Прибор для измерения плотности и вязкости жидких сред

Прибор для измерения плотности и вязкости жидких сред

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1.ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ И ВЯЗКОСТИ ЖИДКИХ СРЕД-, содержащий колебательный зонд - палую спираль, жестко закрепленную по кокцам , соединенную последовательно с трубопроводом-,, системы возбуждения и съема колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, трубопровод расположен тангенциально к граничным виткам спирали, a системы возбуждения и съема колебаний, установленные в средней части спирали, ориентирЬ-i ваны одна относительно другой к оси спирали. 2. Прибор по П.1, отличающийс я тем, что система съема колебаний выполнена в виде измериS теля резонансной частоты и измери- , теля.амплитуды тангенциальных коле (Л баний.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) МЯ) 01Й 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ (21) 3380051/1.8-25 (22) 08.01.82 (46) 23.12.83. Бюл.Р47 (72) Н.P.Þñóïáåêoâ; Б.A. Мавлянкариев, . З.A. Акбарходжаев, А.В. Синин и A.Т. Турсунов (71) Ташкентский ордена Дружбы народов политехнический институт им. A.P. Бируни (53) 531.424(088.8) (56) 1. Патент GiIA М 3903732,. кл. G 01 и 9/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 711432, кл. G 01 N 9/00, 1980 (прототип ) .,(54 ) (57) 1.ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ И ВЯЗКОСТИ ЖИДКИХ СРЕД; содержащий колебательный зонд - полую спираль, жестко закрепленную по концам, соединенную последовательно с трубопроводаму. системы возбуждения и съема колебаний, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, трубопровод расположен тангенциально к граничным виткам спирали, а системы возбуждения и съема колебаний, установленные в средней части сйирали, ориентиро- ваны одна относительно другой к оси спирали. . 2. Прибор по п.1, о т л и ч а ю. шийся тем, что система съема колебаний выполнена в виде измерителя резонансной частоты и иэмери-, Щ теля,амплитуды тангенциальных колебаний.

1062562!

Изобретение относится к исследованиям физико-химических свойств и может быть использовано в тех видах научного и технического эксперимента, где требуется определение значений плотности и вязкости жидкостей, например в химической, пищевой, нефтеперерабатывающей промышленности.

Известен датчик, включающий электрический преобразователь, генератор переменных электрических сигналов и индикаторное устройство и предназначенный для определения таких параметров текучей среды, как вязкость, плотность и скорость рас- 35 пространения звука в этой среде.

Электрический преобразователь, концы которого являются входными кон- цами датчика..обеспечивает преобра зование видов энергии, для чего первые поверхности приводятся в колебательное движение в направлениях, в которых эти поверхности передают текучей среде энергию в ви- де поперечных волн, вторые поверхности приводятся в колебательное движение в направлениях, при которых осуществляется передача текучей среде энергии в виде продольных волн. Это преобразование энергии З0 происходит между входными концами датчика и электрическими концами, являющимися выходными, и вызывает преобразование напряжения между выходными концами. Выходной сигнал напряжения обеспечивает индикацию преобразования энергии. Генератор подает переменные электрические сигналы на входные концы и индикаторное устройство, воспринимающее и отображающее выходной сигнал (11 . 40

Недостаток устройства — невысокая чувствительность, обусловленная взаимозависимостью выходных сигналов. Кроме того, точность прибора ограничивается возможностями преобразования 45 видов энергии электрического преобраз ов ател я .

Наиболее близким к предложенному по конструктивному выполнению и достигаемому результату является прибор 50 для измерения плотности и вязкости жидких сред, содержащий колебательный зонд — полую спираль, жестко закрепленную по концам, соединенную последовательно с трубопроводом, системы возбуждения и съема колебаний. Конструкция позволяет непрерывно измерять вязкость и плотность жидких сред. действие устройства основано на 60 том, что в колебательном зонде воз" буждаются колебания. Собственная частота колебаний зонда, снимаемая измерителем декремента затухания, представляющим систему съема колебаний, 65 определяет. вязкость и плотность жидкости (21 .

Однако для известного устройства характерны недостаточная чувствительность измерений, обусловленная взаимозависимостью выходных сигналов, характеризующих вязкость и плотность жидкости и невозможностью их разделения и невысокая точность вследствие возникающих завихрений и гидравлических потерь в узле сочленения трубки, подводящей жидкость, с колебательным .зондом, что уменьшает абсолютные значения выходных сигналов и, кроме того, делает их зависимыми от дестабилизации расхода среды. упругая спираль приварена к подводящему жидкость трубопроводу под прямым углом. Подобное соединение образует местное сопротивление, и поток жидкости, проходящей через нее, изменяет скорость и направление движения, что является причиной влияния расхода среды на выходные сигналы прибора. Кроме того, образуются завихрения, срыв вихрей, а коэффици. ент потерь в данном случае -на порядок выше, по сравнению с поворотом с закруглением так как сваренные под прямым углом концы спирали имеют малые (начальный и конечный) радиусы закругления, коэффициент потерь еще более возрастет.

