つている。ところが、流量Qを小さく設定
すると、差圧Pdおよび粘度Vに測定誤差が大き
くなり、無視できないことに着目して、この発明
では、さらに第2項の運動エネルギ補正項までも
測定、演算することにより、高精度で広い測定範
囲を確保している。
Furthermore, in general, the differential pressure that occurs at both ends of the thin tube section
Pd [Kg/cm 2 ] is tube radius R [cm], tube length L
[cm], viscosity V [poise], density D [gr/cm 3 ], and solution flow rate Q [cm 3 /sec], Pd={8QV(L+nR)/πR 4 +mDQ 22 R 4 } ×10 -3 /
g...(1) (where n and m are coefficients, and g is 980 cm/sec 2 ). Here, the second term in the above equation represents the pressure loss based on the change in the kinetic energy of the solution, and when the flow rate Q is small, it is sufficiently smaller than the first term, so it is best to ignore it. This is a conventional wisdom, and the above-mentioned inventions are treated in the same way. However, when the flow rate Q is set small, measurement errors in the differential pressure Pd and viscosity V become large and cannot be ignored, so in this invention, the second term, the kinetic energy correction term, is also measured and calculated. This ensures high accuracy and a wide measurement range.

[発明の実施例] 以下この発明の一実施例を図面にしたがつて説
明する。
[Embodiment of the Invention] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図ないし第3図はこの発明にかかる粘度測
定装置の一例における装置本体部を示すものであ
る。
1 to 3 show the main body of an example of the viscosity measuring device according to the present invention.

同図において、1は上部測定室、2は下部測定
室、3は被測定溶液Mを上記上部測定室1へ供給
する入口配管、4は送液ポンプである。送液ポン
プ4の回転軸5は減速機付可変速電動機10の出
力軸6に連結されている。7は上記上部測定室1
と下部測定室2とを連結させる流路であり、いわ
ゆる細管式のものの細管部を構成している。8は
上記流路7に設けられた電磁流量計であり、流路
7を流れる被測定用溶液Mの流量を測定するもの
である。この電磁流量計8における管路内は単な
る直管であり、かつその内壁は滑面化されてい
る。これにより流入した被測定用溶液Mが層流条
件を損なうことなく細管部を流通できるようにな
つている。11は下部測定室2に接続された溶液
出口配管である。
In the figure, 1 is an upper measurement chamber, 2 is a lower measurement chamber, 3 is an inlet pipe for supplying the solution M to be measured to the upper measurement chamber 1, and 4 is a liquid pump. A rotating shaft 5 of the liquid pump 4 is connected to an output shaft 6 of a variable speed electric motor 10 with a reduction gear. 7 is the above upper measurement chamber 1
This is a flow path that connects the lower measuring chamber 2 and the lower measurement chamber 2, and constitutes a thin tube part of a so-called thin tube type. Reference numeral 8 denotes an electromagnetic flowmeter provided in the flow path 7, which measures the flow rate of the solution M to be measured flowing through the flow path 7. The inside of the conduit in this electromagnetic flowmeter 8 is a simple straight pipe, and its inner wall is smoothed. This allows the flowing solution M to be measured to flow through the thin tube portion without impairing laminar flow conditions. 11 is a solution outlet pipe connected to the lower measurement chamber 2.

12,13は隔膜式圧力検出器で、それぞれ上
部測定室1および下部測定室2に設けられてお
り、これら両圧力検出器12,13の検出圧力は
キヤピラリ14,14を介して差圧伝送器15に
接続されている。差圧伝送器15は上記圧力検出
器12,13などとともに、流路7の上流側と下
流側との間に発生する差圧を測定して電気信号を
出力する差圧測定手段16を構成しており、上記
電磁流量計8などとともに、第3図に示す支柱1
7に対して、たとえばU字形ボルト18,19で
堅固に取り付けられている。
12 and 13 are diaphragm type pressure detectors, which are installed in the upper measurement chamber 1 and the lower measurement chamber 2, respectively, and the detected pressures of both pressure detectors 12 and 13 are transmitted via capillaries 14 and 14 to a differential pressure transmitter. 15. The differential pressure transmitter 15, together with the pressure detectors 12, 13, etc., constitutes a differential pressure measuring means 16 that measures the differential pressure generated between the upstream side and the downstream side of the flow path 7 and outputs an electric signal. Along with the above-mentioned electromagnetic flowmeter 8, etc., the support column 1 shown in
7, for example by U-shaped bolts 18,19.

