RU2239813C1

RU2239813C1 - Device for determining viscosity of liquids

Info

Publication number: RU2239813C1
Application number: RU2003113365/28A
Authority: RU
Inventors: А.Д. Миронов (RU); А.Д. Миронов; И.П. Тартаковский (RU); И.П. Тартаковский; А.И. Душевский (RU); А.И. Душевский; В.Д. Миронов (RU); В.Д. Миронов
Original assignee: Миронов Александр Дмитриевич; Тартаковский Илья Петрович; Душевский Александр Иосифович; Миронов Владимир Дмитриевич
Priority date: 2003-04-29
Filing date: 2003-04-29
Publication date: 2004-11-10

Abstract

FIELD: internal combustion engines.

SUBSTANCE: device has measuring cylinder with openings in its faces, sensitive member mounted in the measuring cylinder, measuring pipeline connected with the face openings of the measuring cylinder, position pickup and temperature gauge arranged over the height of the measuring cylinder, program-computation block whose inputs are connected with the output of the indication block, and electrical air-operated valve mounted in the measuring pipeline. The sensitive member is made of a cylinder. The measuring cylinder receives a throttle.

EFFECT: enhanced accuracy.

1 cl, 1 dwg

Description

Устройство относится к приборам для автоматического измерения вязкости жидкости, в частности, к средствам для автоматического контроля в широком диапазоне температур и давлений параметров жидких масел двигателей внутреннего сгорания.The device relates to devices for automatic measurement of the viscosity of a liquid, in particular, to means for automatic control over a wide range of temperatures and pressures of the parameters of liquid oils of internal combustion engines.

Как известно, для измерения вязкости жидкости методом падающего тела с приемлемой точностью необходимо обеспечить условия ламинарного обтекания исследуемой жидкостью движущегося чувствительного элемента. Это накладывает определенные требования на конструкцию как подвижного элемента, так и прибора, измеряющего вязкость в целом.As is known, in order to measure the viscosity of a liquid by the method of a falling body with acceptable accuracy, it is necessary to ensure the conditions of laminar flow of a moving sensitive element around the investigated fluid. This imposes certain requirements on the design of both the movable element and the instrument, which measures the viscosity as a whole.

Требования работы устройства в автоматическом режиме обусловливает наличие в конструкции приспособления для обеспечения возвратно-поступательного перемещения подвижного чувствительного элемента в исследуемой среде.The requirements of the operation of the device in automatic mode determines the presence in the design of the device to provide reciprocating movement of the movable sensitive element in the medium under study.

Известно устройство для определения вязкости жидких сред по авторскому свидетельству СССР №1786397, содержащее емкость для пробы исследуемой жидкости с управляемым клапаном, связанным с программным механизмом, чувствительный элемент в виде шарика и регистратор его перемещения, два насоса. Вход первого насоса соединен с напорным патрубком второго, выход первого - с подводящим патрубком емкости для пробы исследуемой жидкости, отводящий патрубок которой соединен с всасывающим патрубком первого насоса. При этом подводящий патрубок емкости для пробы исследуемой жидкости выполнен в виде тройника с установленным внутри отражателем, а на входе емкости для пробы исследуемой жидкости установлен клапан, взаимодействующий с программным механизмом, выполненным в виде приводных кулачков.A device for determining the viscosity of liquid media according to the author's certificate of the USSR No. 1786397, containing a container for sampling the test fluid with a controlled valve associated with a software mechanism, a sensing element in the form of a ball and a recorder for its movement, two pumps. The inlet of the first pump is connected to the discharge pipe of the second, the output of the first to the inlet pipe of the container for the sample of the test fluid, the outlet pipe of which is connected to the suction pipe of the first pump. In this case, the inlet of the container for the sample of the studied liquid is made in the form of a tee with a reflector installed inside, and a valve is installed at the inlet of the container for the sample of the studied liquid, which interacts with the program mechanism made in the form of drive cams.

Недостатком этого устройства является необходимость создания высокого скоростного напора исследуемой жидкости для подъема шарика в исходное положение, который достигается за счет громоздкой конструкции привода.The disadvantage of this device is the need to create a high speed pressure of the test fluid to lift the ball to its original position, which is achieved due to the cumbersome design of the drive.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является техническое решение по патенту Германии №19529722.The closest in its technical essence to the claimed is a technical solution for a German patent No. 19529722.

Устройство содержит измерительный цилиндр с торцевыми отверстиями. Внутри измерительного цилиндра располагается чувствительный элемент, выполненный в виде шарика. В нижней части измерительного цилиндра находится датчик температуры, а по его высоте установлены датчики положения. Датчики положения и температуры подключены на входы программно-вычислительного блока, выход которого подключен к блоку индикации. Торцевые отверстия измерительного цилиндра соединены байпасным измерительным трубопроводом, в котором установлен электрогидроклапан.The device comprises a measuring cylinder with end holes. Inside the measuring cylinder is a sensitive element made in the form of a ball. A temperature sensor is located at the bottom of the measuring cylinder, and position sensors are installed along its height. The position and temperature sensors are connected to the inputs of the software and computing unit, the output of which is connected to the display unit. The end openings of the measuring cylinder are connected by a bypass measuring pipe in which the electrohydro valve is installed.

