SU1267209A1

SU1267209A1 - Transducer of rotational meter of liquid viscosity

Info

Publication number: SU1267209A1
Application number: SU843727046A
Authority: SU
Inventors: Виктор Николаевич Макаров; Михаил Львович Грузнов; Анатолий Павлович Алешонков; Лев Петрович Грузнов; Евгений Николаевич Ярандайкин
Original assignee: Ивановский Инженерно-Строительный Институт
Priority date: 1984-04-16
Filing date: 1984-04-16
Publication date: 1986-10-30

Abstract

Изобретение относитс к области измерительной техники и может найти применение в составе технических средств автоматизированных систем управлени . Целью изобретени вл етс расширение области применени датчика путем обеспечени возможности измерени плотности жидкости. Датчик содержит электродвигатель 2 и электромагнитную муфту 3. Начинающий вращатьс вал электродвигател 2 приводит одновременно во вращение валы электромагнитной муфты 3, ось 5, а также св занный с нею чувствительный элемент 7, выполненный асимметричным. Снижение угловой скорости вращени определ етс в зкостью жидкости. Поскольку чувствительный элемент выпола s нен асимметричным, то во вращении оси 5 будут наблюдатьс биени , которые С/; с определ ютс плотностью жидкости, 1 ил.The invention relates to the field of measurement technology and can be used as part of the technical means of automated control systems. The aim of the invention is to expand the field of application of the sensor by making it possible to measure the density of a liquid. The sensor contains an electric motor 2 and an electromagnetic clutch 3. A motor 2 that starts a rotating shaft 2 simultaneously rotates the shafts of the electromagnetic clutch 3, the axis 5, and also the sensitive element 7 associated with it, which is asymmetrical. The decrease in the angular velocity of rotation is determined by the viscosity of the fluid. Since the sensing element of s is not asymmetric, then in the rotation of axis 5 there will be beats, which are C /; the density of the fluid is determined, 1 sludge.