20,21は温度検出器、たとえば白金抵抗体
のような測温抵抗体であり、それぞれ上部測定室
1および下部測定室2に取り付けられて、後述す
る温度検出器とともに、流路7に流れる被測定用
溶液Mの温度を計測する溶液温度検出手段22を
構成している。なお、上部および下部測定室1,
2、電磁流量計8などは保温材(図示せず)など
により外気としや断されている。
Reference numerals 20 and 21 designate temperature detectors, for example, resistance temperature detectors such as platinum resistors, which are attached to the upper measurement chamber 1 and the lower measurement chamber 2, respectively, and are used to detect the temperature that flows into the flow path 7 together with the temperature detectors described later. It constitutes a solution temperature detection means 22 that measures the temperature of the measurement solution M. In addition, upper and lower measurement chambers 1,
2. The electromagnetic flowmeter 8 and the like are insulated from the outside air by a heat insulating material (not shown).

つぎに、この発明の装置の回路を第4図ととも
に説明する。
Next, the circuit of the device of this invention will be explained with reference to FIG.

第4図において、23は上記可変速電動機10
を駆動する可変速電動機駆動手段であり、たとえ
ば、周波数変換装置(通称VVVFインバータ)、
24は上記差圧伝送器15に接続されたデイスト
リビユータ、25は電磁流量計8に接続された流
量変換器、26は温度検出器20,21に接続さ
れた温度変換器、27は被測定用溶液Mの固有の
パラメータを設定するための手動設定器であり、
上記デイストリビユータ24、流量変換器25、
温度変換器26および手動設定器27はそれぞれ
の信号を標準電圧信号に変換して制御回路28に
入力するようになつている。
In FIG. 4, 23 is the variable speed electric motor 10.
For example, a frequency converter (commonly known as a VVVF inverter),
24 is a distributor connected to the differential pressure transmitter 15, 25 is a flow rate converter connected to the electromagnetic flowmeter 8, 26 is a temperature converter connected to the temperature detectors 20 and 21, and 27 is a device to be measured. It is a manual setting device for setting the specific parameters of the solution M,
The distributor 24, the flow rate converter 25,
The temperature converter 26 and the manual setting device 27 convert their respective signals into standard voltage signals and input them to the control circuit 28.

上記制御回路28は、たとえばアナログ入力4
点、アナログ出力2点をもつたマイクロプロセツ
サなどを有するもので、その構成はつぎのようで
ある。すなわち、29は上記差圧を設定するパラ
メータ設定器、30はパラメータ設定器29と上
記デイストリビユータ24に接続された減算器3
1は減算器30に接続された増幅器、40は上記
流量を設定するパラメータ設定器、41はパラメ
ータ設定器40と上記流量変換器25に接続され
た減算器、42は減算器41に接続された増幅
器、43は増幅器31と増幅器42の両出力の積
を求める乗算器で、乗算器43の出力はリミツタ
32を介して上記可変速電動機駆動手段23に入
力されるように構成されている。44は流量変換
器25からの信号により差圧に対する運動エネル
ギの補正量を演算する演算器であり、45はデイ
ストリビユータ24から送出される差圧信号から
上記演算器44の出力信号を減算する減算器であ
る。33は減算器45の出力と流量変換器25と
の出力とが印加される除算器である。
The control circuit 28 includes, for example, an analog input 4
It has a microprocessor with two analog output points and two analog output points, and its configuration is as follows. That is, 29 is a parameter setting device for setting the differential pressure, and 30 is a subtracter 3 connected to the parameter setting device 29 and the distributor 24.
1 is an amplifier connected to the subtracter 30, 40 is a parameter setter for setting the flow rate, 41 is a subtracter connected to the parameter setter 40 and the flow rate converter 25, and 42 is connected to the subtracter 41. An amplifier 43 is a multiplier that calculates the product of the outputs of the amplifiers 31 and 42, and the output of the multiplier 43 is configured to be input to the variable speed motor drive means 23 via the limiter 32. 44 is a computing unit that computes the correction amount of kinetic energy for the differential pressure based on the signal from the flow rate converter 25, and 45 subtracts the output signal of the computing unit 44 from the differential pressure signal sent from the distributor 24. It is a subtractor. 33 is a divider to which the output of the subtracter 45 and the output of the flow rate converter 25 are applied.

