Вискозиметр Советский патент 1988 года по МПК G01N11/10 

ьо

СП

ел

t4D

о

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения вязкосткьк свойств непрозрачных жидкостейg на- пример буровых растворов.

Целью изобретения является усжоре™ кие процесса анализа путем автоматизации процесса измерения вязкости жидкости в потоке0° Q

На фиг.1 представлена принцигсиаль- на:я технологическая схема вискози1 {ет ра; на фиг.2 рабочее тело вискозиметра, на фиг.З разрез А Анафкг 2

по центру емкости 2„ Одна из опор 18 механттаески связана с осью редуктора 19, приводимого во вращение реверсивным двигателем 20. Датчик 1 может вращаться на 1ЯО от верхнего упора- 1 шкровыключателя МКВ 21 до нижнего упора-микровыключателя МКВ 22 и наоборот. Упоры-микровыключатели 21 и 22 ограничивают вращение датчика и фиксируют его в вертикальном положении

Вискозиметр включает в себя логический блок 23, таймер 24 и вторична фиг,4 - временная диаграмма работы fj ный прибор 25, Датчик 1 вискозиметра

из

ВЫ

7

вискозиметра на фнг,5 - схема логического блока вискозиметра ка базе релейных элементов„

Датчик 1 вискозиметра со стоит из цилиндрической емкости 2 и цилиндрического стержня 3,, коаксиально расположенного в 2, В емкости 2 через запорный отсекаюБ1,кй клапан 4 поступает исследуемая жидкость 5 технолоп-тческого трубопровода б,: ходящая из емкости 2 через клапан Для создания перепада давления 6. Р в трубопроводе б установлен дроссель 8,

Стержень 3 полностью заполнен Фероо- магнитной ЖИДКОСТЬЮ (ФМЖ) 9 в которую помещена капля ртути 10,. На стержне 3 расположено свободно перемещающееся рабочее тело 11 в форме шара с осевым каналом., Еккость 2 с обеих сторон закрыта днищами 12j а стержень 3 с обоих конг,,ов вь полкен цельным (сплошныгу;) 13 на высоту равную половине высоты рабочего тела 11 „ В стержне 3 расположено четыре коь:: - тактных группы; два крайние контактные группы K и К4 расположены на -ос новании дельных участков 13 стержня 3, две группы контактные группы Ка. и Kj располояег-ш в стержне 3 одна от другой на расстоянии -Н и йё syjenee де сяти длин рабочего тела 11 от К{ к К4 соответственно. Рабочее тело 11 :име ет два яруса прстоянньж кагннтов 14 и 15S расположенных в про гивоположмж. концах рабочего тела 1Ь, Мезкцу ма;г«- китами помещен .магнитоизол1фуюи:(и материал 16, который их ф1жсирует в определенном положении ;у1гутр И рабочего тела 11, Часть полости рабочех о тела 11 заполнена утяже -гяющей жг-адко- стью 17, которая сзчужит дая смещения центра тя::ке,сти рабочего тела 11кни ЗУ.

Датчик Л вискозиметре, устанойлан на вращакщихся опорах

20

25

30

35

связан гибкими шлангами 26 с нагнетающим и сбрасывакщим патрубками и гибкими проводниками 27 с логическим блоком 23о Гибкие шланги 26 и проводники 27 позволяют датчику поворачиваться на 180° без нарушения гидравлической и электрической связи. Полость рабочего тела.11 разделена плоскостями 28 на гидроизолированные друг от друга кессоны, которые заполнены утяжеляющей жидкостью 17 до одинакового уровня в

Виксозиметр работает следующим образом.