Description

Изобретение .относитс к технике измерени параметров жидкостей и касаетс датчиков, служащих дл измере ни плотности и в зкости контролируе мой жидкой среды, -Датчик может быть использован в составе технических средств автоматизированных систем уп равлени технологическими процессами автоматизированных технологических комплексов и локальных систем автоматического управлени и регулировани , Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей путем обеспечени измерени плотности жидкости. На чертеже представлена структурна схема датчика. Датчик содержит программное реле 1 времени, определ ющее ритм вьщачи информации датчиком и управл ющее работой его элементов, электродвигатель 2j разгон ющий вращаюа иес дета ли датчика перед измерением до требуемой скорости, электромагнитную муфту 3, соедин ющую электродвигатель 2 с вращающимис детал ми датчика на врен разгона, отметчик 4 уг ла поворота, выдающий импульс напр жени при каждом повороте оси 5 на заданный угол, на которой закреплены вращающиес детали датчика, маховик 6, запасающий при разгоне необходиму кинетическую энергию дл поддержани вращени оси 5, чувствительный элемент 7р воспринимающий воздействие исследуемой жидкости, по которому оцениваетс ее плотность и в зкость Кроме того, датчик содержит подшипники 8, определ ющие пространственное положение оси 5, и клеевую ко робку (ванну 9, в которой находитс исследуема жидкость 10, Элементы датчика взаимодействуют между собой следующим образом. Первый выход программного реле 1 времени соединен с электрическими входами электродвигател 2 и электромагнитной муфты 3, Второй выход программно го реле 1 времени подключен к входу отметчика 4 угла поворота. Вал элект родвигател 2 кинематически св зан с вxoдны J валом электромагнитной муфты 3, Выходной вал электромагнитной муф ты 3 кинематически св зан с осью 5, Выход отметчика 4 угла поворота подключен к выходу датчика. На.оси .5 закреплены маховик 6 и чувствитЗльный элемент 7, например в в:иде зак091 репленного на спице сферического тела . На маховике 6 или непосредственно на оси 5 нанесены метки, прохожение которых в процессе вращени оси 5 фиксируетс отметчиком 4 угла поворота . Ось 5 закреплена на подшипниках 8j определ ющих ее положение в пространстве. Дл процесса измерени необходимо, чтобы ось 5 располагалась наклонно к горизонтсшьной плоскости, а вращение чувствительного элемента 7 датчика происходило всегда под поверхностью исследуемой .жидкости 10 в клеевой коробке (ванне) 9, Датчик работает следующим образом. Срабатывание программного реле 1 времени происходит через посто нные промежутки времени, определ емые требуемой периодичностью измерени параметров исследуемой жидкости, В первой позиции этого реше напр жение с его первого выхода подает ; на злектродвигатель 2 и на электромагнитную муфту 3, Срабатыва , электромагнитна муфта 3 соедин ет свои входные и выходные валы, и начинающий вращатьс вал электродвигател 2 приводит одновременно во вращение валы электромагнитной муфты 3, ось 5, а также св занные с нею элементы, Через промежуток времени, необходимьш дл разгона оси 5 до достаточной угловой скорости, программное реле 1 времени переходит во вторую позицию, в которой снимаетс напр жение с первого выхода программного реле I времени и по вл етс напр жение на его втором зыходе;, После сн ти напр жени с первого выхода электромагнитна муфта 3 разъедин ет свои входную и выходную оси. Ротор электродвигател 2 и св занна с ниг-i вход нал ось электромагнитной муфты 3 под действием сил трени в подшипниках постепенно замедл ют свое вращение и останавливаютс . Аналогично постепенно снижаетс и углова скорость вращени оси 5 и св занных с нею деталей . Однако снижение ее угловой скорости вращени , в силу р да при-Э н тых мер по устранению вли ни других факторов, определ етс главным образом в зкостью жидкости, в которой происходит движение чувствитель ности элемента 7, При по влении напр жени на втором выходе программного реле J времени включаетс в работу отметчик 4 угла поворота который выдает импульс напр жени на выход датчика при каждом прохождении очередной метки мимо чувствительного элемента отметчика. Дл измерени в зкости исследуемой жидкости необходимо с требуемой точностью измер ть врем (По влени каждото импульса на выходе датчика, что позвол ет судить о в зкости исследуемой жидкости по интенсивности увеличени периода полного оборота оси 5 датчика в процессе измерени .The invention relates to a technique for measuring parameters of liquids and relates to sensors serving to measure the density and viscosity of a controlled liquid medium. The sensor can be used as part of the technical means of automated process control systems of automated technological systems and local systems of automatic control and regulation. The object of the invention is to enhance the functionality by providing a measurement of the density of the liquid. The drawing shows a block diagram of the sensor. The sensor contains a software time relay 1 that determines the rhythm of the sensor information and controls the operation of its elements, the motor 2j accelerates the sensor details before measuring to the required speed, the electromagnetic clutch 3 connecting the motor 2 to the rotating parts of the sensor acceleration, the rotation angle marker 4, giving out a voltage pulse at each rotation of the axis 5 to a predetermined angle on which the rotating parts of the sensor are fixed, the flywheel 6, storing the necessary kinetic energy during acceleration energy to maintain the rotation of the axis 5, the sensitive element 7p the sensing effect of the test liquid, by which its density and viscosity is evaluated. In addition, the sensor contains bearings 8 that determine the spatial position of the axis 5, and the glue box (bath 9, which is under study fluid 10, The sensor elements interact with each other as follows: The first output of the program time relay 1 is connected to the electrical inputs of the electric motor 2 and the electromagnetic clutch 3, The second output of the program relay 1 time connected to the input of the marker 4 angle. The shaft of the electric motor 2 is kinematically connected to the inlet J of the shaft of the electromagnetic clutch 3, the output shaft of the electromagnetic clutch 3 is kinematically connected to the axis 5, the output of the angle gauge 4 is connected to the output of the sensor. On the axle .5, the flywheel 6 and the sensory element 7 are fixed, for example, in c: ide 0909 replicated on a spherical spoke. On the flywheel 6 or directly on the axis 5 marked marks, the passage of which in the process of rotation of the axis 5 is fixed by the marker 4 of the angle of rotation. Axis 5 is fixed on bearings 8j defining its position in space. For the measurement process, it is necessary that the axis 5 is located obliquely to the horizontal plane, and the rotation of the sensitive element 7 of the sensor always takes place under the surface of the liquid 10 under study in the adhesive box (bath) 9, the sensor works as follows. The operation of the program time relay 1 occurs at constant intervals determined by the required frequency of measurement of the parameters of the test liquid. In the first position of this solution, the voltage from its first output supplies; an electric motor 2 and an electromagnetic clutch 3, Triggered, the electromagnetic clutch 3 connects its input and output shafts, and the electric motor 2, which begins to rotate, simultaneously rotates the shafts of the electromagnetic clutch 3, the axis 5, as well as the elements connected with it the time required to accelerate axis 5 to a sufficient angular velocity, the program time relay 1 goes to the second position, in which the voltage is removed from the first output of the program time relay I and the voltage appears on its second position ode ;, After deprotection voltage output from the first electromagnetic clutch 3 is disengaged their input and output axes. The rotor of the electric motor 2 and the input connected to the nig-i axis of the electromagnetic clutch 3 under the action of friction forces in the bearings gradually slow down their rotation and stop. Similarly, the angular velocity of rotation of the axis 5 and the related parts gradually decreases. However, the decrease in its angular velocity of rotation, due to a number of measures taken to eliminate the influence of other factors, is mainly determined by the viscosity of the fluid in which the sensitivity of element 7 moves. Time relay J switches on the rotation angle marker 4, which gives a voltage pulse to the sensor output each time a regular mark passes the sensor's sensitive element. To measure the viscosity of the test fluid, time must be measured with the required accuracy (the occurrence of each pulse at the sensor output, which allows to judge the viscosity of the test fluid by the intensity of the increase in the full rotation period of the sensor axis 5 during the measurement process.