34は演算回路であり、上記温度変換器26か
らの出力と手動設定器27からの出力とを受けて
粘度換算用基準温度との関係値を演算するもので
ある。35は演算回路34に接続された指数関係
演算器、36は除算器33の出力と指数関係演算
器35からの出力により基準温度に換算した粘度
値を得るための乗算器、37は補正用パラメータ
設定器、38は上記パラメータ設定器37と上記
乗算器36に接続された乗算器である。39は上
記制御回路28からの出力を記録する記録計であ
る。
34 is an arithmetic circuit which receives the output from the temperature converter 26 and the output from the manual setting device 27 and calculates a value related to the reference temperature for viscosity conversion. 35 is an exponential relation calculator connected to the calculation circuit 34; 36 is a multiplier for obtaining a viscosity value converted to a reference temperature from the output of the divider 33 and the output from the index relation calculator 35; 37 is a correction parameter A setting device 38 is a multiplier connected to the parameter setting device 37 and the multiplier 36. 39 is a recorder for recording the output from the control circuit 28.

つぎに、上記構成の動作について説明する。 Next, the operation of the above configuration will be explained.

入口配管3に供給された被測定用溶液Mは送液
ポンプ4で加圧されて、上部測定室1、流路7お
よび下部測定室2を経由して出口配管11より系
外へ排出される。
The solution M to be measured supplied to the inlet pipe 3 is pressurized by the liquid feed pump 4, and is discharged from the outlet pipe 11 to the outside of the system via the upper measurement chamber 1, the flow path 7, and the lower measurement chamber 2. .

この状態で両圧力検出器12,13は各部圧力
を検出し、これらの出力により差圧伝送器15が
差圧を測定してデイストリビユータ24に出力す
る。また、電磁流量計8は流路7の流路を測定し
て測定出力を流量変換器25に出力する。一方、
温度検出器20,21は、たとえば合成抵抗値
100Ωとして設定されており、これにより両温度
検出器20,21の測定温度の平均値が測定され
る。この場合、上部および下部測定室1,2や流
路7が外気に対してしや断されているため、上記
測定された温度は流路7の溶液温度を代表するも
のとみなされて温度変換器26に出力される。ま
た、手動設定器27によつて後述する溶液の固有
値を設定する。
In this state, both pressure detectors 12 and 13 detect the pressure at each part, and based on these outputs, the differential pressure transmitter 15 measures the differential pressure and outputs it to the distributor 24. Further, the electromagnetic flowmeter 8 measures the flow path of the flow path 7 and outputs the measurement output to the flow rate converter 25 . on the other hand,
For example, the temperature detectors 20 and 21 have a combined resistance value.
It is set as 100Ω, and thereby the average value of the temperatures measured by both temperature detectors 20 and 21 is measured. In this case, since the upper and lower measurement chambers 1 and 2 and the flow path 7 are cut off from the outside air, the measured temperature is considered to be representative of the solution temperature in the flow path 7, and the temperature is converted. It is output to the device 26. Further, the manual setting device 27 is used to set the unique value of the solution, which will be described later.

