Вибрационный вискозиметр Советский патент 1981 года по МПК G01N11/16 

Изобретение относится к технике измерения физико-химических napaMetров жидких сред и может быть испольэрвано для измерения вязкости жидкое ти в химической, пищевой и фармацев- тической промыЕйленности. Известен вибрационный вискозиметр вибратор преобразователя которого вы полнен в виде пластины из магнитострикционного материала. Пластина закреплена в герметизированной гильзе с. торцовой стороны, причем Ъдна половина пластины помещена в контролируемую жидкость, а вторая охвачена обмоткой возбуждения, находящей ся внутри гильзы. Пластины преобразо вателя работает в режиме затухающих колебаний, причем о вязкости контролируемой жидкости судят -по величине интервала времени между возбуждающими импульсами- посылаемыми на пласти ну в момент снижения амплитуды колебаний пластины до заданной величины 1. Недостатком т-акого вискозиметра является низкая, добротность колебательной системы вибратора, что приво дит к значительной величине коэффициента затухания пластины, зависящег от собственных потерь в преобразова геле. Поэтому увеличение общего коэффициента затухания приводит к уменьшению интервала времени между возбуждающими импульсами, аследовательно, к снижению точности измерения вязкости. Низкая добротность колебательной системы вибратора обусловлена диссипацией энергии колебаний в местах крепления пластины к гильзе вследствие несовпадения этих мест с узкими колебаний пластин . Наиболее близким к предлагаемому является вибрационный вискозиметр. Вибратор преобразователя этого вискозиметра выполнен в виде упругого участка трубопровода, закрепленного между двумя опорами. Упругий участок трубопровода снабжен системой возбуждения крутильных колебаний вокруг оси трубопровода. Частота крутильных колебаний участка трубопровода зависит от интенсивности момента инерции присоединенной массы жидкости и массы трубопровода, а следовательно, является функцией динамической вязкости. Для возбеждения крутильных колебаний в диаметрально противоположнчх точках трубопровода укреплены пластины из магнитного материала, возле которых установлены элсктромагпитмий возбудитель и приемник колебаний, включенные , в цепь усилителя селектив J9Oft положительной обратной связи 2 Недостаток этого вибрационного виско зиметра заключается в низкой доборот ности механической колебательной сие темы преобразователя вискозиметра. Это объясняется тем, что в местах закрепления упругого участка трубо провода при колебаниях возникают скручивающие моменты, что приводйт к диссипации энергии колебаьий. Снижёние добротности механического колебательного контура преобразователя вискозиметра приводит к отклонению част,огы колебаний в цепи усилителя положительной обратной связи от резонансной частоты колебаний упругого участка трубопровода согласно соотношению -резонансная частота колебаний упругого участка трубопровода; -отклонение частоты колебаний от резонансной --сдвиг фазы колебаний в цепи усилителя; -добротность механической колебательной системы преобразователя; -энергия, запасаемай преобразователем за один период колебаний -энергия, рассеиваемая за тот же период колебаний . Как следует из формулы, с уменьшением Q ( за счет увеличения W,) снижается плотность измерения вязкости вследствие увеличения u.f. Другим недостатком указанного вибрацион ного вискозиметра является необходи мость в схеме электронного усилител положительной обратной связи, схемно решение которого вследствие целого ряда требований, в том числе по автоматической регулировке усилия, по формуле выходного сигнала, по велич не сдвига фазы и других отличае гся Значительной сложностью. Кроме эаого вследствие внутреннего трения при скручивании упругого участка трубопровода мощность усилителя должна быть порядка 2-3 Вт, что также усложняет как схему усилителя, так и конструкцию системы возбуждения колебаний . I Цель изобретения - повьпиение точ ности измерения и упрощения системы возбухсдения колебаний. Поставленная цель достигается те что в известном вибрационном вискозиметре, содержащем вибратор в виде упругого участка трубопровода, закрепленноЬо на двух опорах, систему возбуждения крутильных колебаний тр бопровода, источник питания и измеритель частоты, на частях упругого трубопровода, выступающих за опоры, установлены системы возбуждения крутильных колебаний, противофазных по отношению к колебаниям части трубопровода, заключенной между опорами , выполненными в виде патрубков для подвода и отвода измеряемой среды и установленными в узлах крутил1 ных колебаний участка трубопровода, система возбуждения колебаний, установленная .между опорами, снабжена двумя магнитоуправляемыми контактами и двумя постоянными магнитами, установленными с зазором относительно контактов и укрепленными в диаметрально противоположных точках трубопровода, при этом источник питания через последовательно включенные магнитоуправляемые контакты подключен ко всем обмоткам электромагнитов возбуждения колебаний. На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство. Вискозиметр содержит упругий участок трубопровода 1, части 2 и 3 которого, выступающие за опоры, выполнены в виде патрубков подвода 4 и отвода 5 контролируемой жидкости. Эти патрубки через фланцы соединены с технологическим трубопроводом б и установлены в узлах крутильных колебани,эпюра, которых расположена в верхней части чертежа. Для возбуждения крутильных колебаний упругого участка трубопровода предусмотрены магнитоуправляемые контакты 7 и 8 с защитными прокладками, включенные последовательно . В качестве магнитоуправляёмых контактов могут быть использованы серийно выпускаемые контакты КЭМ-3. На участке трубопровода 1 с зазором от магнитоуправляёмых контактов в диаметрально противоположных точках трубопровода укреплены постоянные магниты 9 и 10.Электромагниты возбуждения крутильных ко лебаний 11 и 12 участка 1 смещены относительно магнитоуправляёмых контактов и воздействуют на участок трубопровода с помощью металлических пластин 13. Последовательно с электромагнитами возбуждения колебайий центральной части включены электромагниты 14, 15, 1.6 и 17 возбуждения колебаний частей труболровода, вь1Ступающих за опоры. Источник 18 стабильного напряжения питания электромагнитов через ключ 19 подключен к последовательно соединенным электромагнитам возбуждения колебаний и магнитоуправляемым контактам, в линию питания электромагнита включен частотомер 20. Предлагаемый вискозиметр работает следующим образом. Контролируемая среда по трубопроводу 6 поступает в упругий участок трубопровода 1, заполняя также его части .2 и 3, и отводится из указанных участков также по трубопроводу 6. В этот момент замыкают цепь ключом 19, и напряжение источника питания 18 через замкнутые под действием полей магнитов 9 и 10 магнитоуправляемые контакты 7 и 8 подается на электромагниты возбуждения колебаний 11, -12, 14, 15, 16 и 17, которые воздействуют на пластину 13, скру:,чивая тем самым участки упругого трубопровода 1, 2 и 3, как показано на чертеже. В результате этого увеличи.Бается зазор между постоянными магнитами 9 и 10 и магнитоуправляемыми контактами 7 и 8, и .в определенный момент времени магнитоуправляемые контакты разрывают цепь питания электромагнитов. -Под действием сил упругости участки 1, 2 и 3 упругого трубопровода возвращаются в первоначапьное положение. При этом в результате поворота центрального участка 1 посто(Тнные магниты .9 и 10 вновь приближаются к магнитоуправляемым контактам 7 и 8, замыкая их,, в резултате чего замыкается также цепь питания электромагнитов 11, 12, 14, 15 16 и, 17, и цикл колебаний повторяется.

