Устройство для непрерывногоизМЕРЕНия ВязКОСТи B пОТОКЕ Советский патент 1981 года по МПК G01N11/14 

., ...1 Изобретение огносигся к измерению вязкости жидкости и может быть использовано в системах автоматического контроля и регулирования параметров материалов в трубопроводном транспорте. В свя зи с его развитием особое значение приобретает проблема измерения, контроля и регулирования вязкости перекачиваемой i среды с целью повышения эффективности различных технологических процессов и снижения энергозатрат при транспсч ировке. Известен вискозиметр для непрерывно го измерения вязкости, основными элемен тами которого являются неподвижный и вращающийся цилиндры 1., Однако, он непригоден для измерений при давлении исследуемой среды более высоком, чем атмосферное, так как в этом случае необходимо уплотнять вал ротора,, что приведет к возникновению значительного и трудноучитываемого момента силы трения в уплотнениях, и,. следовательно к снижению точности не- мерения. Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является: ротацнсмньй вискозиметр, содержащий проточный корпус, вращающийся цилиндр, и расположенный эксцентрично с ним чувствительный элемент в виде дугообразной лопатки. Вращающийся цилиндр и расположенный подле его наружной поверхности чувствительный элемент образуют зазор, который сужается: в направлении вращения цилиндра, благодаря тому, что чув ствительньй элемент расположен эксцентрично относительно цилиндра. При непрерывном протекании через корпус измеряе мой среды и одновременном вращении ротора поверхность последанег-о за счет вязкостных силувлекает в зазор жидкость. В результате возникают силы, действующие перпендикулярно рабочей поверхности дугообразной лопатки. Усилие воспринимается стержнем и передается магнитоанизотропному преобразователю . 3б Недосгаткк данной конструкции заключаюгся в том, что необходимость уплотнения стержня приводит к тому, что част энергии сигнала расходуется на преодоление сопротивления уплотнения, вследствне его жесткости, что снижает точность измерения. Необходимо отметить, что при увеличении давления перекачиваемой среды, требуемая жесткость уплотнения стержня возрастает, что приводит к ее большему снижению точности измерения. Кроме того, при выходе исследуемой среды из клиновидного 3a3qja между вращающимся цилиндром и чувствительным элементЬм, возникает внезапное расширение потока жидкости, что приводит к тур- булйзации потока и возникновению дополнительных сил, действующих на чувствительный элемент и искажающих результаты измерений.. Степень турбулизации зависит от вязКости среды - меньшей вязкости соответствует большая степень турбулизации, ; Вследствие различного характера температурных деформаций вращающегося цилиндра и дугообразной лопатки невозможно сохранить постоянную величину зазора, что тоже приводит к понижению точности измерений. Неуравновешенная масса пластины так же является источником искажения полезного сигнала при изменении положения вискозимера в простр стве, а также в у ловиях вибрации., Цёдь изобретения - устранение отмеченных вьш1е недостатков прототипа, т.е. обеспечение повышения точности измерений. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для непрерьшного измерения вязкости в потоке, содержащем воащаю. щййся цилиндр и расположенньй эксцентрично с ним чувствительный элемент, уст ройство для фиксации чувствительного эле мента и силоизмеритель, чувствительный элемент выполнен в вйде полого цилиндра с отверстиями в торцовых стенках, а сон отношение линейных величин цилиндрбв и величины эксцентриситета между их осями определяется по формуле 4(К- -1} СЙГ4е) A1tHn Р1 ая-аг-е -эксцентриситет между осями цилйндров,м; -радиус неподвижного измерительного цилиндра, м; в 1 - радиус вращающегося измерительного цилиндра, м| - минимальное колебание вязког сти жидкЪсти, на которое должен реагировать прибор, R Р - разрешающая способность чув. ствительного элемента, т.е. минимальное изменение давления в зазоре между цилиндрами, на которое реагирует этот элемент, н/м ; . и - линейная скорость вращения цилиндра, м/с. На чертеже изображено предлагаемое устройство. В цилиндре 1, внутренняя.