Пневматический вибрационный вискозиметр

 

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ВИБРАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР, содержащий плоскую .пластину ,, закрепленную на одном конце стержня и помещенную в контролируемой жидкости между двумя неподвижными плоскими стенками, генератор вьшужденных колебаний и измерительную схему, отличающийся тем, что, с целью повълпенйя точности измepeнияj измерительная схема выполнена в виде измерителя интервала времени, а генератор вынужденных колебаний образован подпружиненным первым сильфоном, первьй тореЦ которого соединен с другим концом стержня, а также двумя камерами,сообщаюпщмися между собой через золотниковый клапан, золотник которого размещен на штоке, выполненном в виде трубы, соединяющий внутреннюю полость первого сильфона и первую камеру через пневматический дроссель , причем эта камера совместно с вторым подпружиненным сильфоном, один торец которого жестко закреплен на стенке этой камеры, образуют внешнюю его полостт.--, которая соеди (О нена с измерителем интервала времени , а через другой пневматический дроссель - с источником сжатого воздуха , при этом внутреняя полость второго сильфона и вторая камера сообщаются с атмосферой, а подвижный торец второго сильфона соединен при помощи штока с вторым торцом первого сильфона, причем плоская пластио to на частично погружена в контролируемую жидкость. Nl

2 А (19) (»» 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4<5цC 01 N ff/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

10 ДЕЛАМ ИЗО6РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3661855/24-25 (22) 16.11.83 (46) 07.03.85. Бюл. Р 9 (72) П.И.Ста»»ьнов, В.С.Прохоров, А.Н.Круглов и N.Â.Êóëàêîâ (71) Новомосковский филиал Московского ордена Ленина и ордена Трудо- вого Красного Знамени химико-технологического института им. Д.И.Менделеева (53) 532.13(088.8) (56) 1. Патент США Р 2973639, кл. Г 01 N 11/00, опублик. 1964.

2. Авакян А.А, Перспективы и проблеМь» промышленной вискозиметрии.-..

"Промышленность Армении", 1970, и 10, с. 15-19 (прототип) . (54)(57) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ВИБРАЦИОННЬЙ

ВИСКОЗИМЕТР, содержащий плоскую .пластину, закрепленную на одном конце стержня и помещенную в контролируемой жидкости между двумя неподвижными плоскими стенками, генератор вынужденных колебаний и измерительную схему, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, измерительная схема выполнена в виде измерителя интервала времени, а генератор вынужденных колебаний образован подпружиненным первым сильфоном, первый тореЦ которого соединен с другим концом стержня, а также двумя камерами,сообщающимися между собой через золотниковый клапан, золотник которого размещен на штоке, выполненном в виде трубы, соединяющий внутреннюю полость первого сильфона и первую камеру через пневматический двоссель, причем эта камера совместно с вторым подпружиненным сильфоном, один торец которого жестко закреплен на стенке этой камеры, образуют внешнюю его полость, которая соединена с измерителем интервала времени, а через другой пневматический дроссель — с источником сжатого воздуха, при этом внутреняя полость второго сильфона и вторая камера сообщаются с атмосферой, а подвижный торец второго сильфона соединен при помощи штока с вторым торцом первого сильфона, причем плоская пластина частично погружена в контролируемую жидкость.

1144027

Изобре."ение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения вязкости технологических жидкостей, применяе.мых в. химической и неЬтеперерабать1вающей промьш(ленности.

Известен вибрационный вискозиметр, . состоящий из генератора колебаний,чувствительного элемента, погружаемого в измеряемую. жидкость, и измерителя 1п параметров колебаний, причем генератор колебаний соединен с чувствительным элементом упругим стержнем, а чувствительный элемент таким же образом соединен с измерителем параметров колебаний P) .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является пневматический вибрационный вискозиметр, содержа-. щ щий плоскую пластину, закрепленную на одном конце стержня и помещенную в контролируемой жидкости между двумя неподвижными плоскими стенками, генератор вынужденных колебаний и измерительную схему (21 .

Недостатком известного устройства является низкая точность, обусловленная нестабильностью коэффициента преобразования измерительной схемы.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в .нневматический вибрационный вискозиметр, содержащий плоскую 35 пластину, закрепленную на одном конце стержня и помещенную s контролируемой жидкости между двумя неподвижными плоскими стенками, генератор. вынуяденных колебаний и измеритель- 40 ную схему, измерительная схема выполнена в виде измерителя интервала времени, а генератор вынужденных колебаний образован подпружйненным первым сильфоном, первый торец кото- 45

Рого соединен с другим концом стержня, а также двумя камерами, сообщающймися между собой через золотниковый KJIdIIBH> золотник которого размещен на штоке, выполненном в виде трубы, Ю соединяющей внутреннюю полость первого сильфона и первую камеру через пневматический дроссель, причем эта камера совместно с вторым подпружиненным сильфоном, один торец кото- 55 рого жестко закреплен на стенке этой камеры, образуют внешнюю его полость, которая соединена с измерителем интервала времени, а через другой пневматический дроссель — с источником сжатого воздуха, при этом внутренняя полость второго сильфона и вторая камера сообщаются с атмосферой, а подвижный торец второго сильфона соединен при помощи штока с вторым торцом первого сильфона, причем плоская пластина частично погружена в контролируемую жидкость.

На чертеже показана принципиальная схема пневматического вибрационного вискозиметра.

Устройство состоит из камер 1 и 2, которые отделены друг от друга клапаном 3 с золотником 4, закрепленным на верхнем торце трубки 5 и одновременно герметично закрывающим этот торец. Трубка 5, выполняющая функции штока, соединена с одним торцом первого подпружиненного сильфона 6 и с подвижным торцом подпружиненногo второго сильфона 7. Камера 1 и внутренняя полость второго сильфона 7 сообщаются с атмосферой.

