Вискозиметр Советский патент 1980 года по МПК G01N11/16 

Изобретение относится к технике измерения вязкости жидких сред, а более конкретно - к вискозиметрам и устройствам измерения вязкости ненью-5 тоновских сред, в частности структурированных сред, и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промьшшенности.fO

Известно устройство для измерения вязкости, имеющее чувствительный эле.мент в виде плоской пластинки, привод, выполненный в виде источника пневмоимпульсов, пневмомеханический пре- с образователь и рычаг, а также силоизмеритель, включающий в себя систему сопло-заслонка, дифманометр, задатчик опорного давления и пневмопереключатель 1 ,20

Недостатками данного вискозиметра являются невысокая точность измерения, обусловленная применением запорной арматуры, клапанов, и ограниченный диапазон измерения вязкости, 25 вызываемый наличием трущихся сочленений, пружин и гибкой трубки- ввода рычага привода в среду.

Известен вискозиметр 2 содержащий чувствительный элемент в виде

плоск.х параллельных пластинок, верхняя пластинка которого прикреплена к нижнему концу вертикального стержня, подвешенного на двух металлических диафрагмах и имеющего систему пружин, и противовесов.

Недостатком этого вискозиметра является невысокая точность измерения вследствие применения пружин и противовесов.

Известен также вискозиметр для

жидких сред З , содержащий чувствительный элемент в виде плоской подвижной пластинки, закрепленной на конце стержня и находящейся между. нeпoдвижныIvlи стенками измерительной камеры. Стержень соединен с приводом в виде генератора колебаний через упругую мембрану, выполняющую роль упругого вывода. Кроме того, вискозиметр содержит устройство обработки информации в виде измерителя амплитуды колебаний. В качестве генератора колебаний используется неуравновешенная воздушная турбина.

Принцип действия вискозиметра заключается в измерении амплитуды вынужденных колебаний плоской пластинки, находящейся в вязкой жидкости.

Измерение производится при постоянной частоте.

Недостатками вискозиметра являются невысокая точность измерения, обусловленная применением струйного виброизмерителя, преобразующего амплитуду колебаний в давление сжатого воздуха а также ограниченный диапазон измерений -вязкости вседствие высокой частоты колебаний пластинки.

Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерения.

Указанная цель достигается тем, что в известном вискозиметре, содержащем привод с упругим выводом, выполненным в виде мембраны со стерж-. .нем, чувствительный элемент в виде плоской пластинки или цилиндра и устройство обработки информации, привод выполнен в виде термомеханического преобразователя, содержащего програмк1ный регулятор температуры, термокриокамеру, замкнутую емкость с газом, одной из стенок которо.й является упругая мембрана со стержнем, фотоэлектрический преобразова-. тель, состоящий из двух источников света, фотодиодов и оптической шторки, выполненный в виде отверстия в стержне мембраны, формирователь импульсов И ключ управления, соединенный со входом регулятора температуры

На чертеже показана схема предлагаемого вискозиметра. Он содержит плоскую подвижную пластинку 1, закрепленную на конце стержня 2 между неподвижными Стенками измерительной камеры 3. Стержень 2 жестко соединен с мембраной 4, выполняющей роль упругого вывода и дна замкнутой толстостенной емкости 5, заполненной газом Термомеханический преобразователь представляет собой систему, состоящую из программного регулятора температуры б, термокриокамеры 7, которая термически связана с рабочим телом (газом) 8, замкнутой емкости 5, верхняя часть которой помещена в термокриокамеру 7, а нижняя часть ограничена .мембраной 4, фотоэлектрического преобразователя, содержащего оптическую шторку в виде отвертия 9 в стержне 2, источники света 10 и фотодиоды 11, формирователей 12 и ключа управления 13.

Блок обработки информации состоит из катушки индуктивности 14, латунной уставки 15, перемещающейся внутри катушки 14 вместе со стержне 2, и измерителя 16 скорости изменения индуктивности.

Принцип действия вискозиметра заключается в измерении скорости изменения индуктивности катушки 14 при перемещении внутри нее латунной вставки 15. Скорость изменения индутивности зависит от вязкости исследуемой жидкой среды, находящейся

в измерительной камере 3, Измерение ведется при постоянной амплитуде колебаний пластинки 1. Амплитуда колебаний зависит .прямо пропорционально от заданного программным регулятором диапазона изменения температур.

При линейном повышении температуры термокриокамеры 7 газ в замкнутой емкости 5 расширяется, прогибает мембрану 4 и посредством стержня 2 перемещает пластинку 1 в вязкой жидкости измерительной камеры 3. Перемещение пластинки 1 вниз происходит до тех пор пока отверстие 9 на стержне 2 не совместится с фотодиодом 11 нижнего фотоэлектрического преобразователя, в результате чего импульс с формирователя импульсов 12 поступит на ключ управления 13, который выдает сигнал, переключающий программный регулятор температуры 6 в режим линейного-снижения температуры. Снижение температуры термокамеры ведет к сжатию газа в замкнутой емкости 5 и стержень 2 начнет перемещаться в противоположном направлении, т.е. вверх, до тех пор, пока отверстие 9 стержня 2 не совместится с фотодиодом 11 верхнего фотоэлектрического преобразователя, вследствие чего импульс с формирователя 12 поступит на ключ управления 13, на выходе которого формируется сигнал, поступающий на вход программного регулятора 6 и переключающий режим его работы на линейное повышение температуры. Таким образом, термокриокамера, замкнутая емкость, фотоэлектрический преобразователь, формирователи и ключ управления являются теплоэлектрическим звеном положительной обратной связи термомеханического преобразователя.

Применение термомеханического преобразователя выгодно отличает вискозиметр от известных решений тем, что дает возможность с высокой точностью измерять вязкость при низких скоростях сдвига относительно простыми средствами без применения сложных систем, компрессоров и воздушных турбин.

Формула изобретения

Вискозиметр, содержащий привод с упругим выводом, выполненный в виде мембраны со стержнем, чувствительный элемент и устройство обработки информации , отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, привод выполнен в виде термомеханического преобразователя, содержащего программный регулятор температуры, термокриокамеру, замкнутую емкость с газом, одной из стенок которой является упругая мембрана со стержнем.