上記デイストリビユータ24に送出された差圧
信号による流路7の流量制御がこの発明の特徴で
もあり、この点を詳述する。つまり、上記デイス
トリビユータ24で標準電圧信号(1〜5V)に
変換された差圧信号が制御回路28に入力される
と、この差圧信号がパラメータ設定器29で設定
された値と減算器30で比較される。上記両者の
偏差値は増幅器31で増幅される。一方、電磁流
量計8で検出された流路7の流量は、流量変換器
25で標準電圧信号(1〜5V)に変換されて、
流量信号として、制御回路28に入力されると、
この流量信号はパラメータ設定器40で設定され
た値と減算器41で比較され、この両者の偏差値
は増幅器42で増幅される。増幅器31と増幅器
42の両出力はいずれも0〜1の値に規格化され
ており、乗算器43で乗算された後、リミツタ3
2で標準電圧範囲に整定されて可変速電動機駆動
手段23に出力される。可変速電動駆動手段23
は、たとえばVVVFインバータであるならば、
出力周波数を増減して可変速電動機10を駆動し
てポンプの流量を制御する。すなわち、これによ
つて、流路7を流れる被測定用溶液Mを流量制御
して上記両偏差値が零近くになるまで続けられ
る。
The feature of the present invention is that the flow rate of the flow path 7 is controlled by the differential pressure signal sent to the distributor 24, and this point will be described in detail. That is, when the differential pressure signal converted into a standard voltage signal (1 to 5 V) by the distributor 24 is input to the control circuit 28, this differential pressure signal is combined with the value set by the parameter setting device 29 and the subtracter. It is compared with 30. The deviation value between the two above is amplified by an amplifier 31. On the other hand, the flow rate in the flow path 7 detected by the electromagnetic flowmeter 8 is converted into a standard voltage signal (1 to 5 V) by the flow rate converter 25.
When inputted to the control circuit 28 as a flow rate signal,
This flow rate signal is compared with the value set by the parameter setting device 40 by a subtracter 41, and the deviation value between the two is amplified by an amplifier 42. Both outputs of the amplifier 31 and the amplifier 42 are normalized to a value between 0 and 1, and after being multiplied by the multiplier 43, the outputs are output from the limiter 3.
2, the voltage is set within the standard voltage range and output to the variable speed motor drive means 23. Variable speed electric drive means 23
For example, if it is a VVVF inverter,
The output frequency is increased or decreased to drive the variable speed electric motor 10 to control the flow rate of the pump. That is, by this, the flow rate of the solution M to be measured flowing through the flow path 7 is controlled until the above-mentioned two deviation values become close to zero.

上記制御系の働きを具体的数値を使つて示すな
らば、粘度計の測定範囲を10〜1000poiseとして、
被測定用溶液Mの粘度が10〜100poiseのとき、可
変速電動機10は可変速電動機駆動手段23の制
御により、送液ポンプ4で加圧供給される被測定
用溶液Mはパラメータ設定器40で設定された量
(6944cm3/sec)が流路7を流れる。この場合、上
部測定室1と下部測定室2との間に生じる差圧、
すなわち、差圧伝送器15からの測定値による差
圧は、測定粘度と正比例の関係にあり、100poise
の粘度での差圧は1Kg/cm2になる。パラメータ設
定器29の設定値は1Kg/cm2となつているから、
粘度が100poiseを越すと、電動機10の回転が低
下し始め、流路7に流れる流体が減少し、したが
つて、差圧が1Kg/cm2以上にならないように制御
される。粘度が高くなる程、可変速電動機10の
回転数が小さくなり、たとえば、粘度が
1000poiseでは、最高回転数の約1/10となる。一
方、流路7を流れる流量は、粘度が100poise以下
のときは6944cm3/sec流れるが、粘度が100poise
を越えると、粘度に反比例して減少し、粘度が
1000poiseでは、694cm3/secとなる。
If we were to show the function of the above control system using concrete numerical values, let us assume that the measurement range of the viscometer is 10 to 1000 poise.
When the viscosity of the solution M to be measured is 10 to 100 poise, the variable speed motor 10 is controlled by the variable speed motor driving means 23 to control the solution M to be measured, which is pressurized and supplied by the liquid feed pump 4, to the parameter setting device 40. A set amount (6944 cm 3 /sec) flows through the channel 7. In this case, the differential pressure generated between the upper measurement chamber 1 and the lower measurement chamber 2,
In other words, the differential pressure based on the measured value from the differential pressure transmitter 15 is in direct proportion to the measured viscosity, and 100 poise
The differential pressure at a viscosity of is 1Kg/cm 2 . Since the setting value of the parameter setting device 29 is 1Kg/cm 2 ,
When the viscosity exceeds 100 poise, the rotation of the electric motor 10 begins to decrease, and the fluid flowing into the flow path 7 decreases, so that the differential pressure is controlled so as not to exceed 1 Kg/cm 2 . The higher the viscosity, the lower the rotation speed of the variable speed electric motor 10. For example, if the viscosity is
At 1000 poise, it is about 1/10 of the maximum rotation speed. On the other hand, the flow rate through channel 7 is 6944 cm 3 /sec when the viscosity is 100 poise or less;
If it exceeds , the viscosity decreases in inverse proportion to the viscosity.
At 1000poise, it is 694cm 3 /sec.

