СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ Российский патент 2003 года по МПК G01N11/00 

Изобретение относится к способам измерения вязкости жидкостей, которые находят применение в химической и лакокрасочной отраслях промышленности.

Известен способ измерения кинематической вязкости жидких сред, согласно которому создают в исследуемой среде упругие волны, фиксируют сдвиг и амплитуду упругих волн, по величине которых судят о вязкости жидкости (А.с. 265549, СССР, МКИ G 01 N 11/08. Способ измерения кинематической вязкости жидких сред. /И.Ф. Чуприн. Опубл. 09.03.70. Бюл. 10). Недостатком указанного способа является необходимость контактного воздействия на жидкость.

Известен способ определения вязкости упруговязкой среды путем воздействия на нее колебаний, причем равномерно подают среду в жесткую форму, подвергают форму гармоническим колебаниям с заданным режимом вибрации, измеряют максимальное динамическое давление на дно формы и высоту столба среды, при котором это давление появляется (А.с. 347034, СССР, МКИ G 01 N 11/00. Способ определения вязкости упруговязкой среды. /Х. А. Лапсиньш. Опубл. 10.07.92. Бюл. 24). Недостатком указанного способа является необходимость контактного воздействия на жидкость.

За прототип выбран способ измерения вязкости жидкости путем воздействия газовой струей на жидкость с образованием углубления на ее поверхности, измеряют изменения размеров углубления путем измерения частоты автоколебаний углубления, изменяют частоту автоколебаний углубления на постоянную величину путем изменения давления подаваемой струи газа и по этому изменению определяют вязкость исследуемой жидкости (А.с. 492787, СССР, МКИ G 01 N 11/08. Способ измерения вязкости жидкости по ее колебаниям. /М.М. Мордасов, Ю.С. Шаталов. Опубл. 25.11.75. Бюл. 43).

Такие признаки прототипа, как воздействие газовой струи на жидкость с образованием углубления на ее поверхности, измерение изменения размеров углубления, по которым судят об измеряемом параметре, совпадают с существенными признаками заявляемого способа.

Согласно способу, выбранному за прототип, возможно проводить измерения вязкости только тех жидкостей, которые имеют температуру, сравнимую с температурой окружающей среды. При исследовании жидкости (например, расплав металла), имеющей температуру значительно большую, чем окружающая среда, происходит понижение температуры поверхностного слоя и, как следствие, изменение структуры поверхностного слоя, что не позволяет измерить вязкость жидкости. Таким образом, недостатком прототипа является довольно узкая область использования способа.

Технической задачей является расширение области использования способа при контроле свойств жидкости, т.е. возможность использовать способ для контроля вязкости жидкости, имеющей температуру, значительно более высокую, чем окружающая среда.

Данная техническая задача решается тем, что воздействуют газовой струей на жидкость с образованием углубления на ее поверхности, измеряют изменения размеров углубления, по которым судят об измеряемом параметре, смешивают горючее и окислитель в газообразном виде, воспламеняют газовую смесь и формируют газовую струю с заданными кинетическими свойствами из воспламененной газовой смеси и газообразного разбавителя.

Смешение горючего и окислителя в газообразном виде и воспламенение газовой смеси позволяют подавать к поверхности исследуемой жидкости количество тепла, необходимое для поддержания температуры поверхности на первоначальном уровне.

Формирование газовой струи из воспламененной смеси и газообразного разбавителя позволяет подавать на поверхность жидкости газовую струю с заданным расходом.

Таким образом, формируется газовая струя с наперед заданными кинетическими свойствами (количество теплоты, подводимой газовой струей к поверхности жидкости, расход газовой струи).

Технический результат при осуществлении всех указанных признаков выражается в распространении способа на новый класс жидкостей - на расплавы металлов, сплавов, солей, полимеров. Расширение области применения способа обусловлено тем, что газовая струя, сформированная из воспламененной газовой смеси и газообразного разбавителя, не только создает углубление в поверхности жидкости, но и сообщает поверхности жидкости определенное количества тепла, позволяющее поддерживать необходимую температуру поверхности.

На чертеже изображено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит три трубопровода 1, 2, 3 с установленными на них клапанами 4, 5, 6. В трубопровод 1 подается горючее (Г), в трубопровод 2 подается окислитель (О), а в трубопровод 3 - газообразный разбавитель (Р). Трубопроводы 1 и 2 соединены со смесителем 7, а трубопровод 3 соединен с формирователем газовой струи 8. Датчик 9 располагается над углублением 10 в поверхности жидкости. Выход датчика 9 соединен с входом вторичного прибора 11. Соответствующие выходы блока управления 12 соединены с исполнительными механизмами клапанов 4, 5 и 6.

Устройство работает следующим образом. Блок управления 12 по команде оператора выдает управляющие сигналы, согласно которым клапаны 4, 5 и 6 приоткрываются на требуемую величину. По трубопроводам 1 и 2 в смеситель 7 поступают горючее Г и окислитель О в газообразном состоянии. Газовую смесь воспламеняют с помощью запальника (на фигуре не показан).

По трубопроводу 3 подается газообразный разбавитель, в качестве которого можно использовать азот или другой инертный газ. В формирователе 8 формируется газовая струя с заданными кинетическими свойствами. При понижении температуры поверхности исследуемой жидкости по команде оператора блок управления 12 вырабатывает сигнал на клапаны 4 и 5 на увеличение расходов горючего и окислителя по трубопроводам соответственно 1 и 2. Поэтому увеличивается количество теплоты, подводимой к поверхности жидкости, температура которой соответственно поднимается до заданной величины.

При этом блок управления 12 вырабатывает сигнал на клапан 6, чтобы уменьшить расход газовой струи, поступающей в углубление 10 до требуемой величины.

При использовании горючего и окислителя в жидком виде предварительно необходимо перевести их в газообразный вид.

Датчик 9 воспринимает изменения размеров углубления 10 поверхности жидкости и передает сигнал на вход вторичного прибора 11, который по изменению размеров углубления вычисляет искомую вязкость жидкости.

Возможны два варианта работы конструкции датчика 9. Согласно первому варианту датчик 9 воспринимает частоту автоколебаний углубления поверхности жидкости. По второму варианту датчик 9 воспринимает скорость перемещения поверхностного слоя жидкости.

Предлагаемый способ позволяет достаточно просто проводить в автоматическом режиме неоднократные измерения одной и той же жидкости при постоянной температуре поверхности и постоянном расходе газовой струи. Это позволяет исключить случайную составляющую ошибки измерения.

Использование: в химической и лакокрасочной промышленностях. Сущность: в способе воздействуют газовой струей на жидкость с образованием углубления на ее поверхности, измеряют изменения размеров углубления, по которым судят об измеряемом параметре, смешивают горючее и окислитель в газообразном виде, воспламеняют газовую смесь и формируют газовую струю с заданными кинетическими свойствами из воспламененной газовой смеси и газообразного разбавителя. Технический результат: расширение области использования способа при контроле свойств жидкости. 1 ил.

Способ измерения вязкости жидкости, согласно которому воздействуют газовой струей на жидкость с образованием углубления на ее поверхности, измеряют изменения размеров углубления, по которым судят об измеряемом параметре, отличающийся тем, что смешивают горючее и окислитель в газообразном виде, воспламеняют газовую смесь и формируют газовую струю с заданными кинетическими свойствами из воспламененной газовой смеси и газообразного разбавителя.