Устройство для измерения вязкости Советский патент 1982 года по МПК G01N11/06 

(S4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ

Изобретение отноешся к устро -сть. м для измерения физико мохапичсски: i-jiici:, газообразных веществ и может н;1Й,-;1 применение для измерения вязкости газов, например в химической промышленносг.

Известны устройства для измерения вязкости газов, содержащие ламинарный капилляр, измеритель перепада давления и побудитель расхода 1.

Недостатком известных устройств является низкая точность измерения, обусловленная трудностями проведения анализа испытуемых сред при работе на технологическом оборудовании и дискретном отборе проб.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения вязкости, содержащее дозирующую емкость, снабженную трубкой истечения, управляющее устройство, регистратор времени истечения, пятимембранный элемент сравнения, задатчик давления, узел памяти, пнев.матическое трехмембранное реле, при этом в соответствующие входы пятимембранного элемента сравнения подключены задатчик давления, выходы узла памяти, а выход пятимембранного элемента сравнения подключен в сопло трехмембранного реле, камере упi:::i;:iMniM Которого соединена с выходом, а ()д соединен со входом регистратора врем -ни истечения 2| .

Недостатком известного устройства является невозможность точного измерения 5 вязкости газов.

Цель изобретения - повьпиение точности измерений путем стабилизации перепада дав ления на трубке истечения и осуществления при анализе точного дозирования исследус

10 МО го вещества.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения вязкости, соде)жащее дозирующую емкость, трубку истечения, регистратор времени истечения, пяти.мембранный элемент сравнения, задат1.S чик давления, узел памяти, первое пневматическое т)ехмембранное реле, при этом в соответствующие входы пятимембранного элемента сравнения подключены задатчик давления и В111ходы узла памяти, а выход

20 пятимембранного элемента сравнения подключен в сопло трехмембранного реле, камера управления которого соединена с Bi)iходом узла памяти, а выход COIMHIUMI со входом регистратора времени истечения, снаб

жено вторым пневматическим трехмембранным реле, триггером с раздельными входами, пульсирующим пневматическим сопротивлением и точным повторителем со сдвигом, причем выход первого пневматического трехмембранного реле подключен к одному из входов триггера и входу второго трехмембранного реле, реализующего логическую функцию «Отрицание, выход которого соединен с другим входом триггера, а выход триггера соединен с регистратором времени истечения и с камерой управления пульсирующего пневматического сопротивления, ко входу которого подключена линия с анализируемым веществом, а выход через одну из камер точного повторителя со сдвигом подключен ко входу трубки истечения, выход которой - к другой камере точного повторителя со сдвигом, при этом дозирующая емкость подключена к камере пульсирующего пневматического сопротивления, соединенной с одним из входов пятимембранного элемента сравнения.

На чертеже изображено устройство для измерения вязкости газообразных сред .

Устройство содержит пульсирующее сопротивление 1, к камере А 1 которого подключена камера Б 2 точного повторителя со сдвигом 2. К камере В 1 подключена дозирующая емкость 3. Камера Б 2 точного повторителя со сдвигом через трубку истечения 4 (ламинарный дроссель) соединена с камерой А 2. Камера Б 1 пульсирующего сопротивления I подключена к камерам В 5 VI Е 5 узла 5 памяти и к камере В 6 пятимембранного элемента 6 сравнения, камера Г 6 которого соединена с выходом узла

5памяти, а камерад Д 6 соединена с выходом задатчика 7 давления. Выход элемента

6сравнения подключен в сопло С реле 8, реализующего логическую функцию «Запрет, выход которого подключен к одному из входов триггера с раздельными входами 9 и ко входу реле 10, реализующего логическую функцию «Отрицание, выход которого подключен к другому входу триггера 9. Выход триггера 9 подключен в камеру Г 1 управления пульсирующего сопротивления I и к входу регистратора времени истечения (Не показан).

Линия с анализируемым веществом подключена к камерам В 1 и У пульсирующего сопротивления 1. В камеры Д /, Д 5, В 8 В to соответствующих элементов схемы подано давление подпора. В камеры Б 8 подаются сигналы командного давления Р(

tУстройство работает следующим образом.

При подаче командного давления Р. «1 камера В 5 узла 5 па.мяти сообщается с камерой В 6 пятимембранного элемента 6 сравнения и камерой Б 1 пульсирующего пневматического сопротивления 1. При этом с выхода узла 5 памяти давление Р 5 поступает в камеру Г 6 пятимембранного элемента б сравнения, который при подаче на его входы давлений будет иметь на своем выходе.

РТ

- Р,

если Pg

Ps-P,Pr есл и

где PI , PS и Ргг - давления на выходах элементов 1,5 и 7, соответственно.

При Pt

PS

Р4

-I

и

-. 1

1

при этом сопло с пневматического трехмембранного реле 8 закрыто и на выходе реле 8 давление Pg «О.

В камеру А 9 триггера с раздельными входами 9 поступает давление Г «О, а в камеру Б 9 поступает давление с выхода инвертора 10, равное «1. При таких входных давлениях триггер 9 занимает положение с нулевым выходным сигналом PQ «О. При поступлении сигнала Р «О в камеру Г 1 пульсирующего сопротивления, мембранный блок поД действием подпора, поданного в камеру Д /, перемещается вниз, соединяя камеры В I и Е I через открытое сопло С / пульсирующего сопротивления 1 с камерой Б 1. Камеры fi ) и Е 1 при этом соединены, например с трубопроводом с анализируемым газом или с другим его источником. Подачей импульса Pg «1 осуц.1ествляется заполнение емкости 3 анализируемым газом. На измеритель времени поступает сигнал Рр «1.

