RU2420726C1

RU2420726C1 - Device for analysis of liquid medium viscosity

Info

Publication number: RU2420726C1
Application number: RU2010115113/28A
Authority: RU
Inventors: Александр Дмитриевич Миронов (RU); Александр Дмитриевич Миронов; Дмитрий Николаевич Михайлаки (RU); Дмитрий Николаевич Михайлаки; Николай Иванович Васильев (RU); Николай Иванович Васильев
Original assignee: Дмитрий Николаевич Михайлаки
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2011-06-10

Abstract

FIELD: machine building. ^ SUBSTANCE: device for analysis of liquid medium viscosity consists of measuring cylinder with end orifices. Also, the device consists of a movable sensor element made in form of a cylinder with a coaxial orifice. The element is installed in the measuring cylinder. Additionally, the device consists of a measuring pipeline, and of sensors of position and temperature arranged by height of the measuring cylinder. The device is equipped with a programme-computing unit to inputs of which there are connected outputs of the sensors of position and temperature. An indication unit and a controlled electro-hydro valve tied with the measuring pipeline are connected to one of the outputs of the programme-computing unit. An electro-magnet with a hollow core, hydraulically tied with the measuring pipeline, is rigidly mounted outside on an end upper part of the measuring cylinder. A lower part of the hollow core is located in an internal cavity of the measuring cylinder coaxially with the sensor element. The electro-magnet is connected with the output of the programme-computing unit; its another output is coupled with the input of the electro-hydro-valve positioned in the lower end part of the measuring cylinder. ^ EFFECT: increased accuracy of measurement due to avoiding effects of dynamic phenomena occurring in measured medium during automatic elements operation. ^ 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 сред, работающих в том или ином качестве в различных механизмах.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 media operating in one capacity or another in various mechanisms.

Как известно, для измерения вязкости жидкости методом падающего тела необходимо обеспечить следующие условия:As you know, to measure the viscosity of a liquid by the falling body method, it is necessary to provide the following conditions:

1. Ламинарность обтекания исследуемой жидкостью движущегося чувствительного элемента.1. Laminar flow around the test fluid of a moving sensing element.

2. Четкость регистрации прохождения чувствительным элементом реперных сечений.2. Clarity of registration of the passage of the sensitive element of reference sections.

3. Обеспечение отсутствия динамических возмущений измеряемой среды, появляющихся при работе элементов автоматики (работа электрогидронасоса).3. Ensuring the absence of dynamic disturbances of the measured medium that appear during the operation of automation elements (operation of the electric pump).

Эти условия накладывают определенные требования как к элементам устройства, так и к устройству прибора, измеряющего вязкость в целом. Требование работы устройства в автоматическом режиме обуславливает наличие в конструкции приспособления для обеспечения возвратно-поступательного перемещения подвижного чувствительного элемента в исследуемой среде.These conditions impose certain requirements both on the elements of the device and on the device of the device measuring the viscosity as a whole. The requirement that the device operates in automatic mode determines the presence in the design of a device to provide reciprocating movement of a movable sensitive element in the medium under study.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является техническое решение по патенту РФ №2239813.The closest in its technical essence to the claimed is a technical solution according to the patent of the Russian Federation No. 2239813.

Известное устройство содержит 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, к которому подключены выходы датчиков положения и температуры, электрогидроклапан, установленный в измерительном трубопроводе и управляемый программно-вычислительным блоком, что позволяет автоматизировать процесс измерения, причем чувствительный элемент выполнен в виде цилиндра, имеющего коаксиальное отверстие относительно торцевых отверстий измерительного цилиндра. Выбранные параметры чувствительного элемента обеспечивают ламинарность обтекания исследуемой жидкости.The known device comprises 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 to which the outputs of the position sensors are connected and temperature, an electrohydro valve installed in the measuring pipeline and controlled by a software and computing unit, which allows omatizirovat measurement process, wherein the sensor element is formed as a cylinder having a bore coaxial with respect to the end openings of the measuring cylinder. The selected parameters of the sensing element ensure the laminarity of the flow around the test fluid.

Недостатком известного технического решения является невозможность исключить влияние на результаты измерений динамических колебательных явлений в столбе измеряемой жидкости, отсекаемой электроклапаном в процессе измерения.A disadvantage of the known technical solution is the inability to exclude the influence on the measurement results of dynamic oscillatory phenomena in the column of the measured fluid, cut off by the solenoid valve during the measurement process.