Недостатком этого технического решения является зависимость результатов измерения от соотношения удельных весов шарика и измеряемой среды, необходимость для разных по удельному весу масел подбирать различные шарики, учитывать изменение удельного веса масла от температуры и времени наработки.The disadvantage of this technical solution is the dependence of the measurement results on the ratio of the specific gravities of the ball and the medium to be measured, the need for different oils to select different balls, take into account the change in the specific gravity of the oil on temperature and operating time.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, направленных на повышение точности, надежности, обеспечение универсальности по отношению к контролируемым средам, сокращение времени измерений, обеспечение автоматизации при минимальных скоростных напорах исследуемой жидкости.The objective of the invention is to expand the functionality of the device, aimed at improving the accuracy, reliability, ensuring versatility with respect to the controlled environment, reducing measurement time, ensuring automation at minimum speed pressure of the investigated fluid.

Это достигается тем, что устройство для определения вязкости жидких сред, содержащее измерительный цилиндр с торцевыми отверстиями, чувствительный элемент, расположенный в измерительном цилиндре, измерительный трубопровод, подключенный к торцевым отверстиям измерительного цилиндра, датчики положения и температуры, установленные по высоте измерительного цилиндра, программно-вычислительный блок, на входы которого подключены выходы датчиков положения и температуры, а к одному из выходов подключен блок индикации, электрогидроклапан, установленный в измерительном трубопроводе, отличается тем, что чувствительный элемент выполнен в виде цилиндра, имеющего коаксиальное отверстие относительно торцевых отверстий измерительного цилиндра, в измерительном трубопроводе установлен гидравлический дроссель, причем гидравлический дроссель и электрогидроклапан расположены с разных сторон измерительного цилиндра, а управляющий вход электрогидроклапана подключен ко второму выходу программно-вычислительного блока.This is achieved by the fact that a device for determining the viscosity of liquid media containing a measuring cylinder with end holes, a sensing element located in the measuring cylinder, a measuring pipe connected to the end holes of the measuring cylinder, position and temperature sensors installed along the height of the measuring cylinder, software a computing unit, the inputs of which are connected to the outputs of the position and temperature sensors, and an indication unit, an electrohydro valve, are connected to one of the outputs installed in the measuring pipeline, characterized in that the sensing element is made in the form of a cylinder having a coaxial hole relative to the end holes of the measuring cylinder, a hydraulic throttle is installed in the measuring pipeline, the hydraulic throttle and the solenoid valve are located on different sides of the measuring cylinder, and the control input of the solenoid valve is connected to the second output of the software unit.

Суть предложения поясняется чертежом, где показана функциональная схема устройства.The essence of the proposal is illustrated in the drawing, which shows a functional diagram of the device.

Устройство для определения вязкости жидких сред содержит металлический измерительный цилиндр 1 с торцевыми отверстиями 2 и 3. С одной стороны измерительного цилиндра 1 установлен дроссель 4, а с другой - электрогидроклапан 5.A device for determining the viscosity of liquid media contains a metal measuring cylinder 1 with end holes 2 and 3. On one side of the measuring cylinder 1, a throttle 4 is installed, and on the other, an electrohydrovalve 5.

По высоте измерительного цилиндра 1 установлены индуктивные датчики 6 и 7 положения и датчик 8 температуры.Along the height of the measuring cylinder 1, inductive sensors 6 and 7 of the position and a temperature sensor 8 are installed.

В измерительном цилиндре 1 расположен чувствительный элемент 9, который выполнен в виде металлического цилиндра с коаксиальным отверстием 10 относительно торцевых отверстий 2 и 3. Для обеспечения ламинарного характера обтекания жидкости при движении чувствительного элемента 9 в процессе измерения его длину принимают, в 20 и более раз превышающую размер условного диаметра отверстия для прохода жидкости, обтекающей чувствительный элемент 9 в процессе измерения. Этот условный диаметр определяется соотношением размеров диаметра Д₁ измерительного цилиндра 1, диаметра Д₂ чувствительного элемента 9 и диаметра Д₃ отверстия 10 чувствительного элемента 9.In the measuring cylinder 1 there is a sensing element 9, which is made in the form of a metal cylinder with a coaxial hole 10 relative to the end holes 2 and 3. To ensure the laminar nature of the flow of fluid during the movement of the sensing element 9 during the measurement, its length is taken, 20 times or more the size of the nominal diameter of the hole for the passage of fluid flowing around the sensitive element 9 during the measurement process. This conditional diameter is determined by the ratio of the diameter diameter D _{1 of the} measuring cylinder 1, diameter D _{2 of the} sensor 9 and diameter D _{3 of the} hole 10 of the sensor 9.

