Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: устройство предназначено для автоматического контроля вязкости жидких сред. Сущность изобретения: способ заключается в прокачивании жидкости через объем, в котором закреплено на упругом подвесе рабочее тело, измерении деформации подвеса, возникающей при движении жидкости, и определении по измеренной величине вязкости жидкости. В качестве рабочего тела используют шарик, а упругий подвес выполнен в виде петли из электропроводной резины, заключенной в изоляционную эластичную оболочку. Деформацию подвеса определяют по изменению электрического сопротивления электропроводной резины. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2051372
Класс(ы) патента: G01N11/10
Номер заявки: 5063699/25
Дата подачи заявки: 29.09.1992
Дата публикации: 27.12.1995
Заявитель(и): Товарищество с ограниченной ответственностью "Ди Си Ди"
Автор(ы): Онищенко А.М.
Патентообладатель(и): Товарищество с ограниченной ответственностью "Ди Си Ди"
Описание изобретения: Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения динамической вязкости жидкости, например, агрессивных, диэлектрических, электропроводных, ядовитых и других жидкостей.
Известен способ измерения вязкости жидкости, включающий подачу жидкости с постоянным напором в капилляр, измерение перепада давления на входе и выходе капилляра и определение вязкости жидкости по величине перепада давлений, в котором для повышения точности путем увеличения чувствительности к изменению вязкости ньютоновских маловязких жидкостей последовательно с капилляром устанавливают эжектор [1]
Недостатком известного способа является низкая точность измерения вязкости жидких сред.
Известен вискозиметр для непрерывного измерения вязкости движущейся жидкости с подвешенной на упругой нити пластиной и зеркалом, в котором для повышения точности сосуд (труба) с подвешенными на упругой нити пластиной и зеркалом при помощи ответвляющихся трубок соединен с трубопроводом испытываемой жидкости, а пластина закреплена на упругой нити, заключена в коробке, через которую протекает испытываемая жидкость, силой вязкости которой она поворачивается на определенный угол, скручивая нить и поворачивая закрепленное на ней зеркало, световой луч от которого на градуировочной шкале показывает вязкость жидкости [2]
Недостатками известного способа, реализованном в известном устройстве, являются низкая точность измерения вязкости из-за малой чувствительности и низкая надежность работы по внезапным отказам из-за высокой сложности его реализации.
Цель изобретения повышение точности измерения вязкости за счет увеличения чувствительности при одновременном повышении надежности работы по внезапным отказам за счет упрощения.
Цель достигается тем, что в способе измерения вязкости жидкости, включающем прокачивание жидкости через объем, в котором закреплено на упругом подвесе рабочее тело, измерение деформации подвеса, возникающей при движении жидкости, и определение по измеренной величине вязкости жидкости, в качестве рабочего тела используют шарик, упругий подвес выполнен в виде петли из электропроводной резины, заключенной в изоляционную эластичную оболочку, а деформацию подвеса определяют по изменению электрического сопротивления электропроводной резины.
На чертеже показано устройство для реализации способа измерения вязкости жидкости.
Устройство для измерения динамической вязкости жидкости содержит трубу 1, через которую с постоянной скоростью прокачивают жидкость 2, т.е. с постоянным объемным расходом. В трубе 1 на нити 3 из электропроводной резины подвешен шарик 4. Нить 3 состоит из сложенных вдвое жил 5 и 6 из электропроводной резины, которые помещены в изоляционную оболочку 7 из эластичного упругого материала, например из резины или латекса. Между жилами 5 и 6 находится изолирующая прокладка 8, также из эластичного упругого материала. Торец 9 жил 5 и 6 изолирован от шарика 4, например, с помощью прокладки 10. Концы жил 5 и 6 проводниками 11 и 12 соединены со входами омметра 13.
