JPS5915838A - 高圧流体の粘度測定方法及びその装置 - Google Patents

高圧流体の粘度測定方法及びその装置

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JPS5915838A
JPS5915838A JP12493482A JP12493482A JPS5915838A JP S5915838 A JPS5915838 A JP S5915838A JP 12493482 A JP12493482 A JP 12493482A JP 12493482 A JP12493482 A JP 12493482A JP S5915838 A JPS5915838 A JP S5915838A
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JP
Japan
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vibration
vibrator
vibrating rod
fluid
viscosity
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JP12493482A
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English (en)
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Zenichiro Morita
森田 善一郎
Takamichi Iida
飯田 孝道
Kiyohiko Kawaguchi
川口 清彦
Yoshiyasu Sakamoto
阪本 喜保
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5915838A publication Critical patent/JPS5915838A/ja
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    • GPHYSICS
    • 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
    • G01N11/10Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material
    • G01N11/16Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material by measuring damping effect upon oscillatory body

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  • Pathology (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高圧流体、例えば搬送中の石炭スラリー等の粘
度を連続的に測定する方法及びその装置に関するもので
ある。
一般に粘度計としては回転式又は振動式のものが知られ
ている。回転式粘度計は測定流体中に浸漬させてこれを
攪拌するロータの駆動のために電磁カップリングが一般
に使用されている。而して石炭スラリーには鉄粉等の磁
性物質が微量含まれ°Cいるが、斯かる石炭スラリーの
粘度を回転式粘度計で測定する場合は、電磁カップリン
グのために磁性物質が磁着され、正常な回転が妨げられ
て測定誤差が大きくなるという問題があった。
一方、振動式粘度計は被測定流体中に振動子を浸漬して
これにパルス的に振動を与え、その振幅の減衰率を検出
し、予め定めた基準減衰率との比率に基いて粘度を測定
するものであって、その具体的な構成は例えば第5図に
示す如くになっている。第5図は従来の振動式粘度計の
模式的断面図であり、下端部に振動子51を備えた振動
杆52の上端部をダイヤフラム53を通してシリコン油
54を満たした収納ケース55内の加振コイル56に挿
通させてあり、振動子51を被測定流体57中に浸漬せ
しめた状態で加振コイル56に所定のタイミングで通電
し、振動杆52を通して振動子51を上、下方向に振動
せしめる。振動子51は被測定流体57の粘性抵抗を受
けて減衰振動し、その振幅が変化するから、この振幅の
減衰率を検出することによって粘度の測定を行うように
しである。