Датчик 1 вискозиметра находится в вертикальном положении до момента включения электропитания. При этом одна из крайних контактных групп К или К4 находится в замкнутом состоянии каплей ртутк 10, Если в момент включения электропитания вискозиметра контактные группы, например, расположены сверху вниз в следующем порядке: Kjj 29 К,5 то замкнутой будет контактная группа К( и микро- вьжлючатели 21 и 22 находятся в следующем положении - первый нормально замкнут5 а второй - разомкнут, реле Рц1 5 -f); включены, а также подключено и реле Р J которое сработает через 45 время задержки Ц В этот момент пана А и 7 открыты (идет смена исследуемой жидкости в емкости 2), Через время t J включается реле Е. , при этом клапана 4 и 7 закрьшаются, включается 50 реверсивньй двигатель 20 (прямойход), Дв11гатель 20 останавится когда датчик 1/ совершив поворот на ISC , выключит МКВ 21, При этом МКВ 22 включится, однако двигатель не будет за- 25 питан, так как для обратного хода не- ; обходимо срабатьшание реле Р ,. После переворота датчика t рабочее тело 11 начинает перемещаться и. Достигнув размещеннгж контакта К, включает реле . ) при

по центру емкости 2„ Одна из опор 18 механттаески связана с осью редуктора 19, приводимого во вращение реверсивным двигателем 20. Датчик 1 может вращаться на 1ЯО от верхнего упора- 1 шкровыключателя МКВ 21 до нижнего упора-микровыключателя МКВ 22 и наоборот. Упоры-микровыключатели 21 и 22 ограничивают вращение датчика и фиксируют его в вертикальном положении

Вискозиметр включает в себя логический блок 23, таймер 24 и вторичиз

ВЫ

7

из риспо24 в ь 8,

этом Р , Р| и Рц. выключаются и включается таймер 24. Таймер 24 вьжлгоча- ется при замыкании контакта К и срабатывании реле РК ( нормально замкнутые контакты PI схемы питания таймера размыкаются),

При замъжании контактов Kj срабатывает реле РК, запитываются реле Pvft и Р-г с задержкой срабатывания по времени tj, открьгоаются клапана 4 и 7, идет смена исследуемой жидкости в .емкости 2. Кроме того, при замыкании контактов К происходит функциональное переключение контактов К и К,: Kj- становится конечной, останавли вающей таймер 23, контактной группой а К - начальной, пусковой контакт- ной группой для таймера 24 (при за-

и Kj восстанавмыкании К, функции К2

т 9

ливаются),

Через время t, включается рел е Р, -клапана 4 и 7 закрываются, включается реверсивньм электродвигатель 20 (обратньй ход)5 которьй останавливается j когда датчик 1 после поворота на 180 выключит ЖВ 22 и включит 21. Рабочее тело 11, перемещаясь вдоль стержня 3, замыкает контакт К, выключив реле Р, Р, , Рц а таймер 24 запускается. Таймер 24 останавливается при замыкании контактов К и включении реле (нормально замкнутые контакты РКТ размыкаются), В дальнейшем описание работы вискозиметра повторяется,

ФМК 9 в стержне 3 под действием нижнего постоянного магнита 14 (относительно положения рабочего тела 11 при движении его вниз от контактной грзгппы К, и К) своим магнитным полем создает уплотненную зону ФМЖ 9, удерживая каплю ртути 10, Капля ртути 10 в стержне 3 отслеживает движение рабочего тела 11 в исследуемой жидкос- ти 5, При достижении контактной группы К, отстоящей От К на расстоянии

кратном не менее десяти высот рабочего тела 11, оно станет двигаться равномерно (с постоянной скоростью) в соответствии с первым законом Ньютона.. о

После переворота датчика 1 на 180 постоянный магнит 15, ставший ниж- HHivi, принимает функции создания уплотненной зоны в ФМЖ 9 и удерживания капли ртути 10 от проскока .

