Устройство для измерения физико-механических характеристик жидкостей Советский патент 1982 года по МПК G01N11/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЖИДКОСТЕЙ

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться в нефтехимической, пищевой, фармацевтической и других отраслях, где такие физико-механические характеристики жидкостей как вязкость и плотность являются важными технологическими параметрами.

Ивестно устройство для измерения физико-механических характеристик жидкостей - вибрационный вискозиметр, содержащий два чувствительных элемента, закрепленных на торцах ветвей камертона, где закреплены также и два постоянных магнита. Вискозиметр имеет также магнитоэлектрическую систему возбуждения и съема колебаний 1.

Данный вискозиметр облад ает невысокой точностью измерений вследствие большого количества присоединяемых к камертону масс (постоянные магниты, чувствительные элементы и элементы соединения), а также вследствие возможности неодинакового погружения чувствительных элементов в исследуемую среду.

Наиболее близким техническим решением к изобретению по технической сущности является устройство для измерения физико-механических характеристик жидкости, представляющее собой пустотелый трубчатый камертон, изготовленный из коррозионностойкого материала, подсоединенный к технологическому трубопроводу. У концов палых ветвей камертона установлена система возбуждения и съема колебаний в виде электромагнитов. Ветви камертона колеблются на собственной резонансной частоте, которая обратно пропорциональна корню квадратному из плотности жидкости, протекающей через трубопровод. Данная физико-механическая характеристика измеряется регистрирующим прибором - частотомером, так как система съема колебаний подключена к усилителю, который, в свою очередь, связан с регистрирующим прибором 2.

К недостаткам данного устройства можно отнести то, что он измеряет только одну физико-механическую характеристику - плотность жидкости.

Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей устройства за счет измерения вязкости исследуемой жидкости. Эта цель достигается тем, что устройство для измерения физико-механических характеристик жидкости, содержащее подсоединенный к технологическому трубопроводу пустотелый трубчатый камертон, у концов ветвей которого установлена система возбуждения и съема колебаний, подключенная к усилителю колебаний, связанному с регистрирующим прибором, содержит калиброванные дроссели, емкость постоянного уровня с уровнемером, клапан, запоминающее, регулирующее и исполнительное устройства, причем калиброванные дроссели установлены на концах ветвей камертона, выход емкости постоянного уровня жестко прикреплен к пустотелой ножке камертона, -а вход ее подсоединен к технологическому трубопроводу, на котором расположен клапан, усилитель колебаний связан с регистрирующим прибором через запоминающее устройство, первый выход которого подключен к регистрирующему прибору, а второй выход подсоединен к первому входу регулирующего устройства, выход регулирующего устройства связан с входом исполнительного устройства, выход которого подключен к клапану, при этом второй вход регулирующего устройства связан с уровнемером емкости постоянного уровня. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Оно содержит пустотелый трубчатый камертон I, выполненный из коррозионностойкого материала, например из упругого железоникелевого сплава, на концах ветвей которого установлены калиброванные дроссели 2 и 3. Камертон имеет пустотелую ножку 4, сообщающуюся с емкостью постоянного уровня 5. Постоянный уровень в емкости достигается переливным патрубком 6. Устройство содержит также систему 7 возбуждения, систему 8 съема колебаний и усилитель 9 колебаний. Выход усилителя 9 колебаний подсоединен к входу запоминающего устройства 10, первый выход которого подсоединен к регистрирующему прибору 11, а второй - к регулирующему устройству 12. Второй вход регулирующего устройства 12 подсоединен к выходу уровнемера 13, а выход регулирующего устройства 12 связан с входом исполнительного устройства 14, оторое соединено с клапаном 15, расположенным на технологическом трубопроводе 16, по которому протекает исследуемая жидкость. Устройство работает следующим образом. Из емкости 5 постоянного уровня жидкость по пустотелому основанию поступает в пустотелые ветви камертона 1 и через калиброванные дроссели 2 и 3 истекает. Ветви камертона 1 возбуждаются на резонансной частоте системы 7 возбуждения колебаний, а частота их колебаний снимается системой 9 съема колебаний и по каналу обратной связи поступает в усилитель 9 колебания. За счет этого возбуждаются незатухающие колебания резонатора на резонансной частоте. Сигнал с усилителя 9 колебаний поступает на запоминающее устройство 10, которое запоминает максимальный сигнал предыдущего цикла измерений. Этот сигнал появляется после запоминания на выходе запоминающего устройства 10, фиксируется в регистрирующем приборе 11 и поступает на первый вход регулирующего устройства 12, после чего на выходе регулирующего устройства 12 появляется максимальный сигнал, включающий исполнительное устройство 14, которое открывает клапан 15, в результате чего жидкость поступает в емкость 5 постоянного уровня. Уровень в ней начинает расти, и при достижении заданного значения уровнемер 13 подает сигнал на регулирующее устройство 12, на выходе которого появляется минимальный выходной сигнал, который возвращает исполнительно устройство 14 в первоначальное положение, а оно закрывает подачу измеряемой жидкости в емкость 5 постоянного уровня. Цикл повторяется. После того, как опорожняется камертон 1, частота его колебаний максимальная. При начале заполнения емкости 5 постоянного уровня камертон заполняется жидкостью, значит увеличивается присоединенная масса к ножкам камертона, которая равна объему всей жидкости в системе умноженной на ее плотность. Время истечения жидкости зависит от величины перепада на дросселе, его диаметра и вязкости истекающей жидкости. Поскольку перепад, диаметр дросселя - постоянные величины, то время истечения жидкости зависит только от вязкости жидкости. Поэтому расстояние между зафиксированными толчками максимальной частоты колебаний является функцией вязкости измеряемой среды. При установке же регулирующего и связанного с ним исполнительного устройства на постоянную команду «Клапан включен предлагаемое устройство измеряет плотность протекающей по трубопроводу жидкости. Так как в емкости постоянного уровня в этом случае поддерживается один и тот же уровень жидкости, ветви камертона при измерении постоянно и полностью заполнены истекающей жидкостью. При приведении ветвей камертона в резонансную частоту посредством системы возбуждения колебаний они колебаются на данной частоте, которая обратно пропорциональна корню квадратному из плотности жидкости, протекающей через камертон. При измерении данным устройством плотности калиброванные дроссели подбираются с сечением, близким к сечению ветвей камертона.