Поскольку в предлагаемом датчике его чувствительный элемент 7 вьшолнен асимметричным, то в том случае, когда его средн плотность отличаетс от плотности исследуемой жидкости, во врапдении оси 5 будут наблюдатьс биени . Если плотность асимметричноЬо чувствительного элемента 7 больше tinoTHOCTH контролируемой жидкости, тогда при снижении ут желенной части чувствительного элемента 7 в процессе вращени его вес будет увеличивать угловую скорость вращени оси 5, И наоборот, при подъеме в процессе вращени ут желенной части чувствительного элемента 7 углова скорость вращени оси 5 снижаетс , поскольку затрачиваетс энерги на подъем. Наличие маховика 6 в определенной мере снижает величину указанных биений, а поэтому его масса должна выбиратьс из конкретных условийSince in the proposed sensor its sensitive element 7 is asymmetrical, in the case when its average density differs from the density of the liquid under study, a beat will be observed in axis 5. If the density of the asymmetrically sensitive element 7 is greater than the tinoTHOCTH of the liquid being monitored, then while reducing the weighted part of the sensitive element 7 during rotation, its weight will increase the angular velocity of rotation of axis 5, and vice versa, if the elevated part of the sensitive element 7 rises during rotation, the angular rotation speed axis 5 is reduced as energy is expended to lift. The presence of the flywheel 6 to a certain extent reduces the magnitude of these beats, and therefore its mass must be chosen from specific conditions

измерени .measurements.

Указанные изменени угловой скорости вращени оси 5, полностью определ ютс плотностью контролируемой жидкости. Поскольку имеетс возможность по времени прохождени меток мимо чувствительного элемента отметчика 4 угла поворота измер ть с требуемой высокой точностью текущие значени угловой скорости вращени оси 5 и ее изменений, то тем самым имеетс возможность по информации предлагаемого датчика измер ть и плотность исследуемой жидкости.These changes in the angular velocity of rotation of axis 5 are completely determined by the density of the fluid being monitored. Since it is possible to measure the current values of the angular velocity of rotation of the axis 5 and its changes with the required high accuracy by the time of passing the marks by the angle sensor of the rotation angle marker 4, thus, according to the information of the proposed sensor, it is possible to measure the density of the test liquid.

Возможен и другой режим работы датчика. В этом случае ось 5 и св занные с нею Элементы не разгон ютс до большей угловой скорости. Чувствительный элемент 7 до перехода программного реле 1 времени в первую позицию находитс в своем нижнем положении под действием собственного веса . При переходе реле в первую позицию электродвигатель 2 через электроPossible and another mode of operation of the sensor. In this case, axis 5 and its associated Elements are not accelerated to a greater angular velocity. The sensing element 7, before the program relay 1 goes to the first position, is in its lower position under the action of its own weight. When the relay goes to the first position, the electric motor 2 through the electric

