Шариковый вискозиметр Советский патент 1980 года по МПК G01N11/08 

1

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения вязкости различных жидких сред.

Известен шариковый вискозиметр для жидких сред, содержащий стальной шар, помещенный в вертикальную трубу из немагнитного материала, на наружной поверхности которой установлены индукционные катушки-датчики, соле- 0 ноид со стальным сердечником, служащий для подъема шара в верхнее исходное положение, электрическую схему известном вискозиметре диаметр шара незначительно отличается от диа-15 метра измерительной трубы, что ведет к погрешности показаний прибора за счет тормозящего влияния стенок измерительной трубы на шар,Измерение времени падения шара в этом приборе начи-20 нается с момента трогания шара с мес-. та, а это вызовет погрешности, так как определенное время необходимо на разгон шара до достижения им постоянной скорости. 25

Наиболее близким техническим решением к изобретению является шариковый вискозиметр, содержащий стальной шар, помещенный в немагнитную трубу, два .датчика, установленные на этой трубе ЗО

для регистрации времени прохождения шаром измерительного участка, дополнительный трубопровод для транспортирования шара из нижнего положения в исходное верхнее, схему измерения и вторичный прибор 2.

Для исключения влияния стенок трубы на результаты измерения последняя имеет большой диаметр. В таких вискозиметрах при свободном падении возможны колебания шара, при которых центр его смещается с оси трубы, путь его удлиняется, а, следовательно, изменяется и время прохождения им измерительного участка. Применение трубы большого диаметра конструктивно удаляет датчики от шара и тем самым требует повьлиения чувствите.пьности измерительной схемы, а это ведет к усложнению и удорожанию ее.

В известной конструкции, предназначенной для непрерывного измерения вязкости, быстрая смена исследуемой жидкости в измерительной трубе затруднена из-за больших входовых эффектов и большого объема жидкости, находящейся в измерительной трубе.

Кроме того, при измерении вязкости целого ряда жидкостей заведомо практически невозможно определить, постоянна ли скорость шара на измерительном участке, что может существенно исказить результаты измерений.

Цель изобретения - повЕлиение точности измерений, улучшений эксплуата онных характеристик шарикового вискозиметра, получение дополнительных свдений о исследуемой жидкости.

Цель достигается тем, что в извесном шариковом вискозиметре шар, выпоненный из немагнитного материала, имет внутри мощный постоянный магнит и с помощью специального водила, накинутого на струну, натянутую эксцентрично и параллельно продольной оси трубы, .ориентирован так, что полюса встроенного магнита при движении шара остаются перпендикулярными к продольной оси трубы, которую вдоль образующих в плоскости полюсов магнита охватывает рамкамагнитопровод, набранная из электротехнической стали и имеющая на каждом из участков, расположенных параллельно образующей, намотанные виток к витку обмотки, соединенные последовательно.

Этот индуктивный датчик позволяет регистрировать не только время прохождения шаром измерительного участка, но также и отклонения скорости его на этом участке.

Для обеспечения постоянства пути шара в измерительной трубе, последняя наклонена под углом 10 к вертикали таким образом, что водило и внутренняя образующая измерительной трубы направляют шар и серповидный зазор между шаром и трубой остается постоянным, что скажется положительь ) на точности измерения вязкости. Кроме того, измерительная труба на входе внизу имеет переключающий клапан, а в верхней части трубопровод сброса, подключенный к магистрали с исследуемой жидкостью. Это позволяет запирать трубу, тем самым прекращая циркуляцию жидкости во время измерения, и позволяет полностью заменять жидкость в измерительной трубе после каждого цикла измерений На фиг. 1 показан общий вид шарикового вискозиметра в разрезе; на фиг. - разрез вискозиметра А-д; на фиг. 3 - осциллограммы скорости шара в трубе, наполненной различными жидкостями.

Шариковый вискозиметр содержит калиброванную трубу 1 из немагнитHorfe -материала, наклоненную под угл 10 к вертикали, внутри которой находится шар 2 из немагнитного материала с встроенным в него мощным постоянным магнитом 3 цилиндрическо формы, продольная ось которого проходит через его центр тяжести. Шар с помощью специального водила 4, накинутого на стальную струну 5, натяную эксцентрично и параллельно продольной оси трубы 1, ориентировантак, что полюса постоянного магнита при движении шара остаются перпендикулярными к продольной оси трубы.

Измерительную трубу 1 в средней. части по ее длине в плоскости движения полюсов постоянного магнита охватывает рамка-магнитопровод 6, набранная из. электротехнической стали и имеющая на участках, параллельных образующим этой трубы, обмотки, намотанные виток к витку(на чертеже условно не показаны) Для ограничения хода шара предусмотрены упоры 7 и 8.