一方、流量変換器25の出力は演算器44によ
り運動エネルギの補正項が演算され、この演算値
の分だけデイストリビユータ24からの差圧が減
算器45によつて減算されることにより、運動エ
ネルギによる誤差項が除かれ、この値が、さら
に、流量変換器25からの出力である流量値とと
もに乗算器33に印加され、差圧値が流量値で除
算されることによつて、 Pd/Q=8QV(L+nR)/πR4×10-3/g …(2) となり、粘度Vに正比例する値が得られる。
On the other hand, the output of the flow rate converter 25 has a kinetic energy correction term calculated by the calculation unit 44, and the differential pressure from the distributor 24 is subtracted by the subtractor 45 by the calculated value. The error term due to energy is removed, and this value is further applied to the multiplier 33 together with the flow rate value which is the output from the flow rate converter 25, and the differential pressure value is divided by the flow rate value to obtain Pd/ Q=8QV(L+nR)/πR 4 ×10 -3 /g (2), and a value directly proportional to the viscosity V is obtained.

一方、温度の補正はつぎのようになされる。 On the other hand, temperature correction is performed as follows.

粘度流体の温度による粘度の変化はそれぞれの
物質に特有なものであるが、それを数式化した場
合、多くの物質に対してつぎの式が成り立つ。
The change in viscosity of a viscous fluid due to temperature is unique to each substance, but when expressed mathematically, the following equation holds true for many substances.

Vs=Vt・EXP(A) …(3) A=B(T−Ts)/(273+T)(273+Ts)…
(4) ここに、 Vs…温度Ts℃での粘膜値(poise) Vt…温度T℃での粘度値(poise) B…物質毎に固有な値(−) 演算回路34は、上記温度変換器26からの測
定温度をT、手動設定器27の設定値をB、粘度
を換算する基準温度をTsとしたとき、上記式(4)
のAの値を演算する。基準温度Tsはプログラム
の中で定義しておく。しかして、指数関数演算器
35は上記演算回路34からの演算結果のAを受
けて上記式(3)のEXP(A)を演算する。
Vs=Vt・EXP(A)...(3) A=B(T-Ts)/(273+T)(273+Ts)...
(4) Here, Vs...mucosal value at temperature Ts℃ (poise) Vt...viscosity value (poise) at temperature T℃ B...value unique to each substance (-) The arithmetic circuit 34 is connected to the temperature converter mentioned above When the measured temperature from 26 is T, the setting value of manual setting device 27 is B, and the reference temperature for converting viscosity is Ts, the above formula (4)
Calculate the value of A. The reference temperature Ts is defined in the program. Thus, the exponential function calculator 35 receives the calculation result A from the calculation circuit 34 and calculates EXP(A) in the above equation (3).

乗算器36は除算器33で得た温度Tにおける
粘度値に指数関数演算器35の演算結果を掛け
る。これにより基準温度に換算した粘度値、すな
わち、上記式(3)のVsが得られる。
The multiplier 36 multiplies the viscosity value at the temperature T obtained by the divider 33 by the calculation result of the exponential function calculator 35. This provides the viscosity value converted to the reference temperature, that is, Vs in the above equation (3).

ところで、粘度測定装置としての総合精度の確
認は、粘度値およびその温度特性のはつきりした
標準液(たとえばシリコン系オイル)を使つて実
測して行なうが、パラメータ設定器37の補正値
と上記乗算器36の出力が乗算器38で掛けられ
て最終的な補正が行なわれる。この乗算器36の
出力は制御回路28の出力として記録計39で記
録される。
By the way, the overall accuracy of the viscosity measuring device is confirmed by actually measuring it using a standard liquid (for example, silicone oil) whose viscosity value and temperature characteristics are well known. The output of multiplier 36 is multiplied by multiplier 38 for final correction. The output of this multiplier 36 is recorded by a recorder 39 as the output of the control circuit 28.

