УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ Российский патент 2004 года по МПК G01N11/16 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для бесконтактного пневматического измерения вязкости жидких сред, и может найти применение в системах автоматического контроля и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности.

Известно устройство для измерения вязкости (Авторское свидетельство СССР №600419. Устройство для определения вязкости жидкостей / М.М.Мордасов, В.М.Тютюнник, В.Д.Рязанцев, В.Л.Бараев // Открытия. Изобретения - 1978, №12), содержащее измерительный сосуд с капилляром, измеритель времени истечения, дозирующее устройство, вторичный прибор, при этом измеритель времени истечения выполнен в виде преобразователя силы, вход которого соединен посредством газоподводящей трубки с измерительным сосудом, а выход подключен к соответствующим камерам элементов сравнения, в другие камеры которых подключены задатчики давления, при этом выходы элементов сравнения соединены с входами пневматического триггера, присоединенного своим выходом к входу вторичного прибора и к камере управления пневмореле, в сопла которого поданы давления различного уровня, а выход реле соединен с газоподводящей трубкой измерительного сосуда.

Недостатком такого устройства является наличие контакта с контролируемой жидкостью.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является устройство для измерения вязкости (Авторское свидетельство СССР №1430828. Устройство для измерения вязкости / М.М.Мордасов, В.И.Гализдра, Д.А.Дмитриев // Открытия. Изобретения. - 1988, №38), содержащее струйную трубку, расположенную над поверхностью контролируемой жидкости, измеритель частоты колебаний, в центре торца которого установлена струйная трубка, генератор и измерительную схему, состоящую из последовательно соединенных детектора, фильтра нижних частот, формирователя импульсов и частотомера, при этом измеритель частоты колебаний выполнен в виде двухобкладочного одностороннего емкостного преобразователя, внутренняя обкладка которого заземлена, а внешняя подключена через разделительную емкость к потенциальному выходу генератора и к выходу детектора, причем обкладки одностороннего емкостного преобразователя расположены одна относительно другой с зазором, уменьшающимся к центру.

Недостатком устройства, принятого за прототип, является невозможность измерения высоковязких сред, для которых автоколебательное взаимодействие струи газа с жидкостью не является характерным. Кроме этого на стабильность возникающих автоколебаний поверхности углубления, образованного действием струи газа, влияет однородность контролируемой среды.

Технической задачей изобретения является повышение точности измерений, а также расширение области применения.

Поставленная техническая задача достигается за счет того, что устройство для измерения вязкости, содержащее струйную трубку, вход которой соединен через задатчик давления и манометр с линией питания сжатым воздухом, расположенную над поверхностью контролируемой жидкости, над углублением на поверхности жидкости, которое образуется от вытекающей из струйной трубки струи газа, расположен чувствительный элемент, выход которого соединен с входом измерительной схемы, выход которой подключен к входу блока управления, частотомер, при этом на входе струйной трубки дополнительно установлен генератор пневматических импульсов управляемой частоты, вход которого соединен с блоком управления, а выход подключен к частотомеру.

На фиг.1 представлена схема устройства для измерения вязкости; на фиг.2 приведена амплитудно-частотная характеристика системы “струя газа - жидкость”.

Устройство для измерения вязкости состоит из струйной трубки 1, вход которой соединен с входом 2 пневматического генератора управляемой частоты 3, выход которого подключен к выходу задатчика 4 давления и манометру 5. На поверхности жидкости 6 от действия струи газа, вытекающей из струйной трубки 1, образуется углубление 7. Над углублением 7 расположен чувствительный элемент 8, выход которого соединен с входом измерительной схемы 9. Выход измерительной схемы 9 подключен к входу блока управления 10, выход которого соединен с входом 11 управления пневматического генератора управляемой частоты 3. Выход 2 генератора управляемой частоты 3 соединен с частотомером 12.

Устройство для измерения вязкости работает следующим образом.

Пуск измерительного устройства осуществляется путем подачи сжатого воздуха на вход. В начальный момент времени на выходе генератора управляемой частоты 3 формируется пневматический сигнал в виде струи, скорость газа в которой изменяется по гармоническому закону с минимальной частотой f_min. Струя газа выходит из струйной трубки 1 и набегает на поверхность контролируемой жидкости 6, образуя на последней углубление 7. Объем углубления 7 в начальный момент времени изменяется от V₇=0 до V₇=V_min.

Изменение объема углубления 7 воспринимается чувствительным элементом 8, на его выходе при этом формируется сигнал, огибающая которого пропорциональна этому изменению. Высокочастотное напряжение, модулированное по амплитуде по закону изменения объема углубления 7, поступает на вход измерительной схемы 9. На выходе измерительной схемы выделяется низкочастотная огибающая высокочастотного входного напряжения.

Низкочастотный сигнал поступает на вход блока управления 10, который вырабатывает управляющий сигнал, поступающий на вход 11 генератора управляемой частоты 3, под действием которого производится увеличение частоты колебаний скорости газа в струе.

Увеличение частоты до некоторого значения f₁ не приводит к изменению амплитуды колебаний поверхности углубления 7. Как только частота колебаний газовой струи на выходе генератора 3 станет больше некоторого значения f₁ (фиг.2), амплитуда A_m колебаний поверхности углубления 7 начнет уменьшаться и при частоте f₂ станет минимальной, т.е. А_m→_0.

Блок управления 10 формирует сигнал U₁₀=1 при условии, что амплитуда колебаний поверхности углубления 7 больше или равна заданной амплитуде колебаний А_m≥_{Аm зад. При достижении заданного значения Am зад формируется U10=0, и изменение частоты колебаний газового потока прекращается. Частотомером 12 измеряется частота f при которой Am=Am зад.}

Предложенное устройство для измерения вязкости жидких сред позволяет обеспечить высоконадежный бесконтактный контроль высоковязких сред.

Использование: в системах автоматического контроля и управления технологическими процессами. Сущность: устройство содержит струйную трубку, вход которой соединен через задатчик давления и манометр с линией питания сжатым воздухом, расположенную над поверхностью контролируемой жидкости, над углублением на поверхности жидкости, которое образуется от вытекающей из струйной трубки струи газа, расположен чувствительный элемент, выход которого соединен с входом измерительной схемы, выход которой подключен к входу блока управления, частотомер, причем на входе струйной трубки дополнительно установлен генератор пневматических импульсов управляемой частоты, вход которого соединен с блоком управления, а выход подключен к частотомеру. Технический результат - расширение области применения. 2 ил.

Устройство для измерения вязкости, содержащее струйную трубку, вход которой соединен через задатчик давления и манометр с линией питания сжатым воздухом, расположенную над поверхностью контролируемой жидкости, над углублением на поверхности жидкости, которое образуется от вытекающей из струйной трубки струи газа, расположен чувствительный элемент, выход которого соединен с входом измерительной схемы, выход которой подключен к входу блока управления, частотомер, отличающееся тем, что на входе струйной трубки дополнительно установлен генератор пневматических импульсов управляемой частоты, вход которого соединен с блоком управления, а выход подключен к частотомеру.