Техническим результатом заявляемого устройства является повышение точности измерения путем исключения влияния динамических явлений, возникающих в измеряемой среде при работе элементов автоматики.The technical result of the claimed device is to increase the measurement accuracy by eliminating the influence of dynamic phenomena that occur in the measured medium during the operation of automation elements.

Это достигается тем, что устройство для определения вязкости жидких сред, содержащее измерительный цилиндр с торцевыми отверстиями, подвижный чувствительный элемент, выполненный в виде цилиндра с коаксиальным отверстием и расположенный в измерительном цилиндре, измерительный трубопровод, 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, а также связанный с измерительным трубопроводом управляемый электрогидроклапан, ОТЛИЧАЕТСЯ ТЕМ, что на торцевой верхней части измерительного цилиндра снаружи жестко установлен электромагнит с полым сердечником, гидравлически связанным с измерительным трубопроводом, причем нижняя часть полого сердечника конструктивно расположена во внутренней полости измерительного цилиндра соосно с чувствительным элементом, при этом электромагнит соединен с выходом программно-вычислительного блока, другой выход которого подключен к входу электрогидроклапана, установленного в нижней торцевой части измерительного цилиндра.This is achieved by the fact that a device for determining the viscosity of liquid media containing a measuring cylinder with end holes, a movable sensing element made in the form of a cylinder with a coaxial hole and located in the measuring cylinder, a measuring pipeline, position and temperature sensors installed along the height of the measuring cylinder, a software and computing unit, the inputs of which are connected to the outputs of the position and temperature sensors, and an indication unit is connected to one of the outputs, as well as connected a controllable electrohydro valve with a measuring pipeline, DIFFERENT THERE is that an electromagnet with a hollow core hydraulically connected to the measuring pipe is rigidly mounted on the front upper part of the measuring cylinder, the lower part of the hollow core being structurally located in the inner cavity of the measuring cylinder coaxially with the sensing element, while connected to the output of the software and computing unit, the other output of which is connected to the input of the electrohydro valve, tanovlenii in the lower end portion of the measuring cylinder.

Суть заявляемого технического решения поясняется чертежом.The essence of the claimed technical solution is illustrated by the drawing.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для определения вязкости жидких сред.The drawing shows a functional diagram of a device for determining the viscosity of liquid media.

Устройство содержит металлический измерительный цилиндр 1 с торцевыми отверстиями, подвижный чувствительный элемент 2, выполненный в виде металлического цилиндра с коаксиальным отверстием, измерительный трубопровод 3, индуктивные датчики положения 4 и 5 и температуры 6, которые установлены по высоте измерительного цилиндра 1.The device comprises a metal measuring cylinder 1 with end holes, a movable sensing element 2, made in the form of a metal cylinder with a coaxial hole, a measuring pipe 3, inductive sensors 4 and 5 and temperature 6, which are installed along the height of the measuring cylinder 1.