поверхность которого является рабочей, эксцентрично расположен вращающийся цилиндр 2 с наружной рабочей поверхностью. Цилиндр 1 закреплен на стойках 3 в трубопроводе 4 с измеряемой жидкостью. На торцовых стенках цилиндра 1 имеются отверстия 5 для подвода жидкости и подшипника 6, в которых вращается вал цилиндра 2, соединенный с электродвигателем 7 посредством муфты 8„ Силоиз- меритель 9, на1фимер тензодатчик, закреплен на цилиндре 1 и связан с показывающим сфибсром 10 с помощью кабеля 11. Уплотнения 12 и 13 рассчитаны на максимальное давление жидкости в трубопроводе. Эксцентриситет, (расстояние между осями цилинщ)ов 1 и 2) определяется в соответствии с фсрму лой. Вискозиметр работает следующим образом. Электродвигатель 7 через муфту 8 . . приводит во вращение цилиндр 2. Благодаря тому, что цилин ф 2 установлен с ксцентриситетом, по отношению к неподвижному цилиндру 1 между их рабочими замкнутыми цилиндрическими поверхностями образуется клиновой зазор. При вращении цилиндра 2 часть текущей по трубопроводу жидкости через отверстия 5 затягивается в -клиновой; зазор между ципкнарамк, где возникает повьшгенное давление, по которому судят о вязкости исследуемой жидкости. В результате этого давления деформируется цилиндр 1, что воспринимается чувствительным элементом 9, котсрый преобразует полезньй сигнал в виде давления в эл1ектрический импульс, воспринимаемый прибором 10. Мощность электродвигателя 7 выбирается таким образом. чтобы обеспечить, постоянное число оборо тов цилиндра 2 во всем диапазоне изменения параметров текущей по трубопроводу 4 жидкости. Конструкция вискозиметра,благодаря наличию отверстий 5, обеспечивает постоянную смену жидкости в рабочем зазоре и практически безинерционность измерений. Работоспособность предлагаемого вискозиметра была проверена на опытном ви козиметре с радиусом цилиндра и 0,223 и г О, 175 м, В качестве силоизмернте- ля использован образцовый манометр с пределами измерений 0-0,5 атм (0-5510 VM). Погрешность измерения им составляет 0,5%, т.е. О,2510 н/мЯ Нами была задана разрешающая способность манометра Р О,5;1О н/м . Внутренний цилиндр приводился во вращение двигателем с числом, оборотов об/мин, линейная скорость вращения цилиндра U составляла 12,5 м/с. Исследования проводили на глицерине при температуре iB°C, вязкость глицерина была равна 13,9 пуаз 1,39 н-с/м. В качестве исходного условия было задано, что вискозиметр должен реагировать на изменение вязкости в пределах 10%, т.е. 1,39:10 н.с/м. Таким образом, минимальное колебание вязкости гпицерина составило 1,)С./ Подставив значения 1 , И, , в фор1 мулу, получаем, что соотношение линейных размеров цилиндра вискозиметра и величины эксцентриситета между их осями ограничено следующими пределами 4(.,вд,.,,откуда для заданных значений радиусов цилиндров R и v величину эксцентриситетаВ : О,О46 м 46 мм. Во время опытов изменяли величину эксцентриситета g между цилиндрами. 8 при этом для мм вискозиметр реагировал на изменение вязкости глицерина на 0,24 , а при эксцентриситете t 46 мм образцовый манометр на изменение не реагировал. Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает повышение точности измерения. Формула изобретени Устройство для непрерывного измерения вязкости в потоке, содержащее вращаюшийся цилиндр,, и расположенный эксцентрично с ним чувствительный элемент, устройство для фиксации чувствительного элемента и силоизмеритель, отличающееся тем, что, с целью пежышения точности измерений, чувствительный элемент выполнен в виде полого цилиндра с отверстиями в торцовых стенках, а соотношение линейных к размеров, цилин/цзов и величины эксцентриситета между их осями осфеделяется по формуле A() () е Jft 2R-ar-eV 4 -де В - эксцентриситет между осями цилиндров; R - радиус неподвижного измерительного цилиндра; - радиус вращающегося измерительного цилиндра; JUty.y - минимальное ; колебание вязкостя, на котсрое должен реагировать вискозиметр; ру. - разрешающая способность чувствительного элемента; U - линейная скорость вращения цилиндра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРГ .. кл. G 01N 11/14,L974. 2.Авторское свидетельство СССР N 380995, кл. q О1 N 11/14, 1971 (прототип).

I 5 Z

6 3