Способ измерения вязкости жидкости заключается в перемещении в жидкости шарика со скоростью ν, или, что то же самое, перемещении жидкости относительно шарика с постоянной скоростью ν. При движении шарика в жидкости на него действует сила трения Fтр, величина которой прямо пропорциональная динамической вязкости жидкости η, радиусу шарика r и скорости шарика относительно жидкости ν и равна
Fтр 6πηrV (1)
Сила трения Fтр, действующая на шарик, растягивает подвес, т.е. нить 3, на которой подвешен шарик. Нить 3 из эластичного упругого материала работает в пределах упругих деформаций, при которых в любой момент времени объем нити остается постоянным. Поэтому при увеличении длины нити в 2 раза от l до 2l поперечное сечение нити уменьшается также в 2 раза от S до S/2, чтобы объем нити V lS остался постоянным. Известно, что сопротивление любого проводника прямо пропорционально его удельному сопротивлению ρ и длине l, обратно пpопорционально поперечному сечению S и равно
R ρl/S (2)
Поэтому с увеличением динамической вязкости жидкости согласно (1) увеличивается действующая на шарик сила трения Fтр, что приводит к увеличению длины нити пропорционально действующей на нее через шарик силы Fтр. Сила трения, действующая на шарик, уравновешивается силой натяжения нити, которая в соответствии с законом Гука равна
Fн K Δl, (3) где К жесткость нити. Δl удлинение нити.
При равенстве сил Fтр Fн шарик пребывает в равновесии в жидкости. Чем больше сила трения Fтр, тем в большей степени удлиняется нить и тем большим становится сопротивление нити R.
Величина сопротивления нити R является мерой динамической вязкости жидкости η. При увеличении динамической вязкости жидкости η по линейному закону согласно формуле (1) увеличивается действующая на шарик сила Fтр, а в соответствии с законом Гука с ростом силы Fн Fтр согласно формуле (3) по линейному закону увеличивается длина нити. При увеличении длины нити в n раз от l до nl для сохранения постоянства объема V const в те же n раз уменьшается поперечное сечение нити S от S до S/n. Поэтому согласно формуле (2) в n2 раз увеличивается сопротивление нити R. Таким образом, сопротивление нити растет квадратично с увеличением вязкости жидкости η, т.е. с ростом вязкости жидкости в 2 раза сопротивление увеличивается в 4 раза, с ростом вязкости в 3 раза сопротивление нити увеличивается в 9 раз, а в общем случае при увеличении динамической вязкости жидкости в n раз сопротивление нити увеличивается в n2 раз. Поэтому предлагаемое устройство при градуировке приводят в однозначное соответствие путем построения квадратичной шкалы для омметра 13, измеряющего сопротивление R нити.
Последовательность операций по измерению динамической вязкости жидкости сводится к следующему.
Перемещают подвешенный на нити из электропроводной резины шарик в жидкости с постоянной скоростью ν, или перемещают жидкость относительно шарика с той же постоянной скоростью ν, измеряют сопротивление нити, на которой подвешен шарик, по величине сопротивления R нити определяют динамическую вязкость жидкости.
Таким образом, в предлагаемом способе в n раз увеличена чувствительность к вязкости по сравнению с известными вискозиметрами, у которых в лучшем случае сигнал изменяется линейно с увеличением вязкости. За счет n-кратного увеличения чувствительности к вязкости ровно в n раз при прочих равных условиях увеличивается точность измерения вязкости. Это главное преимущество предлагаемого способа по сравнению с известными. Предлагаемый способ характеризуется простотой реализации. Здесь не используются сложные и дорогие механизмы для преобразования вязкости в электрический сигнал, не применяются сложные и дорогие приборы типа дифманометров или специальные установки для периодических подъемов шарика и блоков для определения времени падения шарика в жидкости с заданной высоты и так далее. За счет простоты в способе увеличена надежность работы по внезапным отказам. Увеличение точности при одновременном упрощении подтверждает, что в способе преодолено техническое противоречие.
Формула изобретения: СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ, включающий прокачивание жидкости через объем, в котором закреплено на упругом подвесе рабочее тело, измерение деформации подвеса, возникающей при движении жидкости, и определение по измеренной величине вязкости жидкости, отличающийся тем, что в качестве рабочего тела используют шарик, упругий подвес выполнен в виде петли из электропроводной резины, заключенной в изоляционную эластичную оболочку, а деформацию подвеса определяют по изменению электрического сопротивления электропроводной резины.