УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ Российский патент 1995 года по МПК G01N11/08 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, конкретно к средствам автоматического контроля вязкости флотореагентов, тяжелых суспензий, пульп, вспенивателей и других жидких продуктов и может быть использовано на углеобогатительных, железорудных, полиметаллических и других обогатительных фабриках с мокрыми способами обогащения для регулирования процессов обогащения.

Известен вискозиметр, содержащий сосуд постоянного уровня, капилляр, дифманометр и вторичный прибор, который для повышения чувствительности к изменению вязкости ньютоновских маловязких жидкостей дополнительно снабжен эжектором, последовательно соединенным с капилляром [1]
Недостатком известного устройства является низкая точность измерения вязкости из-за влияния изменений температуры контролируемой жидкости.

Известен вискозиметр для жидких сред, содержащий бункер, приемную емкость с поплавком-уровнемером и сливным патрубком, чувствительный элемент, компенсационную схему, измерительное устройство и вторичный прибор, у которого с целью повышения точности чувствительный элемент выполнен в виде эластичного патрубка, концы которого соединены с эластичными патрубками, на одном из которых, нижнем патрубке, установлена на резьбе между двумя неподвижными креплениями шестерня, соединенная через зубчатую передачу, редуктоp, реверсивный двигатель и усилитель с дифференциально-трансформаторным датчиком поплавкового уровнемера [2]
Недостатками известного вискозиметра являются низкая точность измерения вязкости жидкости из-за низкой чувствительности и низкая надежность работы по внезапным отказам из-за наличия сложных и ненадежных шестерен с зубчатой передачей, редуктора, реверсивного двигателя, усилителя и дифференциально-трансформаторного датчика поплавкового типа.

Цель изобретения повышение точности измерения вязкости за счет увеличения чувствительности при одновременном повышении надежности работы по внезапным отказам за счет упрощения.

Цель достигается тем, что устройство для измерения вязкости жидкости, содержащее эластичный патрубок и измерительный прибор, дополнительно содержит насос, механически соединенный с термостатом, расположенным между насосом и эластичным патрубком, выполненным в виде капилляра из электропроводного материала, причем концы его электрически соединены с измерительным прибором, в качестве которого использован омметр. Капилляр выполнен из электропроводной резины.

На чертеже показана функциональная схема устройства для измерения вязкости жидкости.

Устройство для измерения вязкости жидкости содержит эластичный патрубок 1 и измерительный прибор 2.

Устройство для измерения вязкости жидкости дополнительно содержит насос 3, механически соединенный с термостатом 4, расположенным между насосом 3 и эластичным патрубком 1, выполненным в виде капилляра из электропроводного материала, причем концы его электрически соединены с измерительным прибором 2, в качестве которого использован омметр. Капилляр 1 выполнен из электропроводной резины. Насос 3 прокачивает жидкость 5 через капилляр 1. Концы капилляра 1 проводниками 6 и 7 соединены со входами омметра 2. Шестеренчатый насос 3 приводится в действие синхронным двигателем 8.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Синхронный двигатель 8 приводит в действие шестеренчатый насос 3, который прокачивает жидкость 5 через термостат 4, где жидкость стабилизируется по температуре, и далее через капилляр 1.

При истечении жидкости через капилляр 1 на внутренние стенки капилляра по направлению движения жидкости сверху вниз будет действовать сила внутреннего трения F_тр, прямо пропорциональная площади внутренней поверхности капилляра S, динамической вязкости контролируемой жидкости η и относительной скорости жидкости ν, а также обратно пропорциональная диаметру отверстия капилляра d
F_тp η S ν /d (1)
Под действием этой силы F_тр капилляр 1 удлиняется. В процессе удлинения капилляра уменьшается его поперечное сечение: уменьшается внутренний диаметр капилляра и уменьшается его толщина стенки. Капилляр в устройстве работает в пределах упругих деформаций, когда в любой момент времени остается постоянным объем материала, из которого изготовлен капилляр. Из-за уменьшения внутреннего диаметра капилляра пропорционально увеличивается сила F_тр и происходит дополнительное удлинение капилляра. Например, если вязкость жидкости увеличивается в 2 раза от η до 2η, то длина капилляра увеличивается уже в 4 раза от l до 4l. Так как капилляр работает в пределах упругих деформаций, то с увеличением длины капилляра в 4 раза в те же 4 раза уменьшается поперечное сечение трубки капилляра от С до С/4. Известно, что сопротивление любого проводника прямо пропорционально его длине, которая у капилляра стала 4l, и удельному сопротивлению проводника ρ и обратно пропорционально поперечному сечению проводника, которое для капилляра стало равным С/4. В результате двухкратного увеличения вязкости жидкости, таким образом, сопротивление трубки капилляра увеличилось уже в 16 раз (в 4 раза за счет увеличения длины в 4 раза и еще в 4 раза за счет уменьшения сечения трубки капилляра в те же 4 раза).

Концы капилляра 1 соединены со входами омметра 2, который в любой момент времени показывает сопротивление капилляра. Сопротивление капилляра R равно
R ρl/c (2)
Например, если динамическая вязкость жидкости η увеличивается в 3 раза, то длина капилляра увеличивается уже в 9 раз и его поперечное сечение уменьшается также в 9 раз и в результате согласно формуле (2) сопротивление трубки капилляра увеличивается в 81 раз. Таким образом, сопротивление трубки капилляра с ростом вязкости жидкости увеличивается пропорционально четвертой степени вязкости.

Если в классических капиллярных вискозиметрах в лучшем случае при двухкратном увеличении динамической вязкости сигнал увеличивается также в 2 раза, то в предлагаемом устройстве сигнал увеличивается уже в 16 раз, т.е. чувствительность к вязкости увеличивается в 8 раз. При увеличении вязкости жидкости в 3 раза чувствительность предлагаемого устройства по сравнению с известными вискозиметрами увеличивается уже 27 раз. Пропорционально увеличению чувствительности при прочих равных условиях увеличивается и точность измерения вязкости. Столь резкого повышения чувствительности и точности контроля вязкости не обеспечивает ни один из известных способов измерения вязкости.

Кроме того предлагаемое устройство обладает повышенной надежностью работы за счет упрощения и снижение его стоимости.

Резкое повышение точности при одновременном упрощении свидетельствует о преодолении в устройстве технического противоречия, т.е. обеспечение повышения точности при одновременном упрощении.

Использование: устройство предназначено для автоматического контроля вязкости жидких сред. Сущность изобретения: устройство содержит насос, механически соединенный с термостатом. Термостат соединен с эластичным патрубком, выполненным в виде капилляра из электропроводного материала. Концы капилляра соединены с измерительным прибором, в качестве которого использован омметр. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ, содержащее эластичный патрубок и измерительный прибор, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит насос, механически соединенный с термостатом, расположенным между насосом и эластичным патрубком, выполненным в виде капилляра из электропроводного материала, причем концы его электрически соединены с измерительным прибором, в качестве которого использован омметр. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что капилляр выполнен из электропроводной резины.