Вибрационный вискозиметр

Вибрационный вискозиметр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП С

<1>826214

- К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

© (61) Дополнительное к авт. сеид-ву . (22) ЗаЯвлено 110579 (21) 2767547/18-25 (51) N с присоединением заявки ¹

G 01 N 11/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300481. Бюллетень ¹ 16

Дата опубликования описания 3004.81 (53) УДК 532.137 (088. 8) (72) Авторы изобретения

M.Â.Êóëàêoâ, Ю.К.Тараненко и В.И.Снегур

/ ,Цнепропетровский химико-технологичес ий институт им. Ф.Э.Цзержинского и Московский ин(нанят .хймкческого машиностроения (71) Эаявители (54) ВИБРАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕ 1Р.

Изобретение относится к технике измерения физико-химических параметров жидких сред и может быть использовано для измерения вязкости жидкoc- 5 ти в химической, пищевой и фармацев-тической промыщленности.

Известен вибрационный вискозиметр, вибратор преобразователя которого выполнен в виде пластины из магнитострикционного материала. Пластина закреплена в герметизированной гильзе с.торцовой стороны, причем одна половина пластины помещена в контролируемую жидкость, а вторая охвачена обмоткой возбуждения, находящей- 1 ся внутри гильзы, Пластины преобразователя работает ь режиме затухающих колебаний, причем о вязкости контролируемой жидкости судят по величине интервала времени между возбуждающими импульсами, посылаемыми на пластину в момент снижения амплитуды колебаний пластины до заданной величины (1) .

Недостатком такого вискозиметра является низкая. добротность колебательной системы вибратора, что приводит к значительной величине коэффициента затухания пластины, зависящего от собственных потерь в преобразоваТеле. Поэтому увеличение общего коэффициента затухания приводит к уменьшению интервала времени между возбуждающими импульсами, а следовательно, к снижению точности измерения вязкости. Низкая добротность колебательной . системы вибратора обусловлена диссипацией энергии колебаний в местах крепления пластины к гильзе вследствие несовпадения этих мест с узкими колебаний пластин Dl, Наиболее близким к предлагаемому является вибрационный вискозиметр.

Вибратор преобразователя этого вискозиметра выполнен в виде упругого участка трубопровода, закрепленного между двумя опорами. Упругий участок трубопровода снабжен системой возбуждения крутильных колебаний вокруг оси трубопровода. Частота крутильных колебаний участка трубопровода зависит от интенсивности момента инерции присоединенной массы жидкости и массы трубопровода, а следовательно, является функцией динамической вязкости. Пля возбеждения крутильных колебаний в диаметрально противоположных точках трубопровода укреплены пластины нз магнитного материала, возле которых установлены электромагнитный

826214 возбудитель и приемник колебаний„ включенные в цепь усилителя селектив.ной положйтельной обратной связи (2) .

Недостаток этого вибрационного вискоэиметра заключается в низкой доборотности механической колебательной системы преобразователя вискози>летра.

Это объясняется тем, что в местах закрепления упругого участка трубопровода при колебаниях возникают скручивающие моменты, что приводит к диссипации энергии колебаний. Снижение добротности механического колебательного контура преобразователя вискоэиметра приводит к отклонению частоты колебаний в цепи усилителя положительной обратной связи от резонансной частоты колебаний упругого участка трубопровода согласно соотношению

af д9 и 2Q где f — резонансная частота о колебаний упругого участка трубопровода;

pf — отклонение частоты колебаний от резонансной, сдвиг фазы колебаний в цепи усилителя; — добротность механической колебательной системы преобразователя;

W — энергия, запасаемая преобразователем за один период колебаний;

W — энергия рассеиваемая p

I за тот же период колебаний.

Как следует из формулы, с уменьшением Q (за счет увеличенйя Хп) снижается плотность измерения вязкости вследствие увеличения af, Другим недостатком указанного вибрационного вискозиметра является необходимость в схеме электронного усилителя положительной обратной связи„ схемное решение которого вследствие целого ряда требований, в том числе по автоматической регулировке усилия, по формуле выходного сигнала, по величине сдвига фазы и других отличается (значительной сложностью. Кроме этого, вследствие внутреннего трения при скручивании упругого участка трубопровода мощность усилителя должна быть порядка 2-3 Вт, что также усложняет как схему усилителя, так и конструкцию системы возбуждения колебаний.

Q 2 — о 1 и

Пель изобретения — повышение точности измерения и упрощения системы возбуждения колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что в известном вибрационном вискозиметре, содержащем вибратор в виде упругого участка трубопровода, закрепленно .о на двух опорах, систему возбуждения крутильных колебаний трубопровода, источник гитания и измеритель частоты, на частях упругого трубопровода, выступающих эа опоры, установлены системы возбуждения крутильных колебаний, противофазных по отно5 шению к колебаниям части трубопровода, заключенной между опорами, выполненными в виде патрубков для подвода и отвода измеряемой среды и установленными в узлах крутильных колебаний участка трубопровода, система возбуждения колебаний, установленная, между опорами, снабжена двумя магнитоуправляемыми контактами и двумя постоянными магнитами, установленными с зазором относительно контактов и укрепленными в диаметрально противоположных точках трубопровода, при этом источник питания через последовательно включенные магнитоуправляемые контакты поцключен ко всем обмоткам элект20 ромагнитов возбуждения колебаний.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство.

