Вискозиметр Советский патент 1985 года по МПК G01N11/08 

Изобретение относится к измерите ной технике, в частности к устройствам для 1 змерения вязкости технологических жидкостей 5 применяемых iB химической и нефтехимической промьиилениости. Известен вискозиметр, содержащий стабилизатор расхода, капилляр переменной длины в виде винтового канала, образованного винтовой парой - цилиндром и плунжером, компенсационн.ую схему управления длиной капилляра, выходной преобразователь с вторичным прибором lj . Наиболее близок к изобрет,ению вискозиметр, содержащий стаби.ттизатор расхода, капилляр переменной длины, выполненный в трубки с соосно расположеиньм п ней с возмож ностью осевогС) переме1цсния стержнем причем стержень связан с ког-тенсади онной схемой управлення длиной капилляра, которая образована подпружиненным сильфоном, (здин тореп. кото рого соеди ен со стержнем ZJ , Однако данный вискозиметр преобразует вязкость исследуемой среды в аналоговьп сигнал, иропорциональньп перемещению стержня в трубке, и не позволяет получать временной сигнал Кроме того, он имеет низкую надежность измерений из-за переменных значений сил трения, возникающих между стеркпем и трубкой в результа те незначите: ьных отклонений трубки от вертикального г(оложения при производственных вибрап.иях и при попадании твердых включений в зазор меж ду трубкой и стержнем и т.п. Цель изобретения - преобразование вязкости в интервал времени и повышение надежност - измерений. Пос.тавле1 ная цель достигается тем, что в вискоз1 метр, содержащий стабилизатор расхода, каггилляр пере менной длины, выполненны в виде тр ки с соосно расположенный в Heii с возможкостьо осевого перемещения стержнем, причем стерлчень связан с компенсационной схемой упт авления длиной капилляра, которая образована подпруж1шенг;ым первым сильЬоном, первьш торец которого соединен со стержнем, дополнительно введен преобразователь перемещениястержня, выполненный в виде двух камер, сооб щающихся между собой золотниковым клапаном, золотник которого на штоке, выполненном в виде трубы, соединяющей В1гутреннюк1 полость первого сил1)фона и первую камеру преобразователя перемеи|,ения через гшевматический дроссель, причем эта камера совместно со торьпч подпружиненным сильфоном, один Topeji, которого жестко закреплен на стенке зтой камеры, образуют внешнюю его полость, которая соединена с измерителем интервала времени и через другой дроссель с источником воздуха, при этом внутренняя полость второго сильфона и вторая камера преобразователя перемещения сооби1ены с атмосферой, а подвижный торец второго сильфона соединен посредство - штока, проходящего через сальн11ко}зое уплотнение, со вторым торцоь nepBOio сильфона, помещенного в камеру, в которую через стабилизатор расхода подается исследуемая среда и котс1рая отделена от первой камеры преобразователя перемещения сальниковым уплотнением и сообщена с капилляром. На чертеже приведена принципиальная схема вискозиметра. I Вискозиметр состоит из камеры, разделенной на три полости 1, 2 и 3. Полости 2 и 3 разделены ме}к;ху собой сальниковым уплотнени ем q через которое проходит 1ЧТОК, ВМ;|ОЛНе1 1.ЫЙ в виде трубки 5. Полости I и 2 о-тлелечы друг от друга к.иапаном 6 с золотHiiKOM 7, закрепле(1ным на BopxiieM торце трубки 5 и о/:новремснно гер - етично закрывающим этот торег, трубки. Трубка 5 соединена с одним торц.ом сильфона 8 и с подвижным торцом подГ1руж1гкек ного сильфона 9. (мльфон 8 подпружинен пружиной 10, стягивающей его торцы. Полость 1 и внутренняя полость c Льфoнa 9 сооб1,аютс;я с атмосферой. Полость 2, обр; зую1цая совместно с сильфоком 9 его полость, соединена с измерителем ин;ервала времени 11 и через дроссель 12 с линией сжатого воздуха, а также через пневматически пр(к:сель 13, установле} ный в с в.чутренней полостью сильфона 8. Сильфон 8 совместно с полостью 3 образуют его внешнюю полость, куда через стабилизатор расхода 14 подается исследуемая среда. К нижнему торцу сильфона 8 присоединен стержень 15, который помещен к трубку 16 и об11азует с ней кольцевой канал. Через этот канал протекает исследуемая жидкость (сре да) из полости 3. Этот канал образу ет капилляр переменной длины. Устройство работает следующим образом. Полость 2 через дроссель 12 запол няется сжатым воздухом, к торый чере пневматический др рссель 13 в трубке 5 поступает во внутреннюю полость сильфона 8. При этом давление возду ха в полости 2 растет быстрее, чем во внутренней полости сильфона 8. Давление воздуха в сильфоне 8 растягивает пружину 10 и перемещает стержень 15 в трубке 16, увеличивая длину капилляра. Одновременно давление воздуха в полости 2 сжимает сильфон 9 и из-за этого перемещает трубку 5 , Клапан 6 плотнее закрывается з лотником 7. Давление сжатого воздух продолжает расти в полости 2 и во внутренней полости сильфона 8, При этом контролируемая среда поступает из стабилизатора расхода в полость 3, образующую совместно с сильфоном 8 его внешикно полость. Контролирз-емая среда движется стационарно в кольцевом пространстве между трубой 16 и стержнем 15. Во внешней полости сильфона 8 развивается давленге, гфопорциональное вязкости среды и длине капилляра. При определенном давлен1га сжатото воздуха во внутренней полости сильфона В архимедова сила выталкивания и сила от давления в полости 3, обусловленная вязкостным t CTe4eHHeM контролируемой среды через капилляр, становится