На торцевой верхней части измерительного цилиндра 1 снаружи жестко установлен электромагнит 7 с полым сердечником, гидравлически связанным с измерительным трубопроводом 3. Нижняя часть полого сердечника электромагнита 7 конструктивно расположена во внутренней полости измерительного цилиндра 1 соосно с чувствительным элементом 2. В нижней торцевой части измерительного цилиндра 1 установлен управляемый электрогидроклапан 8, связанный с измерительным трубопроводом 3. Обработку сигналов датчиков 4 и 5 положения и датчика 6 температуры, а также управление электрогидроклапаном 8 и электромагнитом 7 осуществляет программно-вычислительный блок 9, к которому подключены вышеуказанные устройства 4, 5, 6, 7 и 8. Результаты измерения выводятся на информационное табло блока 10 индикации. В устройстве для определения вязкости жидких сред предусмотрены также насосный механизм 11 и сливной бак 12.An electromagnet 7 with a hollow core hydraulically connected to the measuring pipe 3 is rigidly mounted on the end upper part of the measuring cylinder 1 from the outside. The lower part of the hollow core of the electromagnet 7 is structurally located in the inner cavity of the measuring cylinder 1 coaxially with the sensing element 2. In the lower end part of the measuring cylinder 1 a controlled electrohydrovalve 8 is installed, connected to the measuring pipeline 3. Signal processing of the position sensors 4 and 5 and the temperature sensor 6, and the electrohydrovalve 8 and the electromagnet 7 are controlled by a software and computing unit 9, to which the above devices 4, 5, 6, 7, and 8 are connected. The measurement results are displayed on the information board of the display unit 10. The device for determining the viscosity of liquid media also provides a pumping mechanism 11 and a drain tank 12.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Из напорной магистрали исследуемой жидкости часть потока через электрогидроклапан 8 направляется в измерительный цилиндр 1, поднимает подвижный чувствительный элемент 2 в крайнее верхнее положение, при этом подвижный чувствительный элемент 2 своей торцевой поверхностью упирается в торец полого сердечника электромагнита 7. Поток измеряемой жидкости через полый сердечник электромагнита 7 и измерительный трубопровод 3 отводится или на вход насосного механизма 11 или сливается в бак 12. При инициации процесса измерения программно-вычислительный блок 9 подает сигнал на закрытие электрогидроклапана 8 и сигнал определенной длительности на включение электромагнита 7, при этом чувствительный элемент 2 притягивается к сердечнику электромагнита 7. Электрогидроклапан 8 перекрывает поток жидкости через измерительный цилиндр 1, но подвижный чувствительный элемент 2 начнет движение к датчикам положения 4 и 5 только после снятия программно-вычислительным блоком 9 сигнала на включение электромагнита 7. Длительность этого сигнала определяется временем успокоения жидкой среды, находящейся в измерительном цилиндре 1. После снятия сигнала с электромагнита 7 подвижный чувствительный элемент 2 начинает движение вниз и, проходя мимо датчиков положения 4 и 5, формирует сигнал, пропорциональный вязкости, в блоке 9. Блок 9 формирует сигнал на отключение электрогидроклапана 8, после чего поток жидкости поднимает чувствительный элемент 2 в верхнее исходное положение, сохраняемое до следующего цикла измерения. Программно-вычислительный блок 9 обрабатывает информацию от датчиков положения 4 и 5, а также от датчика 6 температуры, после чего выводит значение текущей температуры и вязкости на информационное табло блока 10 индикации.From the pressure manifold of the fluid under investigation, part of the flow through the electrohydrovalve 8 is directed to the measuring cylinder 1, raises the movable sensing element 2 to its highest position, while the movable sensing element 2 abuts against the end face of the hollow core of the electromagnet 7. The flow of the measured fluid through the hollow core of the electromagnet 7 and the measuring pipe 3 is diverted either to the input of the pump mechanism 11 or discharged into the tank 12. When initiating the measurement process, the software-calculator The 9th block sends a signal to close the solenoid valve 8 and a signal of a certain duration to turn on the solenoid 7, while the sensor 2 is attracted to the core of the solenoid 7. The solenoid valve 8 blocks the fluid flow through the measuring cylinder 1, but the movable sensor 2 starts moving to the position sensors 4 and 5 only after the signal to turn on the electromagnet 7 is removed by the software-computing unit 9. The duration of this signal is determined by the time of calming of the liquid medium located I am in the measuring cylinder 1. After taking the signal from the electromagnet 7, the movable sensing element 2 starts to move down and, passing the position sensors 4 and 5, generates a signal proportional to the viscosity in block 9. Block 9 generates a signal to turn off the electrohydro valve 8, after which the fluid flow raises the sensing element 2 in the upper initial position, maintained until the next measurement cycle. The software-computing unit 9 processes the information from the position sensors 4 and 5, as well as from the temperature sensor 6, after which it displays the value of the current temperature and viscosity on the information board of the display unit 10.

Исследования опытного образца устройства показали его надежную работу, повышение точности измерений за счет исключения влияния динамических возмущений измеряемой среды при работе элементов автоматики.Studies of the prototype device showed its reliable operation, improving the accuracy of measurements by eliminating the influence of dynamic disturbances of the medium being measured during the operation of automation elements.

Claims

A device for determining the viscosity of liquid media containing a measuring cylinder with end holes, a movable sensing element made in the form of a cylinder with a coaxial hole and located in the measuring cylinder, a measuring pipeline, position and temperature sensors installed along the height of the measuring cylinder, a software and computing unit, at the inputs of which the outputs of the position and temperature sensors are connected, and an indication unit is connected to one of the outputs, as well as connected to the measuring tube a controlled electro-hydraulic valve, characterized in that an electromagnet with a hollow core hydraulically connected to the measuring pipeline is rigidly mounted on the end upper part of the measuring cylinder, the lower part of the hollow core being structurally located in the inner cavity of the measuring cylinder coaxially with the sensing element, while the electromagnet is connected to the output of the software and computing unit, the other output of which is connected to the input of the electrohydrovalve installed in the lower end of the measuring cylinder.