SU526805A1 - Капилл рный вискозиметр - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к устройствам дл  измерени  реологических характеристик жидких сред.

Известен капилл рный вискозиметр 1, содержащий термостатируюш,.ий сосуд, внутри которого находитс  кориус, образованный трем  расположенными друг над другом станками, в«утренние объемы которых поделены сильфонами, предназначевными дл  измерени  перепадов давлени , на внешние и внутренние полости, измерительный капилл р , компенсационный ка:пилл р, насос-дозатор и иреобразователь. Внутренние полости верхнего и среднего стаканое соединены компенсационным капилл ром, внутренние полости верхнего и нил него стаканов соединены измерительным капилл ром. При этом торец верхнего сильфо-на через компенсациониый сильфон соедине} со штоком магнитного датчика , управл ющего преобразователем. Испытуема  жидкость проходит по капилл рам и впутрениим полост м, а виешние полости стаканов и камера, в которой установлен магнитный датчик, соединены между собой и заполнены силиконовой жидкостью.

Ввиду того, что во внутренних полост х сильфонов присутствует воздух,  вл ющийс  посредником в передаче давлени  между испытуемой жидкостью и сильфОНОм, имеет место повышенна  инерцнониость передающей

системы и пониженна  точность измерении вискозиметра. Это происходит потому, что воздух обладает сжимаемостью, и мгновенна  передача изменени  давлени  от испытуемой жидкости при переменах значени  ее в зкости к силиконовой жидкости через сильфон и иаоборот невозможна. Вискозиметр включен в систему автоматического регулировани  процессов непрерывного производства, и его запаздывание в этом приводит К уменьшению точности регулировани  и ухудшению качества продукции, так как требует увеличени  допустимого интервала изменени  в зкости испытываемой жидкости. В процессе работы часть воздуха может выходить вместе с током испытуемой жидкости или вытесн тьс  ее парами , посто нна  вискозиметра мен етс , растет погрешность. Кроме того, усложн етс  эксплуатаци , так как необходима нежелательна  в непрерывном процессе периодическа  тарировка вискозиметра.

Известен также дроссельный вискозиметр 2, содержащий входной и выходной штуцера , верхний и нижний блоки мембранных коробок , соединенных между собой трубкой, в которой иомещен шток, соедин ющий жесткие центры мембран между собой и с конта ктными угольными преобразовател ми. Испытуема  жидкость насосом с посто нной подачей прокачиваетс  через прибор и, проход 

в межмембранном пространстве, создает на кольцевом дросселе, образованном трубкой и штоком, перепад давлепп , завис щий от ее в зкости. Перепад давлени  фиксируетс  мембранами и передаетс  через шток на угольные контакты, .включенные в смежиые плечи моста.

Жестка  св зь двух мембран дл  получени  улавливаемого сигнала разности давлеипй испытуемой жидкости на них требует точной настройки, завис ш,ей «ак от жесткости мембран, так и от рабочей длины дроссел . Выпускаемые промышленностью мембраны имеют относительно большую жесткость, и при их использовании требуетс  больша  длина дроссел , что зиачительно увеличивает габариты прибора. KpOiMe того, применение электропреобразовател  затрудп ет использование дроссельного вискозиметра во взрывои пожароопасных производствах химической п нефт ной промышленности.

Известен капилл рный вискозиметр 3, состо щий из термостатируюшего сосуда, внутри Которого размеш,ены мембранный узел из двух измерительных мембран, измерительный капилл р, компенсационный капилл р, насоса-дозатора и преобразовател .

Он содержит две камеры, образованные мембранами и соединенные измерительным капилл ром. Мембраны св заны штоками с сердечниками дифференциальных трансформаторов , выполн ющих роль преобразовател .

С помощью мембран измер етс  перепад давлени  испытуемой жидкости. Деформации мембран передаютс  через штоки на сердечники дифференциальных трансформаторов,  вл ющихс  преобразовател ми ;механического сигнала. При движении сердечников на выходе каждого трансформатора мен етс  напр жение . Включенные В противофазе оба трансформатора образуют систему, на выходе которой .возникает суммарное значение напр жени , пропорциональное измер емому перепаду давлени , а следовательно, и изменению в зкости .испытуемой жидкости.

Така  система выдает искаженный суммарный сигнал по сравнению с действительным значением перепада давлени  на капилл ре, так как погрешности накладываютс  в процессе передачи сигнала от двух мембран двум  .имеющими трен.ие о направл ющие штоками к двум преобразовател м, имеющим, как и любое измерительное или фиксирующее устройство , ОБОИ погрешности.

В систему дистанционной передачи сигнала изменени  величины в зкости испытуемой жидкости вискозиметров вход т преобразователи , превращающие механические регистрируемые перемещени  чувствительных элементов в пневматический или электрический сигналы, уже могущие быть переданными на большие рассто ни .

Цель изобретени -повышение точности измерений.

Это достигаетс  тем, что в мембранный узел .предлагаемого впскозилетра введе}1а треть  суммирующа  мембрана, образующа  полость, св за-нную компенсацио.нным и измерительным капилл рами с полост ми, образованными измерительными мембранами, и соединенна  с сильфонным гидравлическим усилителем, передающим сигнал величины измерени  в зкости испытуемой жидкости на преобразователь.

Па чертеже изображен предлагаемый капилл рный .вискозиметр, разрез.

