Автоматический капиллярный вискозиметр

Авторы патента:

Илясов Леонид Владимирович (RU)

Кузнецов Николай Викторович (RU)

G01N11/08 - с измерением давления, необходимого для создания заданной скорости истечения

Владельцы патента RU 2760922:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области автоматического контроля показателей качества жидких сред, а именно контролю вязкости нефтяных масел. Автоматический капиллярный вискозиметр жидкостей, содержащий шестеренчатый насос 1 с приводом 2, последовательно включенные и размещенные в термостате 3 змеевик 4, трубопровод 5, на котором установлен капилляр 6 и датчик разности давлений 7, входы которого подключены к трубопроводу до и после капилляра по потоку жидкости. Вискозиметр дополнительно содержит диафрагму 8, установленную на трубопроводе по потоку жидкости за капилляром, и дополнительный датчик разности давлений 9, входы которого подключены к трубопроводу до и после диафрагмы по потоку жидкости, при этом выход датчика разности давлений 7 служит для его подключения к входу «делимое» вычислительного устройства 11, а выход дополнительного датчика разности давлений 9 служит для его подключения к входу «делитель» вычислительного устройства 11. Технический результат - создание капиллярного вискозиметра, способного измерять как динамическую, так и кинематическую вязкость, а также плотность жидкостей. 1 ил.

Изобретение относится к области автоматического контроля показателей качества жидких сред, а именно к контролю вязкости нефтяных масел.

Известен капиллярный вискозиметр жидких сред (Измерения в промышленности. Справ. Изд. Под ред. П. Профос. Пер. с нем., М.: Металлургия, 1900. С. 398. рис. 3.7-38), в котором измерение кинематической вязкости жидкости осуществляется при истечении ее из емкости, в которой установлен капилляр, под действием силы тяжести. Значение кинематической вязкости определяется по высоте уровня жидкости в емкости, в который, в свою очередь, уровень измеряется методом продувки газа через слой анализируемой жидкости, находящийся в емкости.

Недостатком такого вискозиметра является сложность и громоздкость конструкции, возможность испарения анализируемой жидкости и ограниченные информационные возможности, определяемые тем, что вискозиметр позволяет получать информацию только о кинематической вязкости жидкости.

Наиболее близким по технической сущности является автоматический капиллярный вискозиметр (Фарзане Н.Г., Илясов Л.В, Азим-заде А.Ю. Технологические измерения и приборы. М.: Высшая школа, (с. 283-284, рис 10.5), содержащий шестеренчатый насос с приводом, последовательно включенные и размещенные в термостате змеевик, трубопровод, на котором установлен капилляр, и датчик разности давлений, входы которого подключены к трубопроводу до и после капилляра по потоку жидкости.

В этом вискозиметре анализируемая жидкость с постоянным объемным расходом прокачивается через змеевик и капилляр. С помощью датчика разности давлений измеряется разность давлений, возникающая на концах капилляра. Выходной электрический сигнал от датчика разности давлений поступает на вторичный прибор. Для стабилизации режима работы вискозиметра змеевик, служащий для нагревания анализируемой жидкости, и капилляр размещаются в термостате.

Недостатком такого вискозиметра являются узкие информационные возможности, определяемые тем, что вискозиметр способен измерять только динамическую вязкость жидкостей.

Проблемой изобретения является создание капиллярного вискозиметра, способного измерять как динамическую, так и кинематическую вязкость, а также плотность жидкостей.

Технический результат - расширение информационных возможностей вискозиметров и, в частности, получения возможности формирования измерительной информации о плотности и кинематической вязкости анализируемой жидкости.

Технический результат достигается тем, что автоматический капиллярный вискозиметр жидкостей, содержащий шестеренчатый насос с приводом, последовательно включенные и размещенные в термостате змеевик и трубопровод, на котором установлен капилляр, и датчик разности давлений, входы которого подключены к трубопроводу до и после капилляра по потоку жидкости. Согласно изобретению, дополнительно содержит диафрагму, установленную на трубопроводе по потоку жидкости за капилляром, и дополнительный датчик разности давлений, входы которого подключены к трубопроводу до и после диафрагмы по потоку жидкости, при этом выход датчика разности давлений служит для подключения к входу «делимое» вычислительного устройства, а выход дополнительного датчика разности давлений служит для подключения к входу «делитель» вычислительного устройства.

Такая конструкция вискозиметра обеспечивает возможность дополнительного измерения плотности анализируемой жидкости путем измерения при постоянном объемном расходе разности давлений на диафрагме, что обеспечивает с помощью делительного вычислительного устройства по сигналам датчиков разности давлений на капилляре и диафрагме получения информацию о кинематической вязкости жидкости.

Автоматический капиллярный вискозиметр жидкостей имеет отличия в совокупности элементов и их расположения.

Схема автоматического капиллярного вискозиметра жидкостей показана на фиг 1.