Камера 2, образующая совместно с вторым сильфоном 7 его внешнюю полость, соединена с измерителем 8 интервала времени и через дроссель

9 с линией сжатого воздуха, а также через пневматический дроссель 10, установленный в трубке 5, с внутренней полостью первого сильфона 6.-Вто. рой торец первого сильфона 6 через стержень 11 соединен с плоской пластиной 12. Эта пластина колеблется в контролируемой жидкости между двумя неподвижными плоскими стенками 13 и 14, Причем плоская пластина 12 частично погружена в контролируемую жидкость.

Устройство работает следующим образом.

Камера 2 через пневматический дроссель 9 заполняется сжатым воздухом, который через пневматический дроссель 10 в трубке 5 поступает во" внутреннюю полость сильфона б.

При этом давление воздуха в камере

2 растет быстрее, чем во внутренней полости. сильфона б, оно сжижает сильфон 7 и перемещает трубку 5 вниз.

Клапан 3 плотнее закрывается золотником 4. Давление сжатого воздуха продолжает расти в камере 2 и во внутренней полости сильфона 6, ко торый оно растягивает, затем пере мещает стержень 11 с плоской пласти

3 11440 ной 12, увеличивая глубину погружения последней в контролируемую жидкость. По мере погружения плоской пластины 12 в контролируемую жидкость увеличивается сила вязкостного трения из-за увеличения геометрических размеров части плоской пластины, равномерно движущейся в этой жидкости. При определенном погружении плоской пластины 12 в жидкость сила 10 вязкостного трения становится больше силы, действующей со стороны сильфоиа 7. В этом случае трубка 5 на чинает перемещаться вверх. Это приводит к открытию кольцевого отверстия в клапане 3 золотником 4 и стравливанию воздуха из камеры 2. При этом сила, действующая на трубку 5 со стороны сильфона 7, уменьшается, что способствует еще большему открытию клапана 3 и стравливанию давления сжатого. воздуха из камеры 2. При этом воздух из внутренней полости снльфона 6 начинает стравливаться через пневматический дроссель 10 и клапан 3 в атмосферу. Сильфон 6 сжимается и через стержень 11 начинает вытягивать плоскую пластину 12 из контролируемой жидкости. Сила вязкостного трения меняет направле30 ние своего действия на трубку 5.

Вследствие этого клапан 3 закрывается золотником 4 и давление в камере 2 и во внутренней полости силь«

I фона 6 вновь начинает возрастать.

В установившемся режиме в камере

2 наблюдаются циклические изменения давления. Частота изменения этого давления пропорциональна вязкости контролируемой жидкости. При этом

40 также глубина погружения плоскои пластины 12 в контролируемую жид, кость пропорциональна ее вязкости: чем меньше вязкость, тем больше глубина погружения.

При изменении вязкости контролируемой жидкости, например, ее умень- . шении для достижения равновесия указанньм выше сил, плоская пластина 12 перемещается глубже в контроли-50 руемую жидкость. Для достижения нового состояния равновесия время, в течение которого сильфон 6 заполняется через пневматический дроссель

10 сжатым воздухом, увеличивается. 55

Увеличивается также время нстечения сжатого воздуха из сильфона 6 через дроссель 10 и клапан 3 в атмосферу.

27 4

Поэтому частота изменения давления в камере 2 уменьшается пропорционально уменьшению вязкости контролируемой жидкости.

Измеритель 8 интервала времени измеряет или длительность наблюдения максимального, либо минимального давления в камере 2, или частоту изменения давления в этой камере, или время, в течение которого давление изменится заданное число раз. Этот измеритель градуируется в единицах вязкости. Диапазон измерения вязкости изменяется путем выбора геометрических размеров плоской пластины

12.

Прибор может измерять вязкость в диапазоне от 20 сП до 100-4000 П.

Теоретический верхний предел измерения может доходить до 5 1О П.

В предлагаемом устройстве происходит преобразование вязкости во временной сигнал, отличающийся повышенной помехозащищенностью. Работа прибора происходит по принципу компенсации усилий, обеспечивающему при отно- сительной простоте реализации устройства повышенную точность измерения вязкости. При этом вискозиметр построен по схеме пневматического ге" нератора, в котором изменение вязкости контролируемой жидкости непосредственно влияет на частоту следования импульсов давления сжатого воздуха с него за счет применения принципа уравновешивающего преобразования, причем применена инерционная (гибкая) положительная обратная. связь, параметры которой определяются вязкостью контролируемой жидкости. Все это в совокупности обеспечивает повышение точности измерения вязкости по сравнению с известным устройством в 1,5 раза.

Устройство является низкочастотным (0,5-30 Гц), что очень важно для применения прибора при измерении вязкости высокомолекулярньм соединений, так как чем меньше частота колебаний, тем ближе значения вязкости, полученные при динамических и статических измерениях.

По сравнению с базовым объектомвискозиметром пневматическим

ВВ-2014, имеющим аналоговый пневматический сигнал, удается получить временной сигнал, легко преобразуемъф в цифровой код. Это облегчает

1 I 44027

ВИИИПИ Заказ 897/36 Тираж 897 Подписное

ФИлиал ППП нПатеит, г. Ужгород,ул.проектная, 4 применение прибора в системах управления с применением средств вычислительной техники и позволяет повысить точность измерения эа счет устранения аналого-цифрового преобразователя ° Точность измерения по сравнению с базовым объектом повышается также построением устройства по принципу уравновешивающего преобразования в

5 3,5 раза.