SU1126839A1

SU1126839A1 - Method and device for measuring liquid viscosity

Info

Publication number: SU1126839A1
Application number: SU823434180A
Authority: SU
Inventors: Владимир Ильич Снегур
Original assignee: Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Химико-Технологический Институт Им.Ф.Э.Дзержинского
Priority date: 1982-05-07
Filing date: 1982-05-07
Publication date: 1984-11-30

Abstract

1. Способ измерени в зкости жидкости, основанный на зависимости времени истечени определенного объема жидкости через капилл р под действием силы т жести, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерени , определенный объем жидкости перед пропусканием через капилл р пропускают- через пустотелый сдвоенный камертон и по времени достижени определенной разнести частот камертоном суд т о в зкости истекающей жидкости. (Л С1. A method for measuring the viscosity of a liquid based on the dependence of the time of flow of a certain volume of liquid through a capillary under the action of gravity, characterized in that, in order to increase the accuracy of the measurement, a certain volume of liquid is passed through a hollow double tuning fork before passing through the capillary and, according to the time it takes to reach a certain frequency, the viscosity of the flowing liquid is determined by the tuning fork. (LS

Description

2. Устройство дл измерени в зкости жидкости, включающее капилл р истечени , измеритель истекающего объема-Лсидкости, отсечной клапан и регистратор времени истечени , отличающеес тем, что, с целью повышени точности измерений, на линии подачи измер емой жидкости установлен регулирующий клапан с приводом , к которому подсоединен пустотелый проточный сдвоенньй камертон, в выходной ножке которого установлен капилл р, при этом резонансна частота колебаний ножек снимаетс приемником колебаний, выход которого через усилитель-соединен с возбудите68392. A device for measuring the viscosity of a liquid, including a flow capillary, a flow volume meter, a shut-off valve and a flow time recorder, characterized in that, in order to increase the accuracy of the measurements, a control valve with a drive is installed on the supply line of the liquid being measured, to which a hollow flow-through double tuning fork is connected, in the output leg of which a capillary is installed, while the resonant frequency of the oscillations of the legs is removed by an oscillation receiver, the output of which is connected through an amplifier to the exciter.

лем, создающим незатухающие колебани ножек сдвоенного пустотелого проточного камертона, а второй выход усилител подсоединен на вход измерител частоты и на вход частотно-аналогового преобразовател , выход которого подсоединен элемента сравнени , на другой вход которого подсоединен задатчик, а выход элемента сравнени подсоединен к входу регул тора , выход которого подсоединен к регулирующему органу с исполнительным механизмом, а второй выход элемента сравнени соединен с фиксирующим выходной сигнал во времени устройством ,.lem, creating undamped oscillations of the legs of a double hollow flow-through tuning fork, and the second output of the amplifier is connected to the input of the frequency meter and to the input of the frequency-to-analog converter, the output of which is connected to the comparison element, to the other input of which the setter is connected, and the output of the comparison element is connected to the input of the regulator, the output of which is connected to the regulating element with the actuator, and the second output of the comparison element is connected to a device that records the output signal in time.

Изобретение относитс к измерению физико-механических свойств жидкостей и может найти применение дл автоматического измерени в зкости жидкостей , например, в химической, нефтехимической , лакокрасочной, фармацевтической отрасл х промыщдгенности.The invention relates to measuring the physical and mechanical properties of liquids and can be used for automatic measurement of the viscosity of liquids, for example, in the chemical, petrochemical, paint and varnish, and pharmaceutical industries.

Известен способ измерени в зкости жидкости путем пропускани ее через ламинарный дроссель и измерени расхода ij .A method is known for measuring the viscosity of a liquid by passing it through a laminar throttle and measuring the flow rate ij.

Однако этот способ не позвол ет непрерывно измер ть в зкость жидкости .However, this method does not allow continuous measurement of liquid viscosity.

Известен также способ измерени в зкости жидкости путем пропускани через ламинарный дроссель потока исследуемой жидкости. Эту жидкость пропускают параллельно через турбулентный дроссель и изменением общего расхода добиваютс равенства расхода через оба дроссел , по которому суд т о кинематической в зкости жидкости 2j .A method for measuring the viscosity of a liquid by passing a flow of the liquid being studied through a laminar throttle is also known. This liquid is passed in parallel through a turbulent throttle and by changing the total flow rate, equality of flow through both throttles is achieved, according to which the kinematic viscosity of the liquid 2j is judged.

