УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ

Устройство предназначено для непрерывного измерения вязкости жидкости в трубопроводах технологических линий, в частности в процессе контроля производства олифы, пентафталевых и глифталевых лаков.
Для определения вязкости применяют измерительное устройство -вискозиметр.
В лакокрасочной промышленности наиболее часто применяют вискозиметр, представляющий собой коническую емкость, вершиной вниз, объемом 100 мл, в нижней части в емкости имеется калиброванное отверстие, через которое истекает жидкость. Вязкость определяют по времени истечения жидкости под действием силы тяжести, в секундах. Поскольку вязкость материала зависит от температуры, то с повышением ее вязкость уменьшается. В связи с этим необходимо все пробы выдерживать при определенной температуре для усреднения измерений по всему объему.
Известно устройство по патенту Германии (DE 19529722; МПК B63H 21/38; G01N 11/12) содержащее измерительный цилиндр с торцевыми отверстиями. Внутри измерительного цилиндра располагается чувствительный элемент, выполненный в виде шарика. В нижней части измерительного цилиндра находится датчик температуры, а по его высоте установлены датчики положения. Датчики положения и температуры подключены на выходы программно-вычислительного блока, выход которого подключен к блоку индикации. Торцевые отверстия измерительного цилиндра соединены байпасным измерительным трубопроводом, в котором установлен электрогидроклапан.
Недостатком этого технического решения является зависимость результатов измерения от соотношения удельных весов шарика и измеряемой среды, необходимость для разных по удельному весу жидкостей подбирать различные шарики, учитывать изменение удельного веса жидкости от температуры и времени наработки.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) заявляемому является патент РФ на изобретение №2537524 МПК G01N 11/12, в соответствии с которым рабочая жидкость протекает через устройство, оказывает давление на длинное плечо двуплечего рычага, который коротким плечом через герметичную мембрану и толкатель воздействует на тензорезисторный датчик давления, от которого сигнал передается на экран показывающего прибора.
Недостатком данной полезной модели является то, что передача усилия осуществляется через мембрану, к материалу которой предъявляются повышенные требования - химическую стойкость, упругость, стойкость к повышенным температурам, и т.п., отступление от которых может привести к погрешности измерения.
Задачей предлагаемой полезной модели является устранение недостатков известных технических решений, упрощение конструкции, повышение надежности при непрерывном измерении вязкости жидкости по ходу протекания технологического процесса.
Технический результат достигается, а поставленная задача решается за счет того, что рабочая жидкость протекает через встроенную в технологическую линию измерительную трубу устройства, оказывает давление на обтекатель, который жестко соединен с трубчатым сердечником, установленным соосно с катушками индуктивности, включенными в электрическую цепь переменного тока по мостовой схеме. Сердечник изготовлен из немагнитного материала, внутри его расположен ферромагнитный элемент. Поток жидкости оказывает давление на обтекатель, что приводит к осевому смещению обтекателя и соединенного с ним сердечника. Смещение сердечника и ферромагнитного элемента относительно катушек индуктивности вызывает разбаланс мостовой схемы цепи, который, в виде сигнала, отражается на указателе, по величине которого судят о величине вязкости жидкости. Чем больше вязкость жидкости, тем сильнее давление на обтекатель, тем больше перемещение сердечника, тем больше изменение индуктивности катушек и тем больше величина сигнала на указателе.
Устройство непрерывного измерения вязкости жидкости иллюстрируется графическими материалами.
На фиг. 1 представлено схематичное изображение устройства для измерения вязкости жидкости.
На фиг. 2 представлена общая принципиальная схема индукционного измерителя устройства для непрерывного измерения вязкости жидкости.
1
2
Устройство (фиг. 1) состоит из измерительной трубы 1 определенного диаметра «d», внутри которой, соосно, установлена измерительная капсула с передним обтекателем 2, полусферической формы, жестко соединенным с сердечником 3, расположенным, в свою очередь, соосно с катушками индуктивности 4 и 5. Внутри сердечника, изготовленного из немагнитного материала, размещен ферромагнитный элемент 6. Для возврата сердечника 3 в исходное положение после снятия нагрузки служит пружина 8. Герметичность капсулы обеспечивается сильфоном 9, изготовленным из эластичного химически стойкого материала. Задняя часть капсулы имеет задний обтекатель 10 полусферической формы для плавного обтекания капсулы жидкостью, устранения влияния турбулентных завихрений после обтекания, что повышает точность измерения. Для удобства обслуживания измерительная труба состоит из двух частей, соединенных фланцами 11, между которыми, за крепежный фланец 12, закреплена измерительная капсула. Длина трубы 1 должна составлять не менее l=10d перед капсулой и не менее l=5d после капсулы, для того, чтобы жидкость двигалась ламинарным потоком, без турбулентных флуктуаций, которые могут вызывать пульсации давления и искажать показания.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом измерения необходимо произвести настройку устройства для измерения вязкости жидкости: в исходном положении сердечника 3 с ферромагнитным элементом 6 обеспечивают баланс мостовой схемы измерения, который фиксируется нулевым значением указателя 7. Затем в измерительную трубу 1 подается жидкость с известным значением вязкости. Поток испытуемой жидкости направляется в измерительную трубу 1, диаметром «d», в центре которой установлена измерительная капсула с передним обтекателем 2. Движущийся поток жидкости оказывает давление на передний обтекатель 2 измерительной капсулы, который жестко соединен с сердечником 3. Под воздействием давления жидкости на передний обтекатель 2 сердечник 3, с находящимся в нем ферромагнитным элементом 6, смещается относительно катушек индуктивности 4 и 5. Катушки индуктивности 4 и 5 включены в электрическую цепь переменного тока по мостовой схеме (фиг. 2), и смещение ферромагнитного элемента 6 вызывает разбаланс мостовой схемы, что отражается на указателе 7 (фиг. 2). По величине сигнала судят о величине вязкости жидкости. Чем больше вязкость жидкости, тем сильнее давление на передний обтекатель 2, тем больше перемещение сердечника 3 с ферромагнитным элементом 6, тем больше величина сигнала на указателе 7. Возврат в исходное положение после снятия нагрузки сердечника осуществляется пружиной 8.
1
2
Длина трубы 1 должна составлять не менее l=10d перед капсулой и не менее l=5d после капсулы, для того, чтобы жидкость двигалась ламинарным потоком, без турбулентных флуктуаций, которые могут вызывать пульсации давления и искажать показания.
Таким же образом в измерительную трубу 1 могут подаваться другие жидкости с другими значениями вязкости, которые также фиксируются на шкале указателя 7. Таким способом шкала градуируется в широком диапазоне вязкости жидкости. Обязательным условием является то, что температура всех жидкостей должна быть одинаковой. Таким же образом производится градуировка шкалы для других значений температур жидкости. Техническим результатом является то, что предлагаемое устройство позволяет производить измерения вязкости жидкости непрерывно, на протяжении всего технологического процесса и, таким образом, контролировать процесс при помощи устройства простого по конструкции, удобного в использовании и надежного для определения вязкости жидкостей.
Таким образом, поставленная задача решена.