Устройство для измерения вязкости жидких сред Советский патент 1985 года по МПК G01N11/00 

«в

7

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКИХ СРЕД, содержащее чувствительный элемент, соединительное устройство и преобразователь, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, чувствительный элемент выполнен в виде продольной гибкой пластины, а соединительное устройство помещено в защитный кожух, в нижней части которого соосно выполнены два отверстия с герметично закрепленными в них мембранами, сочленяющими гибкую пластину с соединительным устройством, причем одна из мембран защищена экраном.

со со сд

Изобретение относится к области измерения свойств жидкостей в потоке, в частности, их вязкости, и может найти применение в химической, строительной, нефтехимической пищевой и других отраслях промышленности.

Известно устройство для измерения характеристики течения жидких-сред, содержащее чувствительный элемент, выполненный в форме трапецеидальной пластины, соединительное устройство, помещенное в защитный кожух, открытый в нижней частив месте сочленения соединительного устройства с чувствительным элементом и преобразователь 1.

Недостатком этого устройства является невысокая точность при измерении вязкости инкрустирующих жидких сред, обусловленная тем, что твердые частицы, осаждаясь на поверхности чувствительного элемента и соединительного устройства, изменяют их вес и площадь поверхности, что приводит к искажению показаний устройства, т.е. к- повышению погрешностей измерений. Кроме того, для данного устройства характерно влияние динамического напора и плотности жидкой среды на его показания.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения вязкости жидких дисперсных сред, содержащее чувствительный элемент,, выполненный в форме двух усеченных конусов, скрепленных основаниями, соединительное устройство и преобразователь 2.

Однако и данному устройству присущи описанные недостатки. Кроме того, в этом устройстве изменение удельного веса жидкой среды также оказывают существенное влияние на показания вязкости, так как при этом изменяется выталкивающая сила, действующая на чувствительный элемент. Погрешность измерений для известного устройства составляет около 25%Целью изобретения является повыщение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения вязкости жидких сред, сдержащем чувствительный элемент, соединительное устройство и преобразователь, чувствительный элемент выполнен в виде продольной гибкой пластины, а соединительное устройство помещено в защитный кожух, в нижней части которого соосно выполнены два отверстия с герметично закрепленными в них мембранами, сочленяющими продольную гибкую пластину с соединительным устройством, причем одна из мембран защищена экраном.

На чертеже схематически изображено устройство для измерения параметров сред.

Устройство состоит из чувствительного элемента 1, выполненного в виде продольной металлической гибкой пластины толщиной

0,1 мм или же неметаллической пластины, например, выполненной из фторопласта толщиной 0,5-1,0 мм. Чувствительный элемент 1 сочленен с соединительным устройством 2

посредством соосно расположенных мембран 3, размещенных в соосно выполненных отверстиях 4 в нижней части защитного кожуха 5, в которой помещено соединительное устройство 2, упруго закрепленное с помощью гофрированной мембраны 6 и соединительное с преобразователем 7, в качестве которого может быть использовано устройство компенсации механических усилий, например, используемое в преобразователях ГСП. Первая по направлению движения жидкой среды мембрана защищена экраном 8.

Устройство работает следующим образом.

Чувствительный эле.мент 1, выполненный

в виде продольной гибкой пластины, соверщает постоянные колебания под воздействием потока жидкой инкрустирующей среды, вязкость которой измеряют. Это препятствует налипанию на его поверхности твердых частиц - инкрустации. Жидкая среда, двигаясь, обтекает чувствительный элемент 1, вызывает горизонтальное усилие, пропорциональное вязкости жидкой среды. усилие передают соединительному устройству 2 сочленяющие мембраны 3. герметично размещенные в отверстиях 4 защитного кожуха 5.

Вертикальные усилия, возникающие при изменении выталкивающих сил (при изме-нении плотности среды) и действующие на чувствительный элемент 1, гасят соединительные мембраны 3, что предотвращает

передачу этих усилий на сеоидинительное устройство 2, это исключает их влияние на показания вязкости. Соосное расположение мембран 3 также взаимно уничтожает влияние изменений статического давления потока. Защитный кожух 5 и защитный экран 8, а также малая площадь поперечного сечения чувствительного элемента 1 исключает влияние изменения скорости движения жидкой среды на показания вязкости. Горизонтальное усилие, пропорциональное вязкости жидкой среды передают посредством соединительного устройства 2, упруго закрепленного с помощью гофрированной мембраны 6, выполняющей роль щарнира, преобразователю 7, который преобразует это

усилие в сигнал РВЫХВыполнение чувствительного элемента в виде продольной гибкой пластины обеспечивает его колебания под воздействием движущегося потока жидкой среды, что позволяет исключить налипание (инкрустацию) твердых частиц на его поверхности, а следовательно, исключить изменение их веса и площади поверхности, которые приводят к искажению показаний вязкости.

Помещение соединительного устройства в герметичный защитный кожух позволяет исключить налипание на нем твердых частиц (инкрустацию) и изолировать его от воздействия жидкой контролируемой среды, что исключает влияние скорости, а также влияние динамического напора на показания вязкости.

Сочленение чувствительного элемента с соединительным устройством посредством соосно установленных мембран позволяет исключить вертикальное перемещение чувствительного элемента под воздействием выталкивающей силы, а таекже влияние давления на показания вязкости.

То что одна из мембран, а именно мембрана, установленная по ходу потока жидкой среды, защищена экраном, позволяет исключить влияние на эту мембрану воздействия динамического напора.

Таким образом, алгоритм функционирования устройства можно представить в виде

J 0,8+ 0,2 -f ,8-f 0,2.

П vi П о 1 П о fi

где 9ьр1-текущее значение вязкости и усилия на чувствительном элементе; Д%;ДК -предел измерения вязкости и усилия (разность максимального и минимального значений вязкости

или усилия на чувствительный

элемент).

Пример. Для известкового молока средняя вязкость составляет 10 сП, поверхность чувствительного элемента равна 246 см, усилие, возникающее от трения известкового молока, составляет 20 г. Устройство настроено на измерении усилия О-30 г. Для предела измерения вязкости О-15 сП выходной сигнал равен

РВЫХ 0,728 кгс/см

При изменении вязкости в сторону увеличения на 10%, т.е. она изменяется от 10 до 11 сП, происходит изменение усилия на чувствительном элементе на 10%, т.е. оно увеличивается от 20 до 22 г, а выходной сигнал станет равным

РВЫХ 0,79 кгс/см.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения выраженную относительной погрещностью, до 3% против 25% у известного устройства, которая рассчитывалась для одной и той же жидкой среды - известкового молока с учетом силы трения известкового молока о поверхность чувствительных элементов.