Диаметр коаксиального отверстия 10 в чувствительном элементе 9 выбирается из условия оптимального обеспечения времени измерения и исключения загрязнения отверстия. Большая площадь взаимодействия такого чувствительного элемента с измеряемой средой позволяет использовать для автоматизации минимальный скоростной напор среды.The diameter of the coaxial hole 10 in the sensing element 9 is selected from the condition of optimal provision of measurement time and elimination of contamination of the hole. The large area of interaction of such a sensing element with the medium being measured makes it possible to use the minimum velocity head of the medium for automation.

Обработку сигналов датчиков 6 и 7 положения и датчика 8 температуры, у правление электрогидроклапаном 5 осуществляет программно-вычислительный блок 11. При этом результаты измерения выводятся на табло блока 12 индикации.The processing of the signals of the sensors 6 and 7 of the position and the temperature sensor 8, the control of the electrohydrovalve 5 is carried out by the software and computing unit 11. In this case, the measurement results are displayed on the display unit 12.

Устройство работает следующим образом. Из напорной масляной магистрали двигателя 13 часть потока через гидравлический дроссель 4 по измерительному трубопроводу 14 направляется в измерительный цилиндр 1, поднимает чувствительный элемент 9 в крайнее верхнее положение и через нормально открытый канал электрогидроклапана 5 отводится или на вход насоса 15 или сливается в маслобак 16. При инициации процесса измерения программно-вычислительный блок 11 подает сигнал на закрытие электрогидроклапана 5, который перекрывает поток масла через измерительный цилиндр 1, после чего чувствительный элемент 9 начинает движение вниз. При прохождении верхней кромки подвижного чувствительного элемента 9 мимо верхнего датчика 6 положения последний выдает сигнал логического нуля в программно-вычислительный блок 11, а при прохождении нижней кромки чувствительного элемента 9 мимо нижнего датчика 7 положения последний выдает сигнал логической единицы в программно-вычислительный блок 11, который при этом подает сигнал на открытие электрогидроклапана 5, после чего поток масла поднимает чувствительный элемент 9 в верхнее исходное положение, сохраняемое им до следующего цикла измерения.The device operates as follows. From the oil pressure line of the engine 13, part of the flow through the hydraulic throttle 4 through the measuring pipe 14 is directed to the measuring cylinder 1, raises the sensing element 9 to its highest position and, through the normally open channel of the electrohydrovalve 5, is diverted either to the inlet of the pump 15 or discharged into the oil tank 16. When initiation of the measurement process, the software and computing unit 11 sends a signal to close the electrohydrovalve 5, which blocks the flow of oil through the measuring cylinder 1, after which it is sensitive th element 9 starts to move downwards. When the upper edge of the movable sensing element 9 passes by the upper position sensor 6, the latter gives a logic zero signal to the software and computing unit 11, and when the lower edge of the sensing element 9 passes by the lower position sensor 7, the latter gives a logic unit signal to the software and computing unit 11, which at the same time gives a signal to open the electrohydrovalve 5, after which the oil flow raises the sensing element 9 to its upper initial position, which it maintains until the next cycle and measurements.

Программно-вычислительный блок 11 обрабатывает информацию от датчиков 6 и 7 положения, а также от датчика 8 температуры, после чего выводит значения текущей вязкости на табло блока 12 индикации. В режиме индикации, когда значение измеренной вязкости приводится для известных масел к 100°С, информация от датчика 8 температуры участвует в создании алгоритма приведения.The software and computing unit 11 processes information from the sensors 6 and 7 of the position, as well as from the temperature sensor 8, and then displays the values of the current viscosity on the display unit 12. In the display mode, when the value of the measured viscosity is reduced for known oils to 100 ° C, the information from the temperature sensor 8 is involved in creating the cast algorithm.

Исследования опытного образца устройства показали его надежную работу, обеспечивающую универсальность по отношению к контролируемым средам, сокращение времени и повышение точности измерений.Studies of the prototype device have shown its reliable operation, providing versatility in relation to controlled environments, reducing time and improving measurement accuracy.

Claims

1. A device for determining the viscosity of liquid media, comprising a measuring cylinder with end holes, a sensing element located in the measuring cylinder, a measuring pipe connected to the end holes of the measuring cylinder, position and temperature sensors installed along the height of the measuring cylinder, a software and computing unit, the inputs of which the outputs of the position and temperature sensors are connected, and the display unit, the electro-hydraulic valve installed in the meter, are connected to one of the outputs ln pipeline, characterized in that the sensing element is made in the form of a cylinder having a coaxial hole relative to the end holes of the measuring cylinder, a hydraulic throttle is installed in the measuring pipeline, the hydraulic throttle and the electro-hydraulic valve are located on different sides of the measuring cylinder, and the control input of the electro-hydraulic valve is connected to the second output software and computing unit.

2. The device according to claim 1, characterized in that the sensor has a length of 20 or more times the size of the nominal diameter of the hole for the passage of fluid flowing around the sensor during measurement.