ところでこのような従来の振動式粘度計にて高圧の石炭
スラリーの粘度を測定せんとする場合、振動子51を被
測定液中に位置させるためには当然振動杆52を管壁又
は容器壁に貫通させる必要があるが、被測定流体の漏出
防止上、振動杆520貫通部位には圧力に応じたシール
装置を設けなければならず、振動杆52の振動がシール
装置によって抑制され、振動子51に対する加振は勿論
、振動子51の正確な振幅検出も難しく、実用に供し得
ない。勿論、振動子51を管壁、容器壁に貫通させ、ダ
イヤフラム53を隔てて片側のシリコン油54の圧力と
他側の被測定流体の圧力とを直接平衡させることも可能
ではあるが、被測定流体の圧力変動による影響を受は易
く、また被測定流体の温度が高い場合にはこのような構
成をとることが出来ないなどの問題があった。このよう
に管内を輸送される石炭スラリー等の高圧の流体の粘度
を測定し得るものは従来存在しなかったのが実情である
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは、振動杆をその軸長方向と直交する
向きであって 且つ振動杆とシール部材との接触部位が
振動の節となるような振動数の振動を付与することによ
ってシール部材による振動杆との圧接状態に影響される
ことなく振動子に振動を伝達し、また振動子の振幅を振
動杆を通じて検出し得るようにし、高圧の被測定流体に
対しても正確に粘度測定を行い得るようにした高圧流体
の粘度測定方法及びその装置を提供するにある。
本発明に係る高圧流体 粘度測定方法は高圧流体容器壁
に開設した孔に、その先端部に被測定流体内に位置させ
るべき振動子を備えた振動杆を挿通し、該振動杆の基端
部側を前記孔を封止するシール部材を通して容器外に延
在させ、この基端部側に振動杆とシール部材との接触部
位が振動の節となるよう振動杆と直交する向きの振動を
付与して前記振動子に伝播させ、被測定流体不在の場合
における振動子の振幅に対するその減衰比率を検出し、
被測定高圧流体の粘度を求めることを特徴とする。なお
高圧流体とd雰囲気圧力を越える圧力を有する流体をい
う0以下本発明をその実施状態を示す図面に基づいて具
体的に説明する。第1図は本発明に係る高圧流体の粘度
測定方法(以下本発明方法という)を、本発明に係る粘
度測定装置(以下本発明装置という)を用いて測定して
いる状態を示す模式的側断面図、第2図は同じく模式的
正面断面図、第3図は振動杆とシール材との接触部位の
部分拡大断面図であり、図中1は高圧流体の通流用の管
、3は振動式の粘度測定器を示している。管1の壁には
孔1aが開設せしめられており、この孔1aの外端に臨
ませて管外壁に筒体1bが同心状に固定され、該筒体1
bの端末に設けた7ランジ1cに粘度測定器3を構成す
る収納ケース31が固定されている。
収納ケース31は円筒状に形成され、その一端部は開閉
可能な蓋体31aにて閉鎖され、他端部には内、外径と
もに縮径された口部31bを備え、この口部31b外周
に形成したフランジ31cを前記筒体1bの7ランジ1
cに重合してボルト・ナラ)31dにて水密状態に緊締
することにより筒体1bに同心一体内に固定されている
。口部31bの内側にはその外端側寄りの位置に後述す
る弾性シール材32を介在させるべき受座31 ’eが
形成され、また内端側寄りの位置には後述する押え金具
33を螺合する螺条31fが形成されている。
弾性シール材32はテフロン等の合成樹脂材を素材にし
て、中央部に短い円柱状部分を備え、その上方は円錐状
に、また下方は円錐台状に形成され、中心部には上、下
方向に貫通する孔32aを備え、この孔32aに振動杆
34が密に上、下方向に挿通せしめられている。押え金
具33は厚内の環状に形成されており、外周面には前記
螺条31fに螺合する螺条33aが形成され、また一端
面は弾性シール材32上面の円錐面に面接触し得るよう
同じ傾斜角を有する円錐台面33bに形成されており、
螺条33aを口部31aの螺条31fに螺合せしめるこ
とによって円錐台面33bを弾性シール材32の上面に
圧接させ、弾性シール材32を受座31e内にて口部3
1bに水密状態に弾圧保持せしめるようにしである。振
動杆34はこの弾性シール材32によってその軸長方向
の中間部を弾持されて上端部は収納ケース31内に、ま
た下端部は管1内に位置するよう収納ケース31、筒体
1bと同心状に配設され、管1内に位置する下端部には
矩形板状の振動子34aがその両側面を管1の軸長方向
と平行に向けた状態で固定され、また収納ケース31内
に位置する上端部端面には導電性素材で形成された基準