Автоматический капиллярный вискозиметр жидкостей, содержащий шестеренчатый насос 1 с приводом 2, последовательно включенные и размещенные в термостате 3 змеевик 4, трубопровод 5, на котором установлен капилляр 6, и датчик разности давлений 7, входы которого подключены к трубопроводу до и после капилляра по потоку жидкости. Вискозиметр дополнительно содержит диафрагму 8, установленную на трубопроводе по потоку жидкости за капилляром, и дополнительный датчик разности давлений 9, входы которого подключены к трубопроводу до и после диафрагмы по потоку жидкости, при этом выход датчика разности давлений служит для его подключения к входу «делимое» 10 вычислительного устройства 11, а выход дополнительного датчика разности давлений служит для его подключения к входу «делитель» 12 вычислительного устройства 11.

Для измерения и регистрации всех сигналов служит безбумажный самописец или компьютер.

Автоматический капиллярный вискозиметр работает следующим образом. С помощью шестеренчатого насоса 1, приводимого в движение приводом 2 (синхронным двигателем), через последовательно включенные и размещенные в термостате 3, змеевик 4, служащий для нагревания анализируемой жидкости до заданной температуры (обычно 50°С), трубопровод 5, на котором установлен капилляр 6 и диафрагма 8, с постоянным объемным расходом прокачивается анализируемая жидкость.

На капилляре 6 и диафрагме 8 непрерывно измеряются разности давлений с помощью датчиков разности давлений 7 и 9. Эти датчики при постоянном объемном расходе анализируемой жидкости формируют на выходе электрические сигналы U₁ и U₂, которые описываются выражениями:

где K - коэффициент преобразования датчиков разности давления (принят одинаковым для обоих датчиков);

l - длина капилляра;

d - диаметр капилляра;

Q - объемный расход анализируемый жидкости через капилляр и диафрагму

η - динамическая вязкость анализируемой жидкости;

α - коэффициент расхода диафрагмы;

S - площадь поперечного сечения отверстия диафрагмы;

ρ - плотность анализируемой жидкости;

K_η - коэффициент преобразования по динамической вязкости датчика разности давлений на капилляре;

K_ρ - коэффициент преобразования по плотности датчика разности давлений на диафрагме.

Сигнал от датчика разности давлений на капилляре поступает на вход «делимое» 10, а сигнал датчика разности давлений на диафрагме поступает на вход «делитель» 12 вычислительного устройства 11. При этом на выходе вычислительного устройства 11 формируется сигнал, который описывается выражением:

где Kv - коэффициент преобразования по кинематической вязкости автоматического вискозиметра;

v - кинематическая вязкость анализируемой жидкости.

Сигналы датчиков разности давления на капилляре и на диафрагме, а также сигнал вычислительного устройства 11 выводится на регистрирующий прибор (например, безбумажный самописец) или компьютер 13.

Таким образом, предлагаемый автоматический вискозиметр позволяет получить информацию о динамической и кинетической вязкости, а также плотности анализируемой жидкости.

Преимуществом предлагаемого технического решения являются:

- широкие информационные возможности;

- однородность средств измерений, используемых для получения измерительной информации о динамической и кинематической вязкости, а также о плотности жидкой среды.

Автоматический вискозиметр может быть реализован на базе средств промышленной измерительной технике.

Автоматический вискозиметр жидкостей может найти применение в нефтеперерабатывающей промышленности для контроля характеристик нефтяных масел.

Автоматический капиллярный вискозиметр жидкостей, содержащий шестеренчатый насос с приводом, последовательно включенные и размещенные в термостате змеевик, трубопровод, на котором установлен капилляр, и датчик разности давлений, входы которого подключены к трубопроводу до и после капилляра по потоку жидкости, отличающийся тем, что вискозиметр дополнительно содержит диафрагму, установленную на трубопроводе по потоку жидкости за капилляром, и дополнительный датчик разности давлений, входы которого подключены к трубопроводу до и после диафрагмы по потоку жидкости, при этом выход датчика разности давлений служит для его подключения к входу «делимое» вычислительного устройства, а выход дополнительного датчика разности давлений служит для подключения его к входу «делитель» вычислительного устройства.

Изобретение относится к области измерительного оборудования, используемого для оценки текучести порошковых составов при высоких скоростях их течения. Устройство для определения текучести огнетушащих порошковых составов включает баллон с азотом - источник движущей среды, ресивер, напорную магистраль, редукторы высокого давления, пневматический клапан, панель управления, расходную емкость, снабженную крышкой с фланцевым соединением, мерный цилиндр со встроенным запорным клапаном, выпускную трубу, тензометрические датчики давления, пневмораспределитель, шиберный затвор с пневмоприводом, сопло, пылеуловитель с перепускным клапаном 0,1 Мпа, аналого-цифровой преобразователь, персональный компьютер.

Способ непрерывного измерения сдвиговой вязкости пастообразного продукта // 2691922

Настоящее изобретение относится к способу непрерывного определения сдвиговой вязкости (η) пастообразного продукта, подлежащего подаче в распылительную насадку для использования при распылительной сушке, причем непрерывное определение сдвиговой вязкости (η) пастообразного продукта осуществляют в байпасе к потоку пастообразного продукта, поступающему в распылительную насадку.