つぎに、この発明の装置によつて特定の条件下
で被測定用溶液Mの粘度を測定した場合に確認さ
れた効果について述べる。
Next, the effects confirmed when the viscosity of the solution M to be measured was measured under specific conditions using the apparatus of the present invention will be described.

測定すべき粘度値は10〜1000poiseであり、溶
液温度は120〜30℃であつて、粘度および温度と
も時々刻々変化する。粘度測定装置から出た溶液
Mは、もとのタンクに戻す必要があり、また溶液
に化学反応を起こさせないために粘度測定装置の
中に溶液に急激な温度変化を与えることはできな
い。被測定用溶液Mには、20mmの固形物が混入し
ており、細管に詰らないように、細管径をかなり
大きくする必要があるとともに、管の大径化にと
もなう差圧低下をカバーするため流量Qもある程
度大きくすることが要求され、加えて従来技術で
説明したように、調節弁バイパス通路を設けたも
のでは、スラリー溶液がバイパス流路に滞溜する
ことを避けるためにも、調整弁バイパス方式は適
当でないことが判明した。
The viscosity value to be measured is 10 to 1000 poise, and the solution temperature is 120 to 30°C, and both the viscosity and temperature change from moment to moment. The solution M discharged from the viscosity measuring device must be returned to the original tank, and in order to prevent a chemical reaction from occurring in the solution, rapid temperature changes cannot be applied to the solution in the viscosity measuring device. The solution M to be measured contains 20 mm of solid matter, so in order to avoid clogging the tube, it is necessary to make the diameter of the tube considerably larger, as well as to compensate for the drop in differential pressure caused by increasing the diameter of the tube. Therefore, the flow rate Q is required to be increased to a certain extent.In addition, as explained in the prior art, in the case where a control valve bypass passage is provided, in order to prevent the slurry solution from accumulating in the bypass passage, It was found that the regulating valve bypass method was not suitable.

以上の条件のもとで、この発明の粘度測定装置
を使用した場合、粘度測定範囲は上記した必要な
範囲をカバーできた。また、粘度10poiseにおけ
る差圧は、理論式第1項によるものが、0.084
Kg/cm2に対して第2項の運動エネルギによるもの
が0.0116Kg/cm2だけ発生する。したがつて、運動
エネルギの補正を行なわないとすれば、約14%の
測定誤差が発生するが、この発明の運動エネルギ
の補正を採用することによつて、この誤差を除去
することができた。
When the viscosity measuring device of the present invention was used under the above conditions, the viscosity measurement range covered the above-mentioned necessary range. Also, the differential pressure at a viscosity of 10 poise is 0.084 according to the first term of the theoretical formula.
0.0116 Kg/cm 2 is generated due to the second term of kinetic energy with respect to Kg/cm 2 . Therefore, if the kinetic energy is not corrected, a measurement error of approximately 14% will occur, but by employing the kinetic energy correction of the present invention, this error could be eliminated. .

さらに、温度補正についても、上記温度範囲の
全域にわたり精度よく換算することができた。
Furthermore, regarding temperature correction, conversion could be performed with high accuracy over the entire temperature range.

この装置の最も管径の狭い部位は、電磁流量計
8の部分であるが、その内径は、実施例について
は75mmに設定したため、この中に固形物が詰る現
象は全くなくなつた。また、ポンプ4について、
一般用途として、ギヤポンプが適しているが、実
施例に示すように固形物の混入があるときには、
スラリーポンプを用いることによつて実用上全く
支障はなくなつた。
The part of this device with the narrowest pipe diameter is the part of the electromagnetic flowmeter 8, but since its inner diameter was set to 75 mm in the example, the phenomenon of solid matter clogging therein was completely eliminated. Also, regarding pump 4,
Gear pumps are suitable for general use, but when there is solid matter mixed in as shown in the example,
By using a slurry pump, there was no practical problem at all.