板34bが装着されている。更にこの振動杆34の上端
部近傍の側方に臨ませて振動杆34にこれと直交する向
きの振動、即ち正弦波的振動を与えるための加振コイル
36が配設され、また前記基準板34bの上方にはこれ
と所要の間隔を隔てて振動杆34の振幅を検出する変位
センサ37が配設されており、加振コイル36にて振動
杆34に振動を付与し、該振動杆34を介して振動子3
4aを第1図に矢符で示す如くに連続的に強制振動させ
、この振動子34aの振幅は逆に振動杆34を通じて変
位センサ37にて検出するようになっている。  。
変位センサ37としては渦流変位計が用いられるが、こ
れに代えて適切な光源と組み合せた一次元固体撮像素子
を用いてもよい。
加振コイル36から振動杆34、従ってまた振動子34
aに付与すべき振動の振動数及び振幅は振動制御回路4
にて設定制御されるようにしである。振動制御回路4は
周波数及び電流値の調整可能な発振回路であって、予め
設定された周波数、電流値の交流電流信号が連続的に発
せられ、増幅器5により増幅されて加振コイル36に入
力するようになっている。振動制御回路4に設定すべき
周波数、換言すれば振動杆34に付与すべき振動の振動
数は特に限定するものではないが、振動杆34を伝播す
る振動が常に振動杆34と弾性シール材32との接触部
位において節となる値であって、しかも変換効率上振動
系の固有振動数に近い値とするのが望ましい。また振幅
は測定精度等に応じて振動子34aが適切な値となるよ
う振動制御回路4にて設定される。振動子34aの振動
は振動杆34を通じて変位センサ37によって連続的に
検出され、振幅処理回路6に入力され、ここで振動子3
4aの振幅に応じたアナログ信号に変換され、切換スイ
ッチ7の操作で表示装置8又は振幅基準値設定回路9に
入力される。表示装置8には変位センサ37から入力さ
れる被測定流体中における振動子34aの振幅Eに相応
したアナログ量と予め設定した、同様の条件で振動子3
4aを空気中で振動させたときの基準振幅値Eaとが表
示されるようになっており、目視的に両者の比率E /
E aに基づき被測定流体の粘度ηを求めうるようにし
である。
一方、振幅基準値設定回路9は振動子34aに付与すべ
き振動の振幅値(振幅基準値という)が設定されており
、前記信号処理回路6から入力される被測定流体中の測
定振幅値と振幅基準値とを比較し、振幅基準値に対する
偏差を解消するに必要な電流値を算出し、前記振動制御
回路4から加振コイル36に給電すべき電流値が上記算
出電流値と等しくなるよう増幅器5に信号を発するよう
にしである。要するに振幅基準値設定回路9及び増幅器
5は振動子34aの振動が常に振幅基準値と一致するよ
う加振コイル36に対する自動制御を行いうるよう構成
されている0 10け電流計、11は演算回路であって、演算回路11
は加振コイル36に対する電流値Iを電流計10を通じ
て所定のタイミングで読み込み、予め入力されている振
動子34aを空気中において、振幅基準値に等しい振幅
で振動させる際に、加振コイル36に給電すべき電流値
(以下基準電流値という)Iaと、被測定流体存在時の
測定電流値■との比率を算出し、下記(1)式に従って
粘度ηと密度ρとの積である物理量η・ρを求めるO但
し K:定数 しかしなからη・ρの物理量の密度ρの変化量は粘度η
にくらべて一般には少く、冥質的には物理量η・ρは粘
度ηと着像してさしつかえない0 なお被測定流体の密度ρを予め求めておくか、または密
度計を用いて別途検出する場合には下記(2)式に従っ
て直接粘度ηを算出してよいことは勿論である0 なお本発明装置は表示装置8による直接的測定のみが可
能なもの、又は振幅基準値設定回路9、電流計10等に
よる間接的測定のみが可能なものとして構成としてもよ
いO而して上述の如き本発明方法及びその装置にあって
は振動杆34にこれと直交する向きであって且つ振動杆
34と弾性シール材との接触部位で振動が常に節となる
ような振動数の振動を付与させることによって、振動杆
34に対する弾性シール材の圧接状態は振動を振動子3
4aに伝達せしめるうえでの何らの障害ともならず、高
圧の被測定流体の粘度を連続的に、しかも高精度に測定
することが可能となる。
第4図は本発明の他の実施例を示す部分拡大断面図であ
り、振動杆34′の支持を兼ねる高圧流体の封止手段た
る弾性シール材として薄い円板状の支持板32′を用い
である。支持板32′は金属製であつ°てその中心部に
振動杆34′を貫通させて水蜜状態に溶接固定してあシ
