Устройство для измерения вязкости Советский патент 1981 года по МПК G01N11/00 

Изобретение относится к технике исследования реологических характеристик Жидкостей и может быть исполь зовано для измерения вязкостей жидко тей и расплавов непосредственно в ре акциониом аппарате. Известны вискозиметры, содержащие капиллярную и пьезометрическую трубки и электронную схему регистрации. Эти устройства дают возможность определять вязкость по времени истечения постоянного объема контролируемой жидкости из капилляра под действ ем силы тяжести или внешнего давлеиияП. Однако нельзя применять эти виско зиметры для измерения вязкостиь непосредственно в технологическом аппарате, кроме того, измерение времен , истечения определенного количества жидкости из капилляра приводит к сни жеиию эффективности устройства. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является вискозиметр, содержащий капилляр и пьез метрическую трубку, полость которой посредством газоподающей трубки соединена со стабилизатором расхода газа и повторителем.давления газа, уст ройство отбора пульсаций давления газа и прибор преобразования 2. В этом устройстве измеренный сигнал, пропорциональный выталкиванодей силе, претерпевает искажения в преобразователе силы, элементах сравнения, генераторе линейного нарастающего давления. Все эти искажения понижают точность измерений. Свободнс1Я подвеска измерительного элемента к преобразователю силы обуславливает появление случайной погрешности из-за трения о защитный корпус. IQpoMe того, существует необходимость ручной корректировки уровня давления, подаваемого на вытеснение, в зависимости от изменения уровня реакционной массы в аппарате. Целью изобретения является повышение точности измерений и надежности работы устройства. Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее капилляр, пьезоэлектрическую трубку, полость которой посредством гаэоподводящей трубки соединена со стабилизатором расхода газа и повторителем давления газа, устройство отбора пульсгщий давления газа и прибор преобразования, введен стакан, дно которого прикреплено с внешней стороны к торцу пьезометрической трубки, а капилляр закреплен в дне стакана, при этом торцы капилляра выступают над дном стакана, а длина капилляра, расположенного внутри стакана, меньше его длины.

На фиг. 1 Представлена общая функциональная схема устройстваJ на р)иг. 2 - схема устройства отбора пулсаций. J

Устройство (фиг, 1) состоит из капилляра 1, герметично пропущенного через дно перевернутого стакана 2, которым снабжен конец пьезометрической трубки 3, и подключенных к ней стабилизатора расхода газа 4 и повторителя давления 5, выход которого содинен со входом устройства отбора пульсации б. Присоединенного выходом ко входу преобразователя 7, а выход преобразователя соединен со входом р,егистрирующего прибора 8. Устройство отбора пульсаций 6 служит для преобразования пульсирующего давления газа в пьезометрической трубке в дискретные импульсы, которые преобразователем 7 преобразуются в сигнал, согласованный со входом регистрирующего прибора 8. Устройство отбора пульсаций выполнено на базе дифманометра 9, работающего в релейном режиме с отключенной обратной связью пульсирующий сигнал подается с повторителя 5 одновременно в обе камеры причем в одну из них через дроссель 10. Входным и выходным штуцерами 11 и 12 соответственно устройство отбора импульсов подключается в соответствующее место схемы.

Применение стабилизатора расхода газа устраняет зависимость показаний от изменения уровня реакционной массы и избыточного давления в аппарате, так как он компенсирует изменение расхода газа из-за дросселирования выхода газа их пьезометрической трубки гидростатическим давлением реакционной массы. Для ограничения объема газа в пьезометрической трубке и усиления пульсаций давления в ней по мощности служит точный мощный повторитель-усилитель мощности/ что увеличивает объем использования устройства.

Для измерения вязкости жидкости устройство градуируют по образцовым жидкостям с известными кинематическими коэффициентами вязкости. Для этого в пьезометрическую трубку 3 стабилизатором расхода 4 задают определенный расход газа, затем пьезометрическую трубку с капилляром 1 и стаканом 2 опускают вертикально в образцовые жидкости, измеряя ; при этом в каждом случае частоту автогенерации, которая является мерой вязкости. Автогенерация возникает следукядим образом. Пусть в какой-то

момент происходит истечение газа через капилляр. При этом уровень жидкости в стакане находится ниже нижнего конца капилляра и давление в полости капилляра и пьезометрической трубки равно гидростатическому давлению столба жидкости от верхнего конца капилляра до уровня жидкости в емкости, вследствие чего уровень жидкости в стакане стремится достигнуть уровня верхнего конца капилляра и движется вверх. При достижении нижнего конца капилляра доза жидкости заходит в капилляр и закрывает его, жидкость в стакане поднимается еще выше нижнего конца капилляра на некоторый уровень, при котором постепенно увеличивающееся давление газа в пьезометрической трубке после закрытия капилляра уравновешивает гидростатическое давление и который определяется емкостью газа в полости трубки и его расходами. Затем под действием постоянно увеличивающегося давления газа уровень жидкости в стакане начинает опускаться вниз, жид-.; кость начинает передавливаться через капилляр снизу вверх и при достижении уровнем жидкости нижнего конца капилляра происходит отсечение дозы жидкости, зашедшей в капилляр и дальнейшее ее продвижение. Стабильность продвижения доз жидкости по капилляру зависит от соотношения площадей поперечных сечений капилляра и стакана. По окончании продавливания жидкости через капилляр в полости пьезометрической трубки происходит быстрое уменьшение давления газа до исходного. Этот момент фиксируется устройством отбора импульса. Рассмотренный процесс затем непрерывно и периодически повторяется, образуя замкнутые циклы, сопровождающиеся скачкообразными изменениями давления газа в пьезометрической трубке, и устройство, таким образом работает как пневмогидравлический автогенератор, частота которого является мёрбй вязкости Исследуемой жидкости. После градуировки устройство устанавливают в технологический аппарат и задают выбранный при градуировке расход газа. |Устройство :.измеряв вязкость реакционной массы в единицах вязкости, выбранных при градуировке.

Диаметры стакана и капилляра выбирают с учетом того, ч;гобы площадь поперечного сечения стакана за вычетом площади поперечного сечения капилляра была не меньше площади поперечного сечения капилляра. В противном случае нарушается стабильность работы устройства. Длина капилляра и стакана зависит от диапазона измеряемых вязкостей, а расстояние между нижними концами стакана и капилляра определяют с учетом предотвращения барботажа газа из стакана. Использование устройства позволяе осуществлять непрерывный контроль за вязкостью жидкостей в ходе технологи ческого процесса с высокой точностью измерения из-за отсутствия движущихся и трущихся частей. Повышению точности измерений способствует также низкая частот.а автогенерации при работе устройства (Гц), когда наиболее полно проявляются демпфирующие свойства жидкости. Конструктивное выполнение устройства обуславливает простоту изготовления и высокую надежиость работы в условиях пожаро- и взрывоопасных производств. Формула изобретения 1. Устройство для измерения вязко ти, содержащее капилляр, пьезометрическую трубку, полость которой посредством гаэоподводящей трубки соединена со стабилизатором расхода газа и повторителем давления газа, устройство отбора пульсаций давления газа и -прибор преобразования, измерения и регистрации частоты импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен стакан, дно которого прикреплено с внешней стороны к торцу пьезометрической трубки, а капилляр проходит через дно стакана, и длина капилляра меньше стакана. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 493703, кл. G 01 N 11/08, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР № 600419, кл. G 01 N 11/08, опублик. 1978 (прототип),

11

i

Фиг.2