Недостатком данного способа вл етс неточность измерени расхода через два дроссел с помощью расходомеров переменного перепада давлени , по которому суд т о кинематической в зкости.The disadvantage of this method is the inaccuracy of measuring the flow rate through two throttles using variable pressure differential flow meters, which is used to judge the kinematic viscosity.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ измерени , согласно которому в зкость жидкости определ етс законом ее истечени из капилл рных трубок - законом Пуайзел The closest to the proposed method is the measurement method according to which the viscosity of a liquid is determined by the law of its outflow from capillary tubes - the Poiseul law.

/ Г-т4|т р- р. / G-t4|t r- r.

где ly - в зкость жидкости; d - диаметр трубки; - длина трубки;where ly is the viscosity of the liquid; d is the tube diameter; is the length of the tube;

&р - перепад давлени между концами трубки; и - количество жидкости, вытекающей из трубки; - ускорение силы т жести. Способ за}слючаетс в том, что определенный объем жидкости пропускают через капилл р под действием силы т жести и по отношению времени истечени этого объема исследуемой жидкости ко времени истечени воды такого же объема суд т о в зкости з .&р - pressure difference between the ends of the tube; и - amount of liquid flowing out of the tube; - acceleration due to gravity. The method consists in the fact that a certain volume of liquid is passed through a capillary under the action of gravity and by the ratio of the time of outflow of this volume of the liquid being studied to the time of outflow of water of the same volume of viscosity s.

Однако этот способ предполагает измерение объема испытуемой жидкости и времени ее истечени производить визуально, что вносит значительную погрещность в измерени . Кроме того, такой метод не предполагает возможность автоматизации процесса измерени .However, this method assumes that the volume of the liquid being tested and its flow time must be measured visually, which introduces a significant measurement error. In addition, this method does not assume the possibility of automating the measurement process.

Цель изобретени - поньписние точности измерени в зкос-rjf жидкости.The purpose of the invention is to increase the accuracy of measurement in the viscosity of liquid.

