Пневматический вибрационный вискозиметр Советский патент 1985 года по МПК G01N11/16 

Изобреуение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения вязкости технологических жидкостей, применяемых в химической и неАтепереоабатывающей промьщшенности. Известен вибрационный вискозиметр, состоящий из генератора колебаний,чув ствительного элемента,погружаемого в измеряемую, жидкость, и измерителя параметров колебаний, причем генератор колебаний соединен с чувствитель ным элементом упругим стержнем,а чувствительный элемент таким же образом соединен с измерителем параметров колебаний {IJ . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является пневматический вибрационный вискозиметр, содержащий гдаоекуго пластину, закрепленную на одном конце стержня и помещенную в контролируемой жидкости между двумя неподвижными плоскими стенками, генератор вынужденных колебаний и измерительную схему 2J . Недостатком известного устройства является низкая точность, обусловленная нестабильностью коэффициента преобразования измерительной схемы. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в цневматический вибрационный вискозиметр, содержащий плоскую пластину, закрепленную на одном конце стержня и помещенную в контролируемой жидкости между двумя неподвиж ньми плоскими стешсами, генератор, вынужденных колебаний и измерительную схему, измерительная схема выполнена в виде измерителя интервала времени, а генератор вынужденных колебаний образован подпружиненным силйоном, первый торец котороге соединен с другим концом стержня, а также двумя камерами, сообщающимися между собой через золотниковы клапан, золотник которого размещен на штоке, вьшолненном в виде трубы, соединяющей внутреннюю полость первого сильфона и первую камеру 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, а через другой пневматический дроссель - с источником сжатого воздуха, при этом внутренняя полость второго сильфона и вторая камера сообщаются с атмосферой, а подвижный торец второго сильфона соединен при помоу(и штока с вторым торцом Первого сильфона, причем плоская пластина частично погружена в контролируемую жидкость. На чертеже показана принципиальная схема пневматического вибрационного вис.козиметра. Устройство состоит из камер 1 и 2, которые отделены друг от друга клапаном 3с золотником 4, закрепленHbiM на верхнем. торце трубки 5 и одновременно герметично закрываюищм этот торец. Трубка 5, выполняющая функции штока, соединена с одним торцом первого подпружиненного сильфона бис подвижньм торцом подпружиненного второго сильфона 7. Камера 1 и внутренняя полость второго сильфона 7 сообщаются с атмосферой. Камера 2, образующая совместно с вторьш сильфоном 7 его внешнюю полость, соединена с измерителем 8 интервала времени и через дроссель 9 с линией сжатого воздуха, а также через пневматический дроссель 10, устанЪвленный в трубке 5, с внутренней полостью первого сильфона 6. Второй торец первого сильфона 6 через стержень 11 соединен с плоской пластиной 12. Эта пластина колеблется в контролируемой жидкости между двзтя неподвижньгми плоскими стенками 13 и 14, Причем Плоская пластина 12 частично погружена в контролируемую жидкость. Устройство работает следующим образом. Камера 2 через пневматический дроссель 9 заполняется сжатым воздухом, который через пневматический дроссель 10 в трубке 5 поступает во внутреннюю полость сильфона 6. При этом давление воздуха в камере 2 растет быстрее, чем во внутренней полости, сильфона 6, оно сжижает сильфон 7 и перемещает трубку 5 вниз. Клапан 3 плотнее закрывается золотником 4. Давление сжатого воздуха продолжает расти в камере 2 и во внутренней полости сильфона 6, ко- торый оно растягивает, затем перемещает стержень 1-1 с плоской пласти ной 12, увеличивая глубину погружения последней в контролируемую жидкость. По мере погружения плоской пластины 12 в контро.гтируемую жидкость увеличивается сила вязкостног трения увеличения геометричес ких размеров части плоской пластины равномерно движущейся в этой жидкости. При определенном погружении плоской пластины 12 в жидкость сила вязкостного трения становится больше силы, действзтощей со стороны сил фона 7, В этом случае трубка 5 на чинает перемещаться вверх. Это прив дит к открытию кольцевого отверстия в клапане 3 золотником 4 и стравливанию воздуха из камеры 2. При этом сила, действующая на трубку 5 со сторрны сильфона 7, уменьшается, чт способствует еще большему открытию клапана 3 и стравливанию давления сжатого- воздуха из камеры 2. При этом воздух из внутренней полости сильфона 6 начинает стравливаться через пневматический дроссель 10 и клапан 3 в атмосферу. Сильфон 6 сжимается и через стержень 11 начин ет вытягивать плоскую пластину 12 из контролируемой жидкости. Сила вязкостного трения меняет направление своего действия на трубку 5. Вследствие этого клапан 3 закрывается золотником 4 и давление в камере 2 и во внутренней полости силь фона 6 вновь начинает возрастать. В установившемся режиме в камере 2 наблюдаются циклические изменения давления. Частота изменения этого давления пропорциональна вязкости контролируемой жидкости. При этом также глубина погружения плоской пластины t2 в контролируемую жидКОСТЬ пропорциональна ее вязкости: чем меньше вязкость, тем больше глубина погружения. . При изменении вязкости контролируемой жидкости, например, ее умень тении дяя достижения равновесия указанных Bbmie сил, плоская пластина 12 перемещается глубже.в контрол руемую жидкость. Для достижения нового состояния равновесия время, в течение которого сильфон 6 заполняется через пневматический дроссель 10 сжатым воздухом, увеличивается. Увеличивается также время истечения сжатого воздуха из сильфона 6 через дроссель 10 и клапан 3 в атмосферу. Поэтому частота изменения давления в камере 2 уменьшается пропорционально уменьшению вязкости контролируемой жидкости. Измеритель 8 интервала времени измеряет или длительность наблюдения максимального, либо минимального давления в камере 2, или частоту изменения давления в этой камере, или время, в течение которого давление изменится заданное число раз. Этот измеритель градуируется в единицах вязкости. Диапазон измерения вязкости изменяется путем выбора геометрических размеров плоской пластины 12. Прибор может измерять вязкость в диапазоне от 20 сП до 100-4000 П. Теоретический верхний предел измерения может доходить до 5-10 П. В предлагаемом устройстве происходит преобразование вязкости во временной сигнал, отличающийся повьш1енной помехозащищенностью. Работа прибора происходит по принципу компенсации усилий, обеспечивающему при относительной простоте реализации устройства повьш1енную точность измерения вязкости. При этом вискозиметр построен по схеме пневматического гег нератора, в котором изменение вязкости контролируемой жидкости непосредственно влияет на частоту следования импульсов давления сжатого воздуха с него за счет применения принципа уравновешивающего преобразования, причем применена инерционная (гибкая) положительная обратная.связь, параметры которой определяются вязкостью контролируемой жидкости. Все это в совокупности обеспечивает по- вьш1ение точности измерения вязкости по сравнению с известным устройством в 1,5 раза. Устройство является низкочастотным (0,5-30 Гц), что очень важно для применения прибора при измерении вязкости высокомолекулярных соединений, так как чем меньше частота колебаний, тем ближе значения вязкости, полученные при динамических и статических измерениях. lio сравненрпо с базовым объектом вискозиметром пневматическим . ВВ-2014, имеющим аналоговый пневматический сигнал, удается получить временной сигнал, легко преобразуемый в цифровой код. Это облегчает

