СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ Российский патент 1995 года по МПК G01N11/10 

Описание патента на изобретение RU2051372C1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения динамической вязкости жидкости, например, агрессивных, диэлектрических, электропроводных, ядовитых и других жидкостей.

Известен способ измерения вязкости жидкости, включающий подачу жидкости с постоянным напором в капилляр, измерение перепада давления на входе и выходе капилляра и определение вязкости жидкости по величине перепада давлений, в котором для повышения точности путем увеличения чувствительности к изменению вязкости ньютоновских маловязких жидкостей последовательно с капилляром устанавливают эжектор [1]
Недостатком известного способа является низкая точность измерения вязкости жидких сред.

Известен вискозиметр для непрерывного измерения вязкости движущейся жидкости с подвешенной на упругой нити пластиной и зеркалом, в котором для повышения точности сосуд (труба) с подвешенными на упругой нити пластиной и зеркалом при помощи ответвляющихся трубок соединен с трубопроводом испытываемой жидкости, а пластина закреплена на упругой нити, заключена в коробке, через которую протекает испытываемая жидкость, силой вязкости которой она поворачивается на определенный угол, скручивая нить и поворачивая закрепленное на ней зеркало, световой луч от которого на градуировочной шкале показывает вязкость жидкости [2]
Недостатками известного способа, реализованном в известном устройстве, являются низкая точность измерения вязкости из-за малой чувствительности и низкая надежность работы по внезапным отказам из-за высокой сложности его реализации.

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 в способе измерения вязкости жидкости, включающем прокачивание жидкости через объем, в котором закреплено на упругом подвесе рабочее тело, измерение деформации подвеса, возникающей при движении жидкости, и определение по измеренной величине вязкости жидкости, в качестве рабочего тела используют шарик, упругий подвес выполнен в виде петли из электропроводной резины, заключенной в изоляционную эластичную оболочку, а деформацию подвеса определяют по изменению электрического сопротивления электропроводной резины.

На чертеже показано устройство для реализации способа измерения вязкости жидкости.

Устройство для измерения динамической вязкости жидкости содержит трубу 1, через которую с постоянной скоростью прокачивают жидкость 2, т.е. с постоянным объемным расходом. В трубе 1 на нити 3 из электропроводной резины подвешен шарик 4. Нить 3 состоит из сложенных вдвое жил 5 и 6 из электропроводной резины, которые помещены в изоляционную оболочку 7 из эластичного упругого материала, например из резины или латекса. Между жилами 5 и 6 находится изолирующая прокладка 8, также из эластичного упругого материала. Торец 9 жил 5 и 6 изолирован от шарика 4, например, с помощью прокладки 10. Концы жил 5 и 6 проводниками 11 и 12 соединены со входами омметра 13.

Способ измерения вязкости жидкости заключается в перемещении в жидкости шарика со скоростью ν, или, что то же самое, перемещении жидкости относительно шарика с постоянной скоростью ν. При движении шарика в жидкости на него действует сила трения Fтр, величина которой прямо пропорциональная динамической вязкости жидкости η, радиусу шарика r и скорости шарика относительно жидкости ν и равна
Fтр 6πηrV (1)
Сила трения Fтр, действующая на шарик, растягивает подвес, т.е. нить 3, на которой подвешен шарик. Нить 3 из эластичного упругого материала работает в пределах упругих деформаций, при которых в любой момент времени объем нити остается постоянным. Поэтому при увеличении длины нити в 2 раза от l до 2l поперечное сечение нити уменьшается также в 2 раза от S до S/2, чтобы объем нити V lS остался постоянным. Известно, что сопротивление любого проводника прямо пропорционально его удельному сопротивлению ρ и длине l, обратно пpопорционально поперечному сечению S и равно
R ρl/S (2)
Поэтому с увеличением динамической вязкости жидкости согласно (1) увеличивается действующая на шарик сила трения Fтр, что приводит к увеличению длины нити пропорционально действующей на нее через шарик силы Fтр. Сила трения, действующая на шарик, уравновешивается силой натяжения нити, которая в соответствии с законом Гука равна
Fн K Δl, (3) где К жесткость нити. Δl удлинение нити.

При равенстве сил Fтр Fн шарик пребывает в равновесии в жидкости. Чем больше сила трения Fтр, тем в большей степени удлиняется нить и тем большим становится сопротивление нити R.