、周縁部は収納ケース31と筒体1bとの7ランジ31
c、lc間に介在させ、ボルトナツト31dにて7ラン
ジ31c、lcと共に水密状態に緊締せしめられている
。他の構成は前記第1〜3図に示す実施例と同じであり
、対応する部分には同じ番号を付しである。
而していま振動杆34′に加振コイルからこれと直交す
る向きの振動を付与すると、この振動は振動杆34′と
支持板32′との連結部分で振動が節となるようにして
振動子側に伝播され、また振動子の振動も同じ態様で振
動杆34′の上端側に伝播され、変位センサにてその振
幅が検出されるようになっている。支持板32′と振動
杆34′との連結部分での振動の伝播態様は振動杆34
′の水平方向振動が支持板32′の中心部を挾んで上、
下振動に変換され、更に下方の振動杆34′に水平方向
の振動として伝播される。即ち支持板32′は中心部を
挾んで上、下方向の振動によって振動系におけるばね定
数としての機能を果すこととなる。なお上述の実施例は
移動中の流体の測定を対象とする構成につき説明したが
、静止流体をも対象とし得ることは勿論である。このよ
うな構成にあっては全体の構成が著しく簡略化される利
点がある。
以上の如く本発明方法及び装置にあっては振動杆と直交
する向きであって、且つ振動杆とシール材との接触部位
で振動が節となるような振動を連続的に与えてこれを振
動子に伝達し、振動子の振幅を検出することにより、被
測定流体の粘度を測定することとしているから、被測定
流体の圧力如何にかかわらず、しかも高精度に粘度測定
を行うことが出来、構成も比較的簡単で製作も容易であ
るなど、本発明は優れた効果を奏するものである。
なお本発明は静止流体にも適用できることは言うまでも
ない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の実施状態を示す模式的側断面図、
第2図は同じく模式的正面断面図、第3図は振動杆と弾
性シール材との接触部位を示す部分拡大断面図、第4図
は本発明において用いる振動杆と弾性シール材との接触
部位の他の態様を示す部分拡大断面図、第5図は従来の
振動式粘度計の構成を示す模式的断面図である。 ■・・・管 3・・・粘度測定器 4・・・設定器 5
・・・増幅器 6・・・振幅処理回路 7・・・切換ス
イッチ8・・・表示装置 9・・・振幅基準値設定回路
10・・・電流計 11・・・演算回路 31・・・収
納ケース32・・・弾性シール材 33・・・押え金具
34・・・振動杆 34a・・・振動子 36・・・加
振コイル 37・・・変位センサ 特 許 出 願 人   住友金属工業株式会社代理人
 弁理士  河 野 登 夫 翳 3 図 ¥1  + 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、高圧流体容器壁に開設した孔に、その先端部に被測
    定流体内に位置させるべき振動子を備えた振動杆を挿通
    し、該振動杆の基端部側を前記孔を封止するシール部材
    を通して容器外に延在させ、この基端部側に振動杆とシ
    ール部材との接触部位が振動の節となるよう振動杆と直
    交する向きの振動を付与して前記振動子に伝播させ、被
    測定流体不在の場合における振動子の振幅に対するその
    減衰比率を検出し、被測定流体の粘度を求めることを特
    徴とする高圧流体の粘度測定方法。 2、高圧流体容器壁に開設した孔に挿通され、先端部に
    容器内の被測定流体内に位置させるべき振動子を備え、
    基端部を前記孔を封止するシール部材を通して容器外に
    位置させた振動杆と、いずれも該振動杆の基端部側に臨
    ませて配設され、振動杆にこれとシール部材との接触部
    位が振動の節となるよう振動杆と直交する向きの振動を
    付与する加振手段及び振動子の振幅を検出する変位セン
    サとを具備し、前記変位センサにて検出された振動子の
    測定振幅値に基づいて被測定流体の粘度を求める構成と
    したことを特徴とする高圧流体の粘度測定装置。
JP12493482A 1982-07-16 1982-07-16 高圧流体の粘度測定方法及びその装置 Pending JPS5915838A (ja)

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Cited By (8)

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