УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКИХ СРЕД Российский патент 2004 года по МПК G01N11/12 

Устройство относится к приборам для автоматического измерения вязкости жидкости, в частности, к средствам для автоматического контроля в широком диапазоне температур и давлений параметров жидких масел двигателей внутреннего сгорания.

Как известно, для измерения вязкости жидкости методом падающего тела с приемлемой точностью необходимо обеспечить условия ламинарного обтекания исследуемой жидкостью движущегося чувствительного элемента. Это накладывает определенные требования на конструкцию как подвижного элемента, так и прибора, измеряющего вязкость в целом.

Требования работы устройства в автоматическом режиме обусловливает наличие в конструкции приспособления для обеспечения возвратно-поступательного перемещения подвижного чувствительного элемента в исследуемой среде.

Известно устройство для определения вязкости жидких сред по авторскому свидетельству СССР №1786397, содержащее емкость для пробы исследуемой жидкости с управляемым клапаном, связанным с программным механизмом, чувствительный элемент в виде шарика и регистратор его перемещения, два насоса. Вход первого насоса соединен с напорным патрубком второго, выход первого - с подводящим патрубком емкости для пробы исследуемой жидкости, отводящий патрубок которой соединен с всасывающим патрубком первого насоса. При этом подводящий патрубок емкости для пробы исследуемой жидкости выполнен в виде тройника с установленным внутри отражателем, а на входе емкости для пробы исследуемой жидкости установлен клапан, взаимодействующий с программным механизмом, выполненным в виде приводных кулачков.

Недостатком этого устройства является необходимость создания высокого скоростного напора исследуемой жидкости для подъема шарика в исходное положение, который достигается за счет громоздкой конструкции привода.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является техническое решение по патенту Германии №19529722.

Устройство содержит измерительный цилиндр с торцевыми отверстиями. Внутри измерительного цилиндра располагается чувствительный элемент, выполненный в виде шарика. В нижней части измерительного цилиндра находится датчик температуры, а по его высоте установлены датчики положения. Датчики положения и температуры подключены на входы программно-вычислительного блока, выход которого подключен к блоку индикации. Торцевые отверстия измерительного цилиндра соединены байпасным измерительным трубопроводом, в котором установлен электрогидроклапан.

Недостатком этого технического решения является зависимость результатов измерения от соотношения удельных весов шарика и измеряемой среды, необходимость для разных по удельному весу масел подбирать различные шарики, учитывать изменение удельного веса масла от температуры и времени наработки.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, направленных на повышение точности, надежности, обеспечение универсальности по отношению к контролируемым средам, сокращение времени измерений, обеспечение автоматизации при минимальных скоростных напорах исследуемой жидкости.

Это достигается тем, что устройство для определения вязкости жидких сред, содержащее измерительный цилиндр с торцевыми отверстиями, чувствительный элемент, расположенный в измерительном цилиндре, измерительный трубопровод, подключенный к торцевым отверстиям измерительного цилиндра, датчики положения и температуры, установленные по высоте измерительного цилиндра, программно-вычислительный блок, на входы которого подключены выходы датчиков положения и температуры, а к одному из выходов подключен блок индикации, электрогидроклапан, установленный в измерительном трубопроводе, отличается тем, что чувствительный элемент выполнен в виде цилиндра, имеющего коаксиальное отверстие относительно торцевых отверстий измерительного цилиндра, в измерительном трубопроводе установлен гидравлический дроссель, причем гидравлический дроссель и электрогидроклапан расположены с разных сторон измерительного цилиндра, а управляющий вход электрогидроклапана подключен ко второму выходу программно-вычислительного блока.

Суть предложения поясняется чертежом, где показана функциональная схема устройства.

Устройство для определения вязкости жидких сред содержит металлический измерительный цилиндр 1 с торцевыми отверстиями 2 и 3. С одной стороны измерительного цилиндра 1 установлен дроссель 4, а с другой - электрогидроклапан 5.

По высоте измерительного цилиндра 1 установлены индуктивные датчики 6 и 7 положения и датчик 8 температуры.

В измерительном цилиндре 1 расположен чувствительный элемент 9, который выполнен в виде металлического цилиндра с коаксиальным отверстием 10 относительно торцевых отверстий 2 и 3. Для обеспечения ламинарного характера обтекания жидкости при движении чувствительного элемента 9 в процессе измерения его длину принимают, в 20 и более раз превышающую размер условного диаметра отверстия для прохода жидкости, обтекающей чувствительный элемент 9 в процессе измерения. Этот условный диаметр определяется соотношением размеров диаметра Д₁ измерительного цилиндра 1, диаметра Д₂ чувствительного элемента 9 и диаметра Д₃ отверстия 10 чувствительного элемента 9.