Величина сопротивления нити R является мерой динамической вязкости жидкости η. При увеличении динамической вязкости жидкости η по линейному закону согласно формуле (1) увеличивается действующая на шарик сила Fтр, а в соответствии с законом Гука с ростом силы Fн Fтр согласно формуле (3) по линейному закону увеличивается длина нити. При увеличении длины нити в n раз от l до nl для сохранения постоянства объема V const в те же n раз уменьшается поперечное сечение нити S от S до S/n. Поэтому согласно формуле (2) в n2 раз увеличивается сопротивление нити R. Таким образом, сопротивление нити растет квадратично с увеличением вязкости жидкости η, т.е. с ростом вязкости жидкости в 2 раза сопротивление увеличивается в 4 раза, с ростом вязкости в 3 раза сопротивление нити увеличивается в 9 раз, а в общем случае при увеличении динамической вязкости жидкости в n раз сопротивление нити увеличивается в n2 раз. Поэтому предлагаемое устройство при градуировке приводят в однозначное соответствие путем построения квадратичной шкалы для омметра 13, измеряющего сопротивление R нити.

Последовательность операций по измерению динамической вязкости жидкости сводится к следующему.

Перемещают подвешенный на нити из электропроводной резины шарик в жидкости с постоянной скоростью ν, или перемещают жидкость относительно шарика с той же постоянной скоростью ν, измеряют сопротивление нити, на которой подвешен шарик, по величине сопротивления R нити определяют динамическую вязкость жидкости.

Таким образом, в предлагаемом способе в n раз увеличена чувствительность к вязкости по сравнению с известными вискозиметрами, у которых в лучшем случае сигнал изменяется линейно с увеличением вязкости. За счет n-кратного увеличения чувствительности к вязкости ровно в n раз при прочих равных условиях увеличивается точность измерения вязкости. Это главное преимущество предлагаемого способа по сравнению с известными. Предлагаемый способ характеризуется простотой реализации. Здесь не используются сложные и дорогие механизмы для преобразования вязкости в электрический сигнал, не применяются сложные и дорогие приборы типа дифманометров или специальные установки для периодических подъемов шарика и блоков для определения времени падения шарика в жидкости с заданной высоты и так далее. За счет простоты в способе увеличена надежность работы по внезапным отказам. Увеличение точности при одновременном упрощении подтверждает, что в способе преодолено техническое противоречие.

Похожие патенты RU2051372C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ 1992
  • Онищенко А.М.
RU2051371C1
СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ И ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1992
  • Онищенко А.М.
RU2051374C1
СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ И ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1992
  • Онищенко А.М.
RU2069848C1
ПОПЛАВКОВЫЙ ПЛОТНОМЕР 1992
  • Онищенко А.М.
RU2031395C1
ПЛОТНОМЕР 1992
  • Карлеба Б.С.
  • Онищенко А.М.
  • Скрипка В.Л.
RU2031394C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВРАЩЕНИЯ ГОРНЫХ ОБЪЕКТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1993
  • Онищенко А.М.
RU2034145C1
РОТАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР 1992
  • Онищенко А.М.
RU2051373C1
КОЛОКОЛЬНЫЙ ДИФМАНОМЕТР 1992
  • Онищенко А.М.
RU2006017C1
СИЛЬФОННЫЙ ДИФМАНОМЕТР 1992
  • Онищенко А.М.
RU2006012C1
СИЛЬФОННЫЙ МАНОМЕТР 1992
  • Онищенко А.М.
RU2006011C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 051 372 C1

Реферат патента 1995 года СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ

Использование: устройство предназначено для автоматического контроля вязкости жидких сред. Сущность изобретения: способ заключается в прокачивании жидкости через объем, в котором закреплено на упругом подвесе рабочее тело, измерении деформации подвеса, возникающей при движении жидкости, и определении по измеренной величине вязкости жидкости. В качестве рабочего тела используют шарик, а упругий подвес выполнен в виде петли из электропроводной резины, заключенной в изоляционную эластичную оболочку. Деформацию подвеса определяют по изменению электрического сопротивления электропроводной резины. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 051 372 C1

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ, включающий прокачивание жидкости через объем, в котором закреплено на упругом подвесе рабочее тело, измерение деформации подвеса, возникающей при движении жидкости, и определение по измеренной величине вязкости жидкости, отличающийся тем, что в качестве рабочего тела используют шарик, упругий подвес выполнен в виде петли из электропроводной резины, заключенной в изоляционную эластичную оболочку, а деформацию подвеса определяют по изменению электрического сопротивления электропроводной резины.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1995 года RU2051372C1

Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Способ получения ферментативного соуса из бобов сои 1952
  • Курчин К.Л.
  • Цейтлин М.Д.
SU97489A1
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1

RU 2 051 372 C1

Авторы

Онищенко А.М.

Даты

1995-12-27Публикация

1992-09-29Подача