применение прибора в системах управЛ8НИЯ с применением средств 1зычислитег1ЬНой техники и позволяет повысить точность измерения за счет устранешш аналого-цифрового преобразователя. Точность измерения по сравнению с базовым об7 ектом повышается также построением устройства по принципу уравновешивающего преобразования в 1,5 раза.

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ВИБРАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР, содержащий плоскую .пластину,, закрепленную на одном конце стержня и помещенную в контролируемой жидкости между двумя неподвижными плоскими стенками, генератор вьшужденных колебаний и измерительную схему, отличающийся тем, что, с целью повълпенйя точности измepeнияj измерительная схема выполнена в виде измерителя интервала времени, а генератор вынужденных колебаний образован подпружиненным первым сильфоном, первьй тореЦ которого соединен с другим концом стержня, а также двумя камерами,сообщаюпщмися между собой через золотниковый клапан, золотник которого размещен на штоке, выполненном в виде трубы, соединяющий внутреннюю полость первого сильфона и первую камеру через пневматический дроссель, причем эта камера совместно с вторым подпружиненным сильфоном, один торец которого жестко закреплен на стенке этой камеры, образуют внешнюю его полостт.--, которая соеди(О нена с измерителем интервала времени, а через другой пневматический дроссель - с источником сжатого воздуха, при этом внутреняя полость второго сильфона и вторая камера сообщаются с атмосферой, а подвижный торец второго сильфона соединен при помощи штока с вторым торцом первого сильфона, причем плоская пластио to на частично погружена в контролируемую жидкость. Nl

г л

-iff