[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、ポンプの回
転数を変化させることによつて流路の流量を増減
できるように構成されているので、無理なく流量
と差圧の制御が可能であり、調節弁バイパス方式
では、対処できなかつた測定条件下での粘度測定
が可能となり、そのうえ、運動エネルギの補正回
路を付加することにより、測定性能が飛躍的に拡
張されて使い勝手の良い粘度測定装置を提供する
ことができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the flow rate in the flow path can be increased or decreased by changing the rotation speed of the pump, so the flow rate and differential pressure can be easily controlled. This makes it possible to measure viscosity under measurement conditions that could not be handled using the control valve bypass method.In addition, by adding a kinetic energy correction circuit, measurement performance is dramatically expanded, making it easier to use. We can provide a good viscosity measuring device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図〜第3図はそれぞれこの発明にかかる粘
度測定装置の一例における装置本体部を示す正面
図、上面図、側面図、第4図は同実施例にかかる
粘度測定装置の全体の回路構成図である。 1……上部測定室、2……下部測定室、3……
ポンプ、4……可変速電動機、7……流路(細管
部)、8……電磁流量計、10……可変速電動機、
16……差圧測定手段、22……温度検出手段、
23……可変速電動機駆動手段、27……パラメ
ータ設定手段、28……制御回路、39……記録
手段、M……被測定用溶液。
1 to 3 are a front view, a top view, and a side view showing the main body of an example of the viscosity measuring device according to the present invention, and FIG. 4 is the overall circuit configuration of the viscosity measuring device according to the same embodiment. It is a diagram. 1... Upper measurement chamber, 2... Lower measurement chamber, 3...
Pump, 4... Variable speed electric motor, 7... Channel (thin tube part), 8... Electromagnetic flow meter, 10... Variable speed electric motor,
16... differential pressure measuring means, 22... temperature detecting means,
23... Variable speed motor drive means, 27... Parameter setting means, 28... Control circuit, 39... Recording means, M... Solution to be measured.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 被測定用溶液が加圧されて供給される上部測
定室から下部測定室までの間に形成されて細管部
を形成する流路と、上記上部測定室に接続されて
上記被測定用溶液に上記加圧を行なうポンプと、
このポンプを可変速に駆動する可変速電動機と、
上記流路に設けられた電磁流量計と、上記流路に
被測定用溶液が流れた際に上流側と下流側との間
に発生する差圧を測定する差圧測定手段と、上記
流路に設けられて被測定用溶液の温度を計測する
溶液温度検出手段と、上記被測定用溶液の固有の
パラメータを設定するパラメータ設定手段と、上
記差圧測定手段からの差圧および電磁流量計から
の流量信号を受けてこの差圧および流量が設定値
に近似するように上記可変速電動機を制御すると
ともに、上記電磁流量計からの細管流量、この細
管流量から求めた被測定用溶液の運動エネルギ、
上記差圧測定手段からの細管差圧および溶液温度
検出手段からの溶液温度の各計測値ならびにパラ
メータ設定手段のパラメータ値とから規定温度に
換算された粘度値を演算出力する制御回路と、こ
の制御回路からの出力を記録する記録手段とを具
備した粘度測定装置。
1. A channel formed between the upper measurement chamber to which the solution to be measured is supplied under pressure to the lower measurement chamber to form a thin tube section, and a channel connected to the upper measurement chamber to supply the solution to be measured. A pump that performs the above pressurization,
a variable speed electric motor that drives the pump at variable speed;
an electromagnetic flowmeter provided in the flow path; a differential pressure measuring means for measuring a differential pressure generated between the upstream side and the downstream side when the solution to be measured flows in the flow path; a solution temperature detection means for measuring the temperature of the solution to be measured, a parameter setting means for setting a parameter specific to the solution to be measured, and a differential pressure from the differential pressure measuring means and an electromagnetic flowmeter. In response to the flow rate signal, the variable speed motor is controlled so that the differential pressure and flow rate approximate the set values, and the capillary flow rate from the electromagnetic flowmeter and the kinetic energy of the solution to be measured determined from this capillary flow rate are controlled. ,
A control circuit that calculates and outputs a viscosity value converted to a specified temperature from each measured value of the capillary differential pressure from the differential pressure measuring means and the solution temperature from the solution temperature detecting means and the parameter value of the parameter setting means; A viscosity measuring device comprising a recording means for recording output from a circuit.
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