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерений индивидуальным формированием и регистрацией сигналов, характеризующих плотность и вязкость жидкости, увеличением абсолютных значений выходных сигналов, а также исключением влияния на последние расходы среды.

Эта цель достигается тем, что в приборе для измерения плотности и вязкости жидких сред, содержащем колебательный зонд — полую спираль, жестко закрепленную по концам, соединенную последовательно с трубопроводом, системы возбуждения и съема колебаний, трубопровод расположен тангенциально к граничным виткам спирали, а системы возбуждения и съема колебаний, установленные в средней части спирали, ориентированы одна относительно другой к оси спирали.

Кроме того, система съема колебаний выполнена в виде измерителя резонансной частоты и измерителя амплитуды тангенциальных колебаний.

На чертеже представлена схема предлагаемого прибора.

Прибор состоит из колебательного зонда — полой спирали 1, кронштейна 2, станины 3, осевого стержня 4, электррмагнитных преобразователей

1062562

5 и 6, генератора 7 колебаний с регулируемой частотой, измерительного блока 8 регистрирующих приборов

9 и 10 и кронштейна 11.

Датчиком является колебательный зонд в виде полой спирали 1 из упругого материала с.высокой степенью обработки внутренней поверхности.

Последовательное соединение.колебательного зонда с трубопроводом, подводящим жидкость, выполнено тангенциально к граничным виткам спирали, что необходимо для устранения завихрения и гидравлических потерь за счет местных сопротивлений, способствуя увеличению абсолютных зна- 15 чений выходных сигналов и делая пос. ледние независимыми от дестабилизации расхода среды.

Граничные витки спирали жестко. закреплены на кронштейне 11, который 2Q сварен ао станиной 3.

Электромагнитные преобразователи 5 и 6 устанавливают на осевом стержне 4 резьбовым соединением, позволяющим осуществлять настройку чувствительности прибора. Преобразователи 5 и 6 представляют собой ферритовые магнитопроводы, ориентированные своей продольной плоскостью один параллельно, а другой тангенциально оси спирали, причем подвижная часть преобразователей 5 и 6 (постоянные магниты) располагается в зазорах магнитопроводов и закрепляется на витках полой спирали 1.

В качестве преобразователей могут быть также использованы пьезометрические преобразователи.

Измерение прибором основано на возбуждении в датчике колебаний, резонансная частота и амплитуда @ которых зависят соответственно от плотности и вязкосТи жидкости.

Контролируемая жидкость непрерывно протекает через полую спираль 1 .

С.помощью генератора 7 колебаний 45 в последней возбуждаются продольные и тангенциальные колебания, причем для этого генератор так ориентируют относительно винтовой спирали 1, что его вектор колебаний расположен. 5О в касательной к точке приложения вектора плоскости, параллельной оси спирали.

Измерение плотности жидкости осуществляется следующим образом.

Полая спираль 1 совместно с протекающей через нее жидкостью образует подвижную систему полая спираль жидкость. Колебания системы возбуждаются генератором 7 со стабильной, поддающейся регулировке частотой.

При изменении плотности контролируемой жидкости изменяется общая масса подвижной системы, в результате изменяется резонансная частота колебаний последней — мера плотности жидкости, которая через преобразователь 5 и измерительный блок 8 фиксируется регистрирующим прибором 9.

Измерение вязкости жидкости прибора основано на зависи>лости амплитуды тангенциальных колебаний полой спирали 1 от вязкости контролируемой жидкости °

Амплитуда тангенциальных колебаний спирали, возбуждаемая .генератором 7 колебаний, прямо пропорциональна градиенту скорости напряжению силы трения относительного перемещения слоев жидкости, определяемого вязкостью последней.

При изменении вязкости жидкости изменяется градиент относнтельного пере>лещения слоев жидкости, обусловленный трением последней и твердой стенки, что в конечном итоге

1 приводит к изменению амплитуды тангенциальных колебаний витков спирали. Последняя как мера вязкости жидкости через преобразователь 6 и измерительный блок 8 фиксируется регистрирующим прибором 10.

Максимальная чувствительность прибора достигается экспериментально подбором конкретных витков полой спирали, относительно которых ориентируют соответствующие преобразователи 5 и 6.

Применение предложенного прибора позволяет повысить чувствительность измерений за счет раздельного форми рования и регистрации сигналов, характеризующих плотность и вязкость жидкости, а также исключения их взаимозависимости. Кроме того, при=

6ор позволяет повысить точность измерений за счет предложенного расположения трубопровода к граничным виткам спирали (устраняются завихрения и гидравлические потери от местных сопротивлений, уменьшающие абсолютные значения выходных сигналов, делающие последние зависимыми от рас. хода среды).

Прибор прост по конструкции, возможно использование серийных элементов в системах возбуждения и съема колебаний зонда.

Прибор может применяться в химической, пищевой, нефтеперерабатывающей отраслях, где необходим непрерывный контроль физико-химической свойств агрессивных и токопроводящих жидкостей.

1062562

ВНИИПИ Заказ 10208/43 Тираж 873 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул,Проектная,4