При прохождении рабочим телом 11 строго фиксированного расстоя 1ия Н

10

15

20

5526-

на вторичном приборе 25 со встр-зенным решающим устройством рассчитывается и записьтается значение динам1тческой вязкости,

Исапедуемая жидкость 5 поступает в емкость 2.благодаря перепаду давления дР, создаваемому дросселем 8 в технологическом трубопроводе 6,

При перевороте датчика 1 утяжеляющая жидкость 17 перетекает в полости рабочего тела 11 из одного крайнего положения в другое, тем самым смещая его центр тяжести книзу, А чтобы уровень утяжеляющей жидкости 17 на перекашивался при перевороте датчика 1 и рабочее тело 11 быстро бы центрировалось при движении вдоль стержня 3 для этого полость рабочего тела 11 разделена на гидроизолированные один от другого кессоны плоскостями 28,

Постоянные магниты 14 и 15 расположены вокруг сквозного канала в про25 тивоположных концах рабочего тела 11, причем расстояние между ними должно быть не менее трех диаметров отверстия 3 рабочем теле 11. Это позволяет образовывать как бы две независи „ мые зоны уплотнения ФМЖ9, между которыми находится эффективная зона с за- жатой в ней коммутирующей каплей ртути 10,,

Между постоянными магнитами 14 и . 15, а также между ними и стенкой по лости рабочего тела 11 расположен магнитоизоляционный материал 16, образуя внутри полости единую гладкую гднлиндрическую поверхность.. Этим обеспечивается фиксация магнитЪв 14 и 15, а при переворотах датчика 1 утяжеляющая жидкость 17 беспрепятственно перетекает в противоположную часть полостей кессонов.

Концы стержня 3 выполнены цельны ми (сплошными) 13 на высоту, равную половине высоты рабочего тела 11 для того, чтобы проскочившая капля ртути

10при следующем ходе рабочего тела

11была бы введена в его эффективную 50 вону.

40

Опытными данными установлено, что капля ртути 10 поддерживается уплотненным слоем ФМЖ 9 практически над 55 плоскостью проходящей по верхнему срезу постоянного магнита 14 или 15 (фиг,3)о Поэтому капля ртути 10 находится в эффективной зоне, свободно перемещаясь между двумя уплотнёнными

слоями ФНЖ 9 при перевороте датчшса 1J а указанное расстояние между маг- нитами позволяет неметь часть эффективной зоны со слабым магнитным полем. В этой части эффективной зоны капля ртути 10 перемещается, не выходя за Пределы зоны. Поэтому капля ртути 10 |всегда находится внутри рабочего тела It, будет задатой двумя уплотненными слоями ФМЖ 9.

Формула изобретения

1, ВискозиметрJ содержащий емкость доя исследуемой среды с системой попорота на 180° 5 рабочее тело в виде полого шара со сквозным осевым каналом, размещенное на диамагнитном по- jtOM стержне с ферромагнитной и электропроводной коммутирующей жидкостя-

ми и двумя контактными группами, с постоянным магнитом и утяжелителем, размещенными вокруг осевого канала,

таймер, отличающийся

тем, что, с целью ускорения процесса агализа путем автоматизации процесса измерения вязкости жидкости в потоке, он снабжен логическим блоком, дополнительно двумя контактными группами, установленными в противоположных концах стержня, а рабочее тело снабжено вторым постоянным магнитом, разме.щен- ным симметрично первому, при этом

магниты разделены слоем магнитоизоля ционного материала, заполняющая часть полости рабочего тела, а остальная часть полости разделена на кессоны, которые частично заполнены утяжеляющей жидкостью до одинакового уровня.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения вязкостных свойств непрозрачных жидкостей, например буровых растворов. Цель изобретения - ускорение процесса анализа путем автоматизации процесса измерения вязкости жидкости в потоке. Кон- стрзгкдия вискозиметра позволяет измерять, динамическую вязкость исследуемой жидкости непосредственно в производственных условиях на потоке за счет применения автоматического возврата рабочего тела в исходное положение и применения проточного датчика вискозиметра, а также конструктивного совершенствования рабочего тела и применения в нем утяжелякщей жидкости. 1 з.п.ф-лы, 5 ил i О)

.Х

/1

X

S

Фиг. 2

А-А

Фи9,Э