Вискозиметр содержит упругий участок трубопровода 1, части 2 и 3 кото.>5 рого, выступающие за опоры, выполнены в виде патрубков подвода 4 и отвода

5 контролируемой жидкости. Эти патрубки через фланцы соединены с технологическим трубопроводом 6 и установлены в узлах крутильных колебаний,эпюра которых расположена в верхней части чертежа. Для возбуждения крутильных колебаний упругого участка трубопровода предусмотрены магнитоуправляемые контакты 7 и 8 с защитными прокладками, включенные последовательно . В качестве магнитоуправляеьых контактов могут быть использованы серийно выпускаемые контах=ы КЭМ-3. На участке трубопровода 1 с зазором от магнитоуправ40 ляемых контактов в диаметрально противоголожных точках трубопровода укреплены постоянные магниты 9 и 10.Электромагниты возбуждения крутильных ко— лебаний ll и 12 участка 1 смещены отл носительно магнитоуправляемых контактов и воздействуют на участок трубопровода с помощью металлических пластин 13. Последовательно с электромагнитами возбуждения колебало йий центральной части включены электромагниты 14, 15, 16 и 17 возбуждения колебаний частей трубопровода, выступающих за опоры.

Источник 18 стабильного напряжения питания электромагнитов через ключ

55 19 подключен к последовательно соециненным электромагнитам возбуждения колебаний и магнитоуправляемым контактам. В линию питания электромагнита включен частотомер 20.

49 Предлагаемый вискозиметр работает следующим образом.

Контролируемая среда по трубопроводу 6 поступает в упругий участок трубопровода 1, заполняя также его части .2 и 3, и отводится из указан826214 ных участков также по трубопроводу

6. В этот момент замыкают цепь ключом 19, и напряжение источника питания 18 через замкнутые под действием полей магнитов 9 и 10 магнитоуправляемые контакты 7 и 8 подается на электромагниты возбуждения колебаний

l1 .12, 14; 15, 16 и 17, которые

I воздействуют на пластину 13, скручивая тем самым участки упругого трубопровода 1, 2 и 3, как показано на чертеже. В результате этого увеличи,вается зазор между постоянными магнитами 9 и 10 и магнитоуправляемыми контактами 7 и 8, и,в определенный момент времени магнитоуправляемые контакты разрывают цепь питания электромагнитов. Под действием сил упругости участки 1, 2 и 3 упругого трубопровода возвращаются в первоначальное положение. При этом в результате поворота центрального участ- 20 ка 1 постоянные магниты .9 и 10 вновь приближаются к магнитоуправляемым контактам 7 и 8, замыкая их, в результате чего замыкается также цепь питания электромагнитов 11, 12, 14, 15, 16 и 17, и цикл колебаний повторяется.

Таким образом в цепи питания электромагнитов возбуждения колебаний возникают прямоугольные импульсы, ЗО частота которых является функцией вязкости контролируемой жидкости и измеряется частотомером 20.

Так как крутильные колебания участков 2 и 3 совершаются в противофазе к колебаниям участка 1, при5 .чем патрубки 4 и 5 установлены в образующихся при этом узлах колебаний, то диссипации энергии колебаний в этих местах не происходит, а колебательная система имеет высокую доб- 40 ротность. Кроме этого, предельно упрощается система возбуждения колебаний, амплитуда колебаний легко регулируется изменением напряжения источника питания, при этом отпадает .45 необходимость в усилителе положительной обратной связи.

Формула изобретения

Вибрационный вискозиметр, содержащий вибратор в виде упругого участка трубопровода, закрепленного на двух опорах, систему возбуждения крутильных колебаний трубопровода, источник питания, измеритель частоты, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности измерения и упроще"ия системы созбуждения колебаний, на частях упругого трубопровода, выступающих за опоры, установлены дополнительные системы возбуждения крутильных колебаний, противофазных по ofíoøåíèþ к колебаниям части трубопровода, заключенной между опорами, выполненными в виде патрубков для подвода и отвода измеряемой среды и установленными в узлах крутильных колебаний участка трубопровода, система возбуждения колебаний, установленная между одорами, снабжена двумя магнитоуправлясмыми контактами и двумя постоянными магнитами, установленными с зазором

/ относительно контактов и укрепленными в диаметрально противоположных точках трубопровода,при этом источник питания через последовательно включенные магнитоуправляеьые контакты подключен ко всем обмоткам электромагнитов возбуждения колебаний.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для.химических производств. M., Машиностроение, 19 74, с. 34 3.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 427269, кл. В 01 В 01 N 11/00, (прототип).

826214

Составитель В.Филатова

Редактор Н,Безродная Техред M.påéâåc Корректор М.Шароши

Заказ 2511/66 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Чосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП П= -", г. Ужгород, ул. Проектная, 4