Диаметр коаксиального отверстия 10 в чувствительном элементе 9 выбирается из условия оптимального обеспечения времени измерения и исключения загрязнения отверстия. Большая площадь взаимодействия такого чувствительного элемента с измеряемой средой позволяет использовать для автоматизации минимальный скоростной напор среды.

Обработку сигналов датчиков 6 и 7 положения и датчика 8 температуры, у правление электрогидроклапаном 5 осуществляет программно-вычислительный блок 11. При этом результаты измерения выводятся на табло блока 12 индикации.

Устройство работает следующим образом. Из напорной масляной магистрали двигателя 13 часть потока через гидравлический дроссель 4 по измерительному трубопроводу 14 направляется в измерительный цилиндр 1, поднимает чувствительный элемент 9 в крайнее верхнее положение и через нормально открытый канал электрогидроклапана 5 отводится или на вход насоса 15 или сливается в маслобак 16. При инициации процесса измерения программно-вычислительный блок 11 подает сигнал на закрытие электрогидроклапана 5, который перекрывает поток масла через измерительный цилиндр 1, после чего чувствительный элемент 9 начинает движение вниз. При прохождении верхней кромки подвижного чувствительного элемента 9 мимо верхнего датчика 6 положения последний выдает сигнал логического нуля в программно-вычислительный блок 11, а при прохождении нижней кромки чувствительного элемента 9 мимо нижнего датчика 7 положения последний выдает сигнал логической единицы в программно-вычислительный блок 11, который при этом подает сигнал на открытие электрогидроклапана 5, после чего поток масла поднимает чувствительный элемент 9 в верхнее исходное положение, сохраняемое им до следующего цикла измерения.

Программно-вычислительный блок 11 обрабатывает информацию от датчиков 6 и 7 положения, а также от датчика 8 температуры, после чего выводит значения текущей вязкости на табло блока 12 индикации. В режиме индикации, когда значение измеренной вязкости приводится для известных масел к 100°С, информация от датчика 8 температуры участвует в создании алгоритма приведения.

Исследования опытного образца устройства показали его надежную работу, обеспечивающую универсальность по отношению к контролируемым средам, сокращение времени и повышение точности измерений.

Использование: в средствах для автоматического контроля в широком диапазоне температур и давлений параметров жидких масел двигателей внутреннего сгорания. Сущность: устройство содержит измерительный цилиндр с торцевыми отверстиями, чувствительный элемент, расположенный в измерительном цилиндре, измерительный трубопровод, подключенный к торцевым отверстиям измерительного цилиндра, датчики положения и температуры, установленные по высоте измерительного цилиндра, программно-вычислительный блок, на входы которого подключены выходы датчиков положения и температуры, а к одному из входов подключен блок индикации, электрогидроклапан, установленный в измерительном трубопроводе, причем чувствительный элемент выполнен в виде цилиндра, имеющего коаксиальное отверстие относительно торцевых отверстий измерительного цилиндра, в измерительном трубопроводе установлен гидравлический дроссель. Гидравлический дроссель и электрогидроклапан расположены с разных сторон измерительного цилиндра, а управляющий вход электрогидроклапана подключен ко второму выходу программно-вычислительного блока. Технический результат: повышение точности, надежности, сокращение времени обеспечения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для определения вязкости жидких сред, содержащее измерительный цилиндр с торцевыми отверстиями, чувствительный элемент, расположенный в измерительном цилиндре, измерительный трубопровод, подключенный к торцевым отверстиям измерительного цилиндра, датчики положения и температуры, установленные по высоте измерительного цилиндра, программно-вычислительный блок, на входы которого подключены выходы датчиков положения и температуры, а к одному из выходов подключен блок индикации, электрогидроклапан, установленный в измерительном трубопроводе, отличающееся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде цилиндра, имеющего коаксиальное отверстие относительно торцевых отверстий измерительного цилиндра, в измерительном трубопроводе установлен гидравлический дроссель, причем гидравлический дроссель и электрогидроклапан расположены с разных сторон измерительного цилиндра, а управляющий вход электрогидроклапана подключен ко второму выходу программно-вычислительного блока.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что чувствительный элемент имеет длину, в 20 и более раз превышающую размер условного диаметра отверстия для прохода жидкости, обтекающей чувствительный элемент в процессе измерения.