В термостатирующем сосуде 1 с крышкой 2 установлен корпус мембранного узла, состо ший из фланцев 3, 4, 5. Между фланцами 3 и 4 закреплена измерительна  мембрана 6, между фланцами 4 и 5-измерительна  мембрана 7. Между фланцем 5 и крышкой 2 закреплена суммируюша  мембрана 8. Полость 9, образованна  мембраной 7, соединена с полостью 10, образованной мембраной 8, компенсационным капилл ром 11. Измерительный капилл р 12 соедин ет полость 10 с полостью 13, образованной мембраной 6. По .полост м 9, 10 и 13 .пропускаетс  испытуема  жидкость. Полости 14 .и 15 заполнены силиконовой жидкостью и соединены трубкой 16 так, что образуетс  маслосистема, св зываюша  мембраны 6, 7 и 8 через сильфонный усилитель в единый измерительный блок.

К внеш.ней поверхности крышки 2 жестко прикреплен стакан 17, в котором находитс  сильфон 18, св занный со штоком 19. Посредством последнего усиленный .механический сигнал преобразуетс  в унифицированный пневматический сигнал преобразователем 20. Полость 21 стакана 17 входит в маслосистему гидроусилител  сигнала. Сильфой 22 жестко св зан с суммирующей мембраной, котора  С.ВОИМ перемещением измен ет объем сильфона 22, вследствие чего сильфон 18 раст гиваетс .

В крышке 2 имеетс  канал 23, по которому испытуема  жидкость поступает в щестеренчатый насос 24 с приводом 25.

По трубе 26 испытуема  жидкость подаетс  в полость 9, образованную измерительной мембраной 7. Отводна  трубка 27 выводит испытуемую жидкость после замера ее в зкости на утилизацию.

В предлагаемом вискозиметре введение третьей суммирующей .мембраны позвол ет уменьшить погреш.ность в измерении в зкости испытуемой жидкости.

Треть  суммируюша  мембрана прерывает известный измерительный капилл р и устанавливаетс  между измерительными мембранами , создава  известный эффект применени  компенсационного и измерительного капилл ров . Причем отношение длины компенсационного капилл ра к длине измерительного должна составл ть 1:2.

Таким образом, введенна  мембрана, одновременно измер   перепад давлени  с .одной из измерительных мембран на компенсационном капилл ре, а с другой па измерительном, суммирует значени  перепадов и выдает суммарный сигнал, пропорциональный изменению в зкости -испытуемой жидкости. Система силиконовой жидкости, котора  св зывает все три мембраны, не имеет люфтов и трущихс  деталей, поэтому суммирующа  мембраиа выдает сигнал без искажений, который далее через усилитель передаетс  только одним щтоком на один преобразователь. Все это повыщает точность измерений предлагаемого вискозиметра по сравнению с ирототииом.

Вискозиметр работает следующим образом.

Испытуема  жидкость по каналу 23 поступает в щестеренчатый насос 24, который по трубе 26 равномерно подает ее в полость 9 измерительной мембраны 7.

В сочетании измерительна  мембрана 7 и суммирующа  мембрана 8 измер ют потерю давлени  испытуемой жидкости на компенсационном капилл ре II, по которому испытуема  жидкость переходит в полость 10 мел1браны 8. Помимо этого та же суммирующа  мембрана 8 совместно с измерительной мембраной 6 фиксирзет перепад давлени  испытуемой жидкости па измерительном капилл ре 12, по которому она далее перемещаетс  -в полость 13 мембраны 6.

Поскольку длина компенсационного капилл ра составл ет /-к 50, а длина измерительного Li,100d, то суммирующа  мембрана деформируетс  на величину Д/г, фиксиру  перепад давлени , равный ДР, на участке L . При этом деформаци  суммирующей мембраны пр мо пропорциональна величине ДЯ, т. е. Д/г /С1Д/, где /Ci - коэффициент нропорциональности.

Эффективна  в зкость определ етс  отнощением (где т--цапр жение сдвига; 1)

V-скорость сдвига).

Напр жение сдвига определ етс  по перепаду давлени  па единице длины капилл ра при установи-вщемс  ламинарном потоке жидкости , скорость сдвига-по диаметру капилл ра и расходу через пего. Та)чим образом, при прочих равных услови х эффективпа  в зкость испытуемой жидкости пропорциональна деформации -мсмбраьы 8

11 /С2А/г,

где / 2-коэффициент нропорциональноети, учитывающий дл1ииу и диаметр Капилл ров 11 и 12, расход испытуемой жидкости н коэффициент /Сь

Деформаци  мембраны 8 через сильфон 22, жидкость усилител , наход щуюс  в полости

21 и залИВаемую через горловину 28, сильфон 18 и щтск 19 передаетс  на заслонку сонла преобразовател  20 и преобразуетс  в пневмоспгнал .

Окончательна  формула дл  онределени  в зкости жидкости принимает вид

f B-pi,

где В - посто нна  прибора; pi - выходной нневмоснгнал.

Мен   диаметры капилл ров 11 и 12, можно получить разные пределы измерени  в зкости .

Вискозиметр .может быть укреплен на резервуаре с испытуемой жидкостью, например на реакторе.

Сравнив предлагаемый вискозиметр с рассматриваемым прототипом, можно сделать вывод, что первый точнее, так как имеет один выход механического сигнала и, следовательно , один нреобразователь, а последний два В1,:хода н два преобразовател , суммарна  погрешность которых выше. Предлагаемый вискозИМетр по сравненню с рассматриваемыми аналогами имеет большую точность измерений и более экономичен (дает большой эконо:- .гический эффект за счет улучшенн  качества продукции и экономии сырь ).

Примененное в предлагаемом вискозиметре сочетание суммирующей мембраны с известьым сильфонкым гидроусилителем позвол ет увеличить диапазон перемещени  датчика , нодающего сигнал изменени  величины в зкости испытуемой жидкости на преобразователь .

Claims (3)

1.Авт. св. .Ко 396642, кл. G 01N 11/04.

2.Авт. св. Л 151863, кл. G 01N 11/08.

3.Авт. св. № 312539, кл. G 01N 11/08.

П