Верхняя часть измерительной трубы 1 имеет трубопровод, 9 для .сброса исследованной жидкости в магнистраль 10. А нижняя ее часть присоединена к переключающему клапану, который включает в себя коромысло 11, установленное на валу исполнительного механизма (на чертеже не показан), имеющее на концах ролики 12 и 13, контактирующие с эластичными трубками 14 и 15, присоединенными к измерительной трубе 1 и к магистрали 10. Для обеспечения надежности запирания трубопроводов предусмотрены опорные площадки 16, к которым ролики прижимают эластичные трубки 14 и 15 при переключении потока жидкости.

Устройство работает следующим образом.

Для осуществления цикла измерения включают программное реле времени. При этом замыкаются контакты и от блока, питания подается напряжение на исполнительный механизм, управляющий переключающим клапаном. При этом коромысло 11 занимает положение показанное на фиг. 1, пунктирными линиями. При этом ролик 13 пережмет трубку 15, а ролик 12 одновременно освободит трубку 14 и жидкость поступит в измерительную трубу 1. Потоком жидкости шар 2 перемещается ввер до упора 7 и удерживается. Излишки жидкости при этом постоянно сбрасываются в магистраль 10 через трубопровод сброса 9. После заданной выдержки времени, необходимой для полной замены жидкости в трубе 1, реле времени снова замкнет контакты исполнительного механизма переключающего клапана и коромысло 11 займет положение, показанное на чертеже основными линиями, т.е. порция жидкости будет заперта в измерительной трубе 1, а весь поток будет направлен в магистраль 10. При этом шар под воздействием собств.енного веса начнет движение вниз. При приближении шара к индуктивному датчику б в последнем возникает сигнал, который затем усиливается и запускает схему измерения времени движения шара в контролируемой жидкости. Одновременно этот же сигн.ал подается на интегрирующий бло (например, в АВМ типа МН-7). Так.как величина сигнала в индуктивном датчи ке 6 будет пропорциональна скорости шара, то, подав этот предварительно усиленный сигнал на ординату самописца, получим запись изменения скорости движения шара по длине -измерительного участка. При дальнейшем движении шара в конце измерительного участка останавливается упором 8/ Сигнал в индуктив ном датчике 6 мгновенно исчезает и схема измерения времени отключается, зафиксировав вязкость исследуемой жи кости в абсолютных единицах на показывающем приборе, а на самопишущем потенциометре будет зафиксирована зависимость: скорость шара - длина измерительного участка. Цикл измерения закончен. Через заданное время контакты реле Замыкаются вновь и цикл Ьудет повторен. Градуировка прибора осуществляется по жидкости с известной вязкостью Применение в предлагаемой констру ции ьискозиметра индуктивного датчик специальной конструкции позволит рас ширить эксплуатационные характеристи ки прибора, а именно: кроме значения вязкости исследуемой жидкости получит также характер изменения скорости движения шара по длине измерительного участка. На фиг. 3 для примера представлена осциллограмма изменения скорости шара в трубе с тиксотропной структурированной жидкостью - эмалевым шликером (кривая 17) . Для сравнения также представлена осциллог- рамма шара в трубе с глицерином (кривая 18) . Применение трубопроводного сбро-са позволяет практически полностью .заменить жидкость в измерительной трубе после каждого цикла измерений а наличие переключающего клапана в нижней ее части исключает циркуляцию жидкости в ней в процессе измерения. Все это положительно скажется на точности и достоверности получаемых результатов. Этому способствует также то, что в отличие от конструкции прототипа измерительный участок взят в средней части по длине трубы, где будет исключен участок разгона шара с момента трогания его с места, а также тормозящее влияние нижнего торца трубы. Применение предлагаемого вискозиметра с программным реле времени позволит нспользовать его для непрерывного автоматического контроля. Формула изобретения Шариковый вискозиметр для жидких сред, содержащий шар, помещенный в наклонную трубу из немагнитного материала, упоры, трубопровод сброса, переключающий клапан, и электрическую измерительную схему, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, шар, выполненный из немагнитного материала, внутри снабжен постоянным магнитом цилиндрической формы, продольная ось которого проходит через центр тяжести шара, к которому прикреплено водило, соединенное со стальной струной, натянутой эксцентрично и параллельно продольной оси измерительной трубы, вокруг которой расположена рамка-магнитопровод. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 252722, кл. G 01 Ы 11/00, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР 151103, кл. G 01 N 11/12, 1961 (прототип.