672094672094

магнитную муфту 3 поворачивает ось 5 на угол, чуть больший или чуть меньший 180, т.е. поднимает его почти на максимальную высоту. После этого , программное реле 1 времени переходит во вторую позицию. Электромагнитна муфта 3 отсоедин ет электродвигатель 2, и начинаетс падение чувствительного элемента 7 (часто с небольшой 0 начальной скоростью), св занное с вращением оси 5. Ускорение вращени оси 5 в процессе падени чувствительного элемента 7 зависит от в зкости исследуемой жидкости, определ ющей .с силу сопротивлени движению, и от плотности контролируемой жидкости, от которой зависит величина силы, вызывающей падение чувствительного элемента 7. В зависимости от в зкости 2Q исследуемой жидкости, соотношени плотностей чувствительного элемента 7 и исследуемой жидкости движение чувствительного элемента 7 носит различающийс характер. При большойв з25 кости исследуемой жидкости, малой плотности чувствительного элемента 7 или при большом угле наклона оси 5 к горизонту происходит медленный поворот оси 5 до состо ни , когда чув- . ствительньш элемент 7 окажетс в сво30 ем нижнем положении. При малой в зкости жидкости и еще большей плотности чувствительного элемента 7 (или малом угле наклона оси 5 к горизонту ось 5 придет в установившеес состо 35 ние после нескольких колебательных движений. В любом режиме движени чувствительного элемента 7, если фиксируютс времена прохождени различных меток мимо чувствительного эле-40 мента отметчика 4 угла поворота, указанной информации вполне достаточно как дл измерени в зкости исследуемой жидкости, так и ее плотности. Поскольку сила, обуславливаема враще5 ние оси 5, измен етс по синусоидальному закону, а сила сопротивлени движению чувствительного элемента 7 со стороны исследуемой жидкости про .порциональна скорости его движени , 0 использу эти две различающиес зависимости можно получить не только два уравнени дл определени двух искомых величин, а значительно больщее их количество. Это позвол ет исполь5 зовать различные статические методы (в частности метод наименьших квадратов ) дл повышени точности измерени . бре тени Формула и 1. Датчик ротационного измерител в зкости жидкостей, содержащий прог-( раммное реле времени, первый выход которого соединен с электрическими входами электродвигател и электромагнитной муфты, а второй выход - с входом отметчика угла поворота, выход которого подключен к выходу датчика , входной вал электромагнитной муфты кинематически соединен с валом электродвигател , а выходной вал - с закрепленной в подшипниках осью, ни 12 09д которой закреплены маховик с метками и погруженный в жидкость чувствителы ный элемент, отличающийс тем, что, с целью расширени функциональных возможностей датчика путем обеспечени возможности измерени плотности жидкости, чувствительньш элемент выполнен с асимметричным относительно оси вращени рйсположением центра т жести. 2, Датчик поп.1,отличающ и и с тем, что чувствительный элемент выполнен в виде шара на спице .the magnetic coupling 3 rotates the axis 5 by an angle slightly greater or slightly smaller 180, i.e. raises it almost to its maximum height. After that, the program time relay 1 goes to the second position. The electromagnetic clutch 3 disconnects the electric motor 2 and the sensing element 7 begins to fall (often with a small initial velocity) associated with the rotation of the axis 5. The acceleration of the rotation of the axis 5 during the fall of the sensitive element 7 depends on the viscosity of the liquid being studied. with the force of resistance to movement, and the density of the controlled fluid, on which the magnitude of the force causing the fall of the sensitive element 7 depends. Depending on the viscosity 2Q of the liquid under study, the ratio of densities is sensitive th element 7 and the test liquid motion sensor 7 is razlichayuschiys character. With a large liquid of the test liquid, a low density of the sensing element 7, or with a large angle of inclination of the axis 5 to the horizon, a slow rotation of the axis 5 occurs to the state where it is sensitive. Body 7 will be in its lower position. With low fluid viscosity and even greater density of the sensing element 7 (or a small angle of inclination of the axis 5 to the horizon, axis 5 will come to a steady state 35 after several oscillatory movements. In any mode of movement of the sensitive element 7, if the times of passage of various marks past the sensitive Element 40 of the angle of rotation of the angle 4, this information is quite sufficient both for measuring the viscosity of the liquid under study and for its density. Because the force caused by the rotation of axis 5 changes according to sinusoidal law, and the resistance to movement of the sensing element 7 from the side of the test fluid is proportional to its velocity, 0 using these two differing dependencies, you can get not only two equations to determine the two desired quantities, but a much larger number of them. various static methods (in particular, the least squares method) to improve measurement accuracy. Formula and 1. The sensor of a rotational viscosity meter for liquids containing a prog- (frame time relay, the first output of which is connected to the electrical inputs of the electric motor and the electromagnetic clutch, and the second output - to the input of the rotation angle marker, the output of which is connected to the output of the rotation angle marker, The input shaft of the electromagnetic clutch is kinematically connected to the motor shaft, and the output shaft - with an axis fixed in bearings, not the 1209d of which are fixed to the flywheel with marks and the sensitive element immersed in the liquid is In order to expand the functionality of the sensor by allowing the density of the liquid to be measured, the sensitive element is designed with an asymmetrical relative to the axis of rotation of the center of gravity. 2, The sensor pop. 1 is different in that ball on the needle.

Claims

Claim.

1. The sensor of a rotary viscosity meter for liquids, containing a programmed timer, the first output of which is connected to the electrical inputs of an electric motor and an electromagnetic coupling, and the second output is connected to the output of the angle indicator, the output of which is connected to the output of the sensor, the input shaft of the electromagnetic coupling is kinematically connected to the shaft electric motor, and the output shaft - with an axis fixed in the bearings, to "

which a flywheel with marks and a sensitive element immersed in the liquid are fixed, characterized in that, in order to expand the functionality of the sensor’s disability by measuring the density of the liquid, the sensitive element is asymmetric with respect to the axis of rotation and the center of gravity is located.

2. Sensor pop. 1, characterized in that the sensitive element is made in the form of a ball on a spoke.