Процесс измерения начинается от входной линии, а, следовательно, и давление в камере 6 сохраняется неизменным до тех пор, пока не сменится команда. На выходе элемента 6 сравнения давление Pg «1, которое через открытое сопло С 1 пневмореле 10 поступает в камеру А 9 триггера с раздельными входами 9, при этом на другой вход триггера поступает сигнал нулевого уровня. При таких входных сигналах триггер 9 переходит в положение с единич3., ным выходным сигналом Р„ «1. Под

действием давления Рп

поступающего в камеру Г 1 пульсирующего сопротивления I, сопло С / пульсирующего сопротивления 1 закрывается, а сопло С 2 открывается. Анализируемый газ из дозирующей емкости 3 поступает через открытое сопло С 2 пульсирующего пневматического сопротивления 1 в камеру Б 2 точного повторителя 2 со сдвигом. Камеры А 2 Б 2 точного повторителя 2 со сдвигом соединены между собой капиллярной трубкой 4 истечения, выполненной в виде ламинарного дроссел я.

Состояние газа в дозирующей емкости 3 описывается уравнением

PJ V 0 RT ,(1)

где РЗ - давление газа в емкости 3, имеющей объем V; 6 - количество газа; R - газовая постоянная; Т - абсолютная температура газа. При истечении газа из дозирующей емкости 3 давление Pj уменьшается. Истечение продолжается до тех пор, пока разность давлений ЛР Рд - Р| не станет равной давлению задания Р , устанавливаемому задатчиком 7. Таким образом, истечение газа Начинается с момента, когда ДР РЗ - PI О, и прекращается, когда ЛР PJ- PI PJ. В конце процесса истечения состояние газа описывается уравнением (PI- Pj)-V (Q- Gt)-RT, где G - расход газа по трубке истечения; t - время истечения. Вычитая из (1) уравнение (2) получаем. G-R-T-t откуда t G-R-T Расход газа в случае его ламинарного течения по капиллярной трубке истечения можно определить из формулы Пуазейля в виде lid,ДР.Р 12в 1 ju где d, 1 - диаметр и длина капиллярной трубки истечения, соответственно; jn - вязкость газа; У - средняя плотность газа в трубке истечения; 4Р - перепад давления на трубке истечения. Подставляя значение G из (5) в (4) получаем и - После того, как Pj -Fj Р ходе пятимембранного элемента 6 сравнения будет сигнал F «1. Этим сигналом, прошедшим через сопло 6 реле 8 инвертированным на реле 10, триггер 9 переводится в состояние с нулевым выходным сигналом. Мембранный блок пульсирующего пневматического сопротивления 1 перемешается вниз, соединяя через открытое сопло С / дозирующую емкость 3 со входом. Подачей командного импульса Pj, «1, осуществляется подготовка регистрирующего устройства к работе. В дальнейшем работа устройства осуществляется аналогично. Предлагаемое устройство для измерения вязкости обладает по сравнению с известными устройствами того же назначения сле дующими преимуществами: истечение газа происходит при постоянном перепаде давления на трубке истечения, кроме того величина перепада давления может быть легко изменена посредством соответствующей настройки точного повторителя со сдвигом, результат из.мерения не зависит от колебаний давления во входном трубопроводе; высокая надежность работы в пожаро- и взрывоопасных СЛОВ11ЯХ. Формула изобретения Устройство для измерения вязкости, содержащее дозирующую емкость, трубку истечения, регистратор времени истечения, пятимембранный элемент сравнения, задатчик давления, узел памяти, первое пневматическое трехмембранное реле, при этом в соответствующие входы пятимембранного элемента сравнения подключены задатчик давления и выходы узла памяти, а выход пяти.мембранного элемента сравнения подключен в сопло трехмембранного реле, камера управления которого соединена с выходом узла па.мяти. а выход соединен с входо.м регистратора времени истечения, огличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения путе.м стабилизации перепада давления на трубке истечения и осуигествления при анализе точного дозирования исследуемого ве1цества, оно снабжено вторым пневматическим трех.мембранным роле, триггером с раздельными входами, ульсируюн1им пневматическим сопротивлением и точным повторителем со сдвиго.1, 11|1пчем выход первого пневматического трех м ом б Kill но го pe.ie подключен к из входов триггера и входу второго трехме.моранного реле, реализующего логическую функцию «Отрицание, выход которого соединен с другим входом триггера, а выход триггера соединен с регистратором вре.мени истечения и с камерой управления пхльо :рук)щего пневматического сопротивления, ко входу которого подключена линия с анализируемы.м веществом, а выход через одну из ка.мер точного повторителя со сдвигом подключен ко входу трубки истечения, выход которой - к другой камере точного повторителя со сдвигом, при этом дозирующая емкость подключена к камере пульсирующего пневматического сопротивления, соединенной с одним из входов пятимомбранного элемергга сравнения. Источники информации, .принятые во вни.мание при экспертизе 1. Залманзон Л. А. Аэрогидродинамические методы измерения входных пара.метров автоматических систем. М., «Недра, 1973, с. 122 126. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2701842/18-25. кл. G 01 N 11/06, 22.12.68 (прототип).