Поставленна цель дoJтнгae -c тем, что согласно способу, ocHOHaHnoNfy на зависимости времени истечени оп ределенного объема жидкости через к пилл р под действием силы т жести, определенный объем жидкости перед пропусканием через капилл р пропуск ют через пустотелый сдвоенный камер тон и по времени достижени апределенной разности частот камертоном с д т о в зкости истекающей жидкости. В устройстве дл измерени в зкости , включающем капилл р, измеритель истекающего объема жидкости, отсечной клапан и регистратор времени истечени , на линии подачи измер емой жидкости установлен регулирующий клапан с приводом, к которому подсоединен пустотелый проточный сдвоенный камертон, в выходной ножке которого установлен капилл р, при этом резонансна частота колебаний ножек снимаетс приемником колебаний выход которого через усилитель соеди нен с возбудителем, создающим незату хающие колебани ножек сдвоеннох-о пустотелогй проточного камерто11а, а второй выход усилител подсоединен н вход измерител частоты и на вход частотно-аналогового преобразовател выход которого подсоединен на вход элемента сравнени , на другой вход которого подсоединен задатчик, а выход элемента сравнени подсоединен к входу регул тора, вькод которого под соединен к регулирующему органу с исполнительным механизмом, а второй выход элемента сравнени соединен с фиксирующим выходной сигнал во време ни устройством. По времени достижени определенной разности частот на фиксирующем выходной сигнал во времени устройстве суд т о в зкости испытуемой жидкости . Кроме того, частота колебаний заполненного камертона вл етс функцией плотности содержащейс в ка мертоне жидкости, поэ1ому дискретнонепрерывно можно получать и информацию с такого вискозиметра о текущем значении плотности анализируемой жидкости. Сущность способа заключаетс в том, что в пустотелый сдвоенный каме тон автоматически набирают всегда одинаковый объем исследуемой жидкости , при этом присоединенна масса камертона максимальна, а частота колебани его ветвей минимальна, так как она определ етс зависимостью 2MU|k),j. где i)- посто нна , завис ща от формы колебаний; k - коэффициент жесткости заделки и податливости изгибов ветвей сдвоенного камертона; С - длина колеблющихс ветвей, К - модуль упругости материала трубки камертона; J - момент инерции поперечного сечени ветви камертона относитель Ю оси колебаний, tTi||.,ni.- массы единицы ветви трубки и заполн ющей жидкости соответственно. По истечении жидкости из камертона частота его колебаний возрастает и соответственно достигает величины, определ емой зависимостью 2 2fllE/l;) На диаграмме, записываемой измерительным прибором, получаетс переход от частоты f, к частоте f за врем , пропорцио1;альное в зкости. Это врем легко сн ть с: диаграммы или учесть с помощью автоматического секундомера. Достигнута максимальна частота подает сигнал, включающий подачу новой порции анализируемой жидкости. Применение такого способа позвол ет более точно и автоматически отмеривать анализируемый объем жидкости , с большей точностью автоматически фиксировать врем истече 1и этого объема через капилл р, получить сигнал , пропорциональный в зкости жидкости в частотной и аналоговой форме, дискретно-непрерывно измер ть в зкость в технологических процессах, что позвол ет информацию о в зкости жидкости, принимающей участие в процессе., использовато дл целей управлени . Ка чертеже схематически изображено устройство дл осуществлени предлагаемого способа. Устройство состоит из трубопровода 1, трехходового крана 2 с исполнительным механизмом 3, пустотелого сдвоенного камертона 4, капилл ра 5,The stated goal is that, according to the method, based on the dependence of the time of flow of a certain volume of liquid through a capillary under the action of gravity, a certain volume of liquid is passed through a hollow double chamber before passing through the capillary and, according to the time until a certain difference in frequencies between the tuning fork and the viscosity of the flowing liquid is reached, a certain volume of liquid is passed through a hollow double chamber before passing through the capillary. In a device for measuring viscosity, including a capillary, a meter of the outflowing volume of liquid, a shut-off valve and a flow time recorder, a control valve with a drive is installed on the supply line of the measured liquid, to which a hollow flow-through double tuning fork is connected, in the output leg of which a capillary is installed, wherein the resonant frequency of the oscillations of the legs is removed by an oscillation receiver, the output of which is connected through an amplifier to an exciter that creates undamped oscillations of the legs of the double hollow flow-through tuning fork, and the second output of the amplifier is connected to the input of the frequency meter and to the input of a frequency-to-analog converter, the output of which is connected to the input of a comparison element, to the other input of which a setter is connected, and the output of the comparison element is connected to the input of the regulator, the output of which is connected to the regulating element with the actuator, and the second output of the comparison element is connected with a device recording the output signal over time. The viscosity of the test liquid is judged by the time it takes for a certain frequency difference to be reached on the device recording the output signal over time. In addition, the oscillation frequency of the filled tuning fork is a function of the density of the liquid contained in the tuning fork, therefore it is possible to discretely and continuously obtain information from such a viscometer on the current value of the density of the analyzed liquid. The essence of the method lies in the fact that the same volume of the test liquid is always automatically collected in a hollow double tuning fork, while the attached mass of the tuning fork is maximum, and the oscillation frequency of its branches is minimum, since it is determined by the dependence 2MU|k),j. where i) is a constant depending on the oscillation shape; k is the coefficient of rigidity of the seal and the compliance of the bends of the branches of the double tuning fork; C is the length of the oscillating branches, K is the modulus of elasticity of the tuning fork tube material; J is the moment of inertia of the cross-section of the tuning fork branch relative to the Y axis of oscillations, tTi||.,ni. are the masses of a unit of the tube branch and the filling liquid, respectively. After the liquid has flowed out of the tuning fork, the frequency of its oscillations increases and, accordingly, reaches a value determined by the dependence 2 2fllE/l;) On the diagram recorded by the measuring device, a transition from frequency f, to frequency f is obtained in a time proportional to viscosity. This time can be easily removed from the diagram or taken into account using an automatic stopwatch. The maximum frequency reached gives a signal that turns on the supply of a new portion of the analyzed liquid. The use of such a method allows more accurately and automatically to measure the analyzed volume of liquid, with greater accuracy automatically record the time of expiration of this volume through the capillary, obtain a signal proportional to the viscosity of the liquid in frequency and analog form, discretely and continuously measure viscosity in technological processes, which allows information on the viscosity of the liquid participating in the process to be used for control purposes. The drawing schematically shows a device for implementing the proposed method. The device consists of a pipeline 1, a three-way valve 2 with an actuator 3, a hollow double tuning fork 4, a capillary 5,