Устройство для измерения вязкости жидких сред в трубопроводе
Полезная модель относится к измерительной технике, в частности, для измерения вязкости жидких сред в трубопроводе, и может найти применение в бумажной промышленности, а также в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности.
Технической задачей полезной модели является повышение надежности и точности измерений за счет устранения влияния на точность измерения отрезков движения с изменяющейся скоростью по высоте продольной пластины, в виде которой выполнен чувствительный элемент.
Технический результат по повышению надежности и точности измерений путем устранения температурных воздействий из-за изменяющейся скорости жидкой среды по высоте чувствительного элемента достигается тем, что в устройстве для измерения вязкости жидких сред в трубопроводе, содержащем волоконно-оптический преобразователь, рассекатель, расположенный перед жестко связанными соединительным устройством в виде упруго изгибаемого трубчатого элемента с находящимся внутри недеформируемым стержнем и чувствительным элементом в виде продольной пластины, на наружной поверхности продольной пластины чувствительного элемента выполнены криволинейные дугообразные канавки, расположенные выпуклостью вверх. Ф.и. 1 п., ил.2.
Полезная модель относится к измерительной технике, в частности, для измерения вязкости жидких сред в трубопроводе, и может найти применение в бумажной промышленности, а также в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности.
Известна система для измерения вязкости жидких сред (см., а.с. №1769082 МКИ G 01 N 11/00 1992 Бюл.38), включающая первое устройство, состоящее из чувствительного элемента, выполненного в виде продольной гибкой пластины, преобразователя, соединительных мембран, экрана и блока обработки информации, и второе устройство, содержащее также биметаллическую пластину с отверстием и телескопическое соединительное устройство.
Недостатком является применение мембран при сложности конструктивного выполнения устройства, что делает систему недостаточно надежной и не обеспечивающей точности измерений.
Известно устройство для измерения вязкости жидких сред в трубопроводе (см., а.с. №1784860 МКИ G 01 N 11/00 1992 Бюл.48), содержащее волоконно-оптический преобразователь, рассекатель, расположенный перед жестко связанными соединительным устройством в виде упруго изгибаемого трубчатого элемента с находящимся внутри недеформируемым стержнем и чувствительным элементом в виде продольной пластины.
Недостатком данного изобретения является недостаточная точность измерений, обусловленная влиянием изменения скорости движения измеряемой жидкости по высоте продольной пластины, в виде которой выполнен чувствительный элемент.
Технической задачей полезной модели является повышение надежности и точности измерений за счет устранения влияния на точность измерения отрезков движения с изменяющейся скоростью по высоте продольной пластины, в виде которой выполнен чувствительный элемент. Технический результат по повышению надежности и точности измерений путем устранения температурных воздействий из-за изменяющейся скорости жидкой среды по высоте чувствительного элемента достигается тем, что в устройстве для измерения вязкости жидких сред в трубопроводе, содержащем волоконно-оптический преобразователь, рассекатель, расположенный перед жестко связанными соединительным устройством в виде упруго изгибаемого трубчатого элемента с находящимся внутри недеформируемым стержнем и чувствительным элементом в виде продольной пластины, на наружной поверхности продольной пластины чувствительного элемента выполнены криволинейные дугообразные канавки, расположенные выпуклостью вверх.
На фиг.1 показано устройство для измерения вязкости жидких сред в трубопроводе, на фиг.2 - внешняя поверхность чувствительного элемента в виде продольной пластины с криволинейными дугообразными канавками.
Устройство содержит рассекатель 1, расположенный перед чувствительным элементом 2 в виде продольной пластины, на внешней поверхности которой выполнены криволинейные дугообразные канавки 3, расположенные выпуклостью вверх. Чувствительный элемент 2 жестко соединен с соединительным устройством 4, выполненным в виде упруго изгибаемого трубчатого элемента 5 с расположенным внутри недеформируемым стержнем 6, жестко закрепленным в нижней заглушенной части