Реометр // 2690094

Изобретение касается реометра для определения и/или контроля текучих свойств вязких текучих сред, в частности полимерных расплавов и растворов, имеющего корпус (1), в котором между впускным отверстием (2) и выпускным отверстием (3) выполнен по меньшей мере один, по существу, прямолинейный канал (4), причем этот канал (4) имеет прямоугольное поперечное сечение, а также имеющего несколько расположенных вдоль канала (4) устройств (6) для измерения давления, при этом канал (4) по своей длине снабжен циклично сужающимся (6) и расширяющимся (7) поперечным сечением.

Стенд для исследования углеводородных жидкостей со сложными реологическими свойствами // 2677073

Изобретение относится к стендам для изучения углеводородных жидкостей со сложными реологическими свойствами и испытания присадок к ним. Стенд для исследования углеводородных жидкостей со сложными реологическими свойствами, содержащий расходный бак для углеводородной жидкости, оборудованный теплообменником и циркуляционным термостатом, замкнутый контур трубной обвязки, узел ввода присадок, винтовой насос, датчики давления, температуры и расходомер, причем содержит персональный компьютер и измерительную секцию, представляющую собой трубку, оснащенную теплообменником и по меньшей мере двумя датчиками давления и температуры.

Измерительное сопло для определения сдвиговой вязкости расплавов полимеров // 2674128

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения сдвиговой вязкости расплавов полимеров. Предложено измерительное сопло для определения сдвиговой вязкости расплавов полимеров во время его обработки с имеющим прямоугольное поперечное сечение проточным каналом, который между впускным участком (1) и выпускным участком (2), соответственно, постоянного поперечного сечения имеет переходной участок (3), который между двумя противолежащими друг другу стенками (6 или 7) канала в направлении (8) течения сужается по гиперболе.

Стенд для исследования агентов снижения гидравлического сопротивления при транспортировке нефти или нефтепродуктов по трубопроводу // 2659747

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к экспериментальным стендам для проведения исследования агентов снижения гидравлического сопротивления углеводородной жидкости (нефти и/или нефтепродуктов) (АСГС). Стенд для исследования агентов снижения гидравлического сопротивления при транспортировке нефти или нефтепродуктов по трубопроводу включает в себя: блок насосных агрегатов, содержащий по меньшей мере один насос винтового типа и по меньшей мере один насос центробежного типа, снабженные частотно-регулируемым приводом; расходную емкость с устройством перемешивания, снабженную системой терморегулирования; расходную емкость с системой вытеснения испытуемой жидкости и приемную емкость с системой вытеснения испытуемой жидкости, выполненные с возможностью вытеснения испытуемой жидкости с заданной скоростью и снабженные системой терморегулирования; трубную обвязку, образующую замкнутый контур для циркуляции нефти или нефтепродуктов и включающую в себя измерительную систему, состоящую по меньшей мере из трех параллельных измерительных участков различного диаметра, снабженную системой терморегулирования, и по меньшей мере одного съемного измерительного участка, содержащего съемные вставки, имитирующие различные гидравлические сопротивления движению нефти или нефтепродуктов; устройство ввода агентов снижения гидравлического сопротивления, подсоединенное к трубной обвязке; средства измерения, установленные на каждом измерительном участке; систему управления и контроля, выполненную с возможностью управления приводами насосов и приема и обработки информации со средств измерения; запорную арматуру, установленную на трубной обвязке, запорную арматуру, установленную на трубной обвязке с возможностью подключения измерительных участков в соответствии с заданными режимами исследований.

Стенд для исследования процессов транспортировки тяжелой и битуминозной нефти // 2650727

Изобретение относится к области гидродинамики жидкостей, а именно к устройствам (стендам) для исследования процессов прокачки смеси нефтей, парафиноотложения, остывания трубопровода при транспортировке тяжелой и битуминозной нефти. Стенд предназначен для поиска способов повышения эффективности транспортировки реологически сложных нефтей путем исследования перспективных методов воздействия на нефть, в частности депрессорных присадок и ингибиторов парафиноотложения.

Вискозиметр и способы его использования // 2646943

Изобретение относится к области промысловой геологии и может быть использовано в процессе добычи углеводородов из подземных геологических формаций. В данном документе описан способ измерения вязкости неньютоновской жидкости для поточного измерения и управления процессом.

Установка для оценки эффективности агентов снижения гидравлического сопротивления // 2629884

Изобретение относится к области гидродинамики жидкостей, в частности к устройствам для изучения агентов снижения гидравлического сопротивления, например полимерных противотурбулентных присадок (ПТП) или поверхностно-активных веществ (ПАВ), и может быть использовано для создания гидродинамических стендов для изучения углеводородных жидкостей и испытания присадок к ним, снижающих гидродинамическое сопротивление.

Способ непрерывного измерения вязкости жидкости и устройство для его реализации // 2610343

Изобретение предназначено для непрерывного измерения вязкости жидкости в различных технологических процессах, в частности в процессе контроля производства олифы, пентафталевых и глифталевых лаков. В предложенном способе измерения вязкости в измерительную камеру, в которую встроена диафрагма с калиброванным отверстием, насосом-дозатором малыми порциями подается исследуемая жидкость импульсным методом.