Віскозиметр

Віскозиметр, що містить бункер-стабілізатор з переливним пристроєм, приймальну ємність, з'єднану з бункером каліброваною щілиною, чутливий елемент з еластичною вставкою, поплавець, диференційно-трансформаторний датчик, фазочутливий підсилювач, реверсивний двигун, пристрій для зміни швидкості руху контрольованого сере 3 - вимір в'язкості по зміні довжини еластичного патрубка, що приводить до зменшення площі його поперечного переріза, що нераціонально, тому що це збільшує ймовірність засмічення еластичного патрубка частками твердої фази (пульп і суспензій). Завданням даної корисної моделі є спрощення конструкції віскозиметра, розширення межі його виміру, виключення залежності показань від щільності контрольованого середовища, розширення можливості використання віскозиметрів із чутливим елементом у вигляді каліброваного патрубка для визначення в'язкості й плинності різних рідких середовищ, у тому числі дисперсних середовищ, що складаються з рідкої й твердої фаз. Зазначене завдання досягається новим технічним рішенням за рахунок того, що у відомому віскозиметру, що містить бункер-стабілізатор з переливним пристроєм, приймальну ємність, з'єднану з бункером каліброваною щілиною, чутливий елемент с еластичною вставкою, поплавець, диференційно-трансформаторний датчик, фазочутливий підсилювач, реверсивний двигун, пристрій для зміни швидкості руху контрольованого середовища в чутливому елементі віскозиметра, вихідний перетворювач і вторинний прилад, чутливий елемент віскозиметра - калібрований патрубок установлений на осі з можливістю тільки кутового переміщення в вертикальної площині, еластична манжета, з'єднуюча розвантажувальний й калібрований патрубки, армована пружинним каркасом, навитим на її поверхню, а висота поплавця - датчика рівня середовища в прийомної ємності обрана відповідно до умови: 1 H HH min 150 170 де H - висота поплавця; HH min - мінімальна напірна висота віскозиме тра. Конструкція віскозиметра, що забезпечує можливість рішення поставленого завдання, наведена на Фіг.1, на Фіг.2 зображений обраний варіант установки каліброваного патрубка на осі, що забезпечує можливість його тільки кутового переміщення, й пружинний каркас еластичної втулки. На Фіг.3 показані значення висоти поплавця й глибини його занурення в контрольоване середовище при середній щільності середовища, розрахованої з міркування максимально можливого діапазону її зміни в процесі виміру в'язкості (плинності) контрольованого середовища. Зазначений розрахунок здійснюється один раз і базується на інформації про щільність рідких середовищ, для виміру в'язкості (плинності) яких розробляється віскозиметр. Віскозиметр містить бункер-стабілізатор рівня 1, з переливним пристроєм 2, приймальну ємність 3 з конічним днищем і розвантажувальним патрубком 4, еластичний манжет 5, калібрований патрубок 6, установлений з можливістю тільки кутового переміщення на осі 7, поплавець 8, установлений усередині приймальні ємності 3, диференційнотрансформаторний датчик 10, 11, плунжер якого 10 закріплений на корпусі поплавця 8 і переміщується усередині стаціонарно встановленої котушки 48997 4 11, фазочутливий підсилювач 12, реверсивний двигун 13, перетворювач обертового руху в поступальне 14, рухливий шток 15, який шарнірно з'єднаний з каліброваним патрубком 6 за допомогою тяги 16, вихідний перетворювач 17 і вторинний прилад 18 зі шкалою проградуйованій в одиницях виміру в'язкості або плинності. При цьому бункер-стабілізатор 1 і прийомна ємність з'єднані між собою каліброваною щілиною 9, розташованої в нижній частині бункерастабілізатора й виконаної в загальній стінці між бункером і прийомною ємністю. Параметри зазначеної щілини й висота рівня рідини H зд обрані так, що в прийомну ємність 3 з бункера-стабілізатора надходить при кожній (у межах виміру) в'язкості стабілізований обсяг Q ст Q б Qпр контрольованого середовища. Робота віскозиметра здійснюється таким способом. У бункер-стабілізатор 1 безупинно подається рідке середовище, в'язкість (плинність) якої необхідно вимірювати, у кількості, рівній Qб , котре забезпечує заповнення бункера до рівня Нб , що, завдяки наявності переливного пристрою 2, залишається постійним, що забезпечує надходження в прийомну ємність 3 постійні обсяги контрольованого середовища. При цьому кількість рідкого середовища Qб ділиться на два потоки, перший з яких Qпр іде з бункера-стабілізатора 1 через перелив 2, стабілізуючи рівень Нб рідкого середовища в бункері, другий Qкп - через калібрований патрубок 6,забезпечуючи у вимірювальній (гідравлічної) системі віскозиметра, що складається із прийомної ємності 3 і розвантажувального патрубка 6, змінний напірний рівень рідкого середовища Нн , що залежить від її в'язкості. При середньому значенні в'язкості рідкого середовища й співвісному положенні розвантажувального патрубка 4, еластичної манжети 5 і каліброваного патрубка 6 електрична схема настроюється таким чином, щоб стрілка вторинного приладу 18 перебувала на середині шкали, а плунжер 10 диференційно-трансформаторного датчика займав у котушці 11 нейтральне положення, коли вихідної котушки сигнал дорівнює 0. У цьому випадку вимірювальна система врівноважена й рівень у прийомної ємності дорівнює заданому постійному значенню H зд . Якщо в'язкість контрольованого середовища змінюється, наприклад збільшується, збільшуються втрати на тертя в процесі руху середовища в каліброваному патрубку 6 й, отже, зменшується кількість Qкп . Це приводить до відхилення (збільшення) рівня рідкого середовища в прийомної ємності від заданого значення H зд , що викликає переміщення нагору поплавця 8 і зсув плунжера 10 з нейтрального положення котушки 11 нагору. У котушці 11 утвориться сигнал розбалансу, що після посилення в підсилювачі 12 пускає 5 в хід реверсивний двигун 13. Вал двигуна відповідно до фази сигналу починає обертатися по годинній стрілці, пускає в хід перетворювач 14, що переміщає вниз шток 15 і тягу 16, шарнірно з'єднуючий шток 15 і калібрований патрубок 6. У результаті збільшується кут нахилу каліброваного патрубка 6 до обрію, напірна висота Нн й витрата рідкого середовища: Qкп S S 2gHн , де - швидкість руху рідкого середовища в каліброваному патрубку; S - площа поперечного перерізу каліброваного патрубка; g - прискорення сили ваги. Кут нахилу каліброваного патрубка триває доти, поки плунжер 10 не встановиться на нейтральній оцінці в котушці 11, що забезпечить рівність 0 сигналу розбалансу котушки 11, повернення вимірювальної схеми в рівноважний стан, а рівня контрольованого середовища в прийомної ємності 4 до заданого значення H зд . Кут повороту вала двигуна 13 й, отже, переміщення штока 15 перетворювача обертового руху в поступальне 14 відслідковується вихідним вимірювальним перетворювачем 17, сигнал якого надходить на вхід вторинного приладу 18 зі шкалою, проградуйованій в одиницях виміру в'язкості (плинності) рідкого середовища. При зменшенні в'язкості й, отже, збільшенні швидкості руху рідкого середовища в каліброваному патрубку 6 відбуваються протилежні явища й дії вимірювальної системи. Відповідність співвісного положення розвантажувального патрубка 4, еластичної манжети й входу каліброваного патрубка 6 середньому відліку шкали вторинного приладу 18 обрано з метою забезпечення мінімального вигину еластичної манжети. Еластична манжета при зазначеному вибо 48997 6 рі відхиляється від вертикальної осі на кут не більше 21 градуса, що не викликає неприпустимих вигинів еластичної манжети. У випадку відхилення манжети на кут до 42 градусів від початкової межі (наприклад, від 20 до 62 градусів) приводить до значного вигину манжети, значним зусиллям для її вигину й до істотного скорочення строку експлуатації манжети. Еластична втулка, виконана з високоякісної гуми з високими деформаційними властивостями, армована пружинним каркасом, навитим на її поверхню, що, по-перше, «підвищує деформаційні властивості манжети», частково розвантажує її від сприйманих зусиль й, по-друге, не дозволяє еластичній втулці змінювати поперечний переріз - забезпечує форму поперечного переріза манжети при її вигині близьке до окружності. Калібрований патрубок установлений на осі з метою забезпечення його кутового переміщення в заданому напрямку - без відсутності зазначеної осі спостерігалися випадки, коли кінець каліброваного патрубка відхилявся не тільки у вертикальному, але й у горизонтальному напрямку. Позитивний ефект: зменшення погрішності виміру в'язкості й плинності рідких середовищ, розширення діапазону виміру й застосування, незалежність результатів виміру від щільності контрольованого рідкого середовища. Джерела інформації: 1. Кулаков М.В. Технологічні виміри й прилади для хімічних виробництв: Підручник для вузів за фахом «Автоматизація й комплексна механізації хіміко-технологічних процесів». - 3-і изд. перераб. і доп. - М.: Машинобудування, 1983. - 424с. 2. Віскозиметр для рідких засобів Авторське посвідчення СРСР №212614 G01n Кл.421, 7/01, опубліковане 29.11.1968. Бюлетень №9. 7 Комп’ютерна верстка О. Рябко 48997 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601