больше суммарного веса сильфона 8 с трубкой 5 и золотником 7, а также силы, действующей со стороны сильфона 9. В этом случае трубка 5 начинает приподниматься. Это приводит к открытию кольцевого отверстия в клапане 6 золотником 7 и стравлива п- ю воздуха из полости 2. При этом сила, действующая со стороны сильфона 9, уменъшается, что способствует еще большему открытию клапана 6 и уменьшению давления в полости 2. Воздух из внутренней полости сильфона 8 начинает стравливаться через пневматический дроссель 13 и клапан 6 в атмосферу, Сильфон 8 сжимается и стержень 15 в трубке 16 уменьшает длину капилляра. Вследствие этого уменьшается дав ление в полости 3 из-за уменьшения сил вязкостного трения, а также уменьшается архимедова сила выталки-( вания сильфона 8 из-за уменьшения его объема. В определенный момент клапан 6 закрывается золотником 7 и- давление в полости 2- и во внутренней полости сильфона 9 начинает вновь возрастать. Таким образом, процесс увеличения давления в полости 2 повторяется. В установившемся peжIiмe в полости 2 наблюдаются циклические изменения давления. Частота изменения этого давления пропорциональна вязкости контролируемой среды. При изменении вязкости контролируемой среды, например ее уменьшении, также уменьшается сила вязкостного трения в капилляре, образованном стержнем 15 и трубкой 16. Это приводит к тому, что для достижения равновесия указанных вьшге сил стержню 15 необходимо переместиться в трубке 16 так, чтобы увеличилась длина капилляра, а следовательно, восстановштось прежнее заданное значепие силы вязкостного трения. При этом давление контролируемой среды в полости 3 принимает заданное значение, а давление сжатого воздуха во внутренней полости сильфона 8 увеличивается. Для достижения нового состояния равновесия время, в течение которого сильфон 8 заполняется че11еэ дроссель 13 слчатым воздухом, увеличивается. Увеличивается также время истечения сжатого воздуха из сшгьфона 8 через дроссель 13 и клапан 6 в атмосферу. Поэтому частота изменения давления в полости 2 уменьшаетс51 пропорционально уменьшению вязкости контролируемой среды. Измеритель 11 интервала времени может нзнерять либо длительность наблюде:гия максго-шльного, либо мишмального давления в полости 2, или частоту изменения давления в этой полости, или время, в течение которого давление изменяется заданное число раз. Этот измеритель градуируется в единицах вязкости. Диапазон намерения вЯзкости и чувствительность определяются весом сильфона 8 к его пачальн.м объемом. Начало шкалы прибора выставляется изменением жесткости сильфона 9, а конец шкалы - изменением жесткости S , пружины 10 сильфона 8 и изменением проводимости дросселя 13, В вискозиметре происходит преобразование вязкости в интервал времени из-за построения его по схеме пневматического генератора, частота следования импульсов с которого пропорциональна вязкости контролируемой среды. Надежность измерений повышается из-за использования вынужденных перемещений стержня 15 относительно трубки 16 под действием сил давления сжатого воздуха от внешнего источника энергии во внешней полости сильфона 9 и внутренней полости силь фона 8, Эти силы значительно больше сил трения и поэтому изменение зна,.чений сил трения в процессе эксплу05атации прибора не влияет на его работоспособность. Работа вискозиметра происходит по принципу компенсации усилий, обеспечивающему при относительной простоте реализ; ции вискозиметра достаточно высокую надежность и точность преобразования вязкости в интервал времени. Предлагаемьш вискозиметр имеет цифровой выход и может найти применение в цифровых системах контроля и управления, напрт-iep в хш- ической и нефтехимической промышленности, а такл;е в лабораторной практике, при этом повышается надежяость, а вследствие этого -- топюсть измерений в гтроизводственных условиях.

BHCKOSmiETP, содержащий стабилизатор расхода, капилляр переменной длины, выполненньй в виде трубки с соосно расположенным в ней с возможностью осевого перемещения стержнем, причем стержень связан с компенсационной схемой управления длиной капилляра, которая образована подпружиненным первым сильфоном, первый торец которого соединен со стержнем, отличающийся тем, что, с целью преобразования вязкости в интервал времени и повышения надежности измерений, в него дополнительно введен преобразователь перемещения стержня, выпол 1ер1ный в виде двух камер, сообщающихся меходу собой золотниковьм клапаном, золотник которого размещен на ттоке, выполненном в виде трубы, соединяющей внутреннюю полость первого сильфона и первую камеру преобразователя перемещения через пневматический дроссель причем эта камера совместно с вторым подпружиненным сильфоном, один торец которого жестко закреплен на стенке этой камеры, образуют внешнюю его полость, которая соединена с измерителем интервала времени и через другой дроссель с источником сжатого воздуха, при этом внутренняя полость второго сильфона и вторая камера лкшя преобразователя перемещения сообщены toBfa с атмосферой, а подвижный торец второго сильфона соединен посредством штока, проходящего через сальниковое уплотнение, с вторым торцом первого сильфона, помещенного в камеру, в коKnnij. торую через стабилизатор расхода по«Znx дается исследуемая среда и которая отдеяеиа от первой камеры цреобразоBa-r-ej/я перемещения сальниковым уплотнением и сообщена с капилляром.