Таким образом в цепи питания электромагнитов возбуждения колебаний возникают прямоугольные импульсы частота которых являете функцией вязкости контролируемой жидкости и измеряется частотомером 20.

Так как крутильные колебания участков 2 и 3 совершаются в противофазе к колебаниям участка 1, причем патрубки 4 и 5 установлены в образующихся при этом узлах колебаний, то диссипации энергии колебаний в этих местах не происходит, а колебательная система имеет высокую добротность. Кроме этого, предельно упрощается система возбуждения колебаний, амплитуда колебаний легко регулируется изменением напряжения источника питания, при этом отпадает

необходимость в усилителе положительной обратной связи.

Формула изобретения

Вибрационный вискозиметр, содержащий вибратор в виде упругого участка трубопровода, закреплённого на двух опорах, систему возбуждения крутильных колебаний трубопровода,

0 источник питания, измеритель частоты, о. тличающийся тем, что, с целью повьпиения точности измерения и упроще ия системы созбуждения колебаний, на частях упругого

5 трубопровода, выступающих за опоры, установлены дополнительные системы возбуждения крутильных колебаний, противофазных по отношению к колебаниям части трубопровода, заключен0ной между опорами, выполненными в виде патрубков для подвода и отвода измеряемой среды и установленными в узлах крутильных колебаний участка трубопровода, система возбуждения колебаний, установленная между опора5ми, снабжена двумя магнитоуправляемыми контактами и двумя постоянными магнитами, установленными с зазором относительно контактов и укрепленными в диаметрально противоположных

0 точках трубопровода,при этом источник питания через последовательно включенные магнитоуправляемые контакты подключен ко всем обмоткам электромагнитов возбуждения колебаний.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Кулаков М.В. Технологические из0мерения и приборы для.химических производств, м., Машиностроение 1974, с. 143.

2.Авторское свидетельство СССР № 427269, кл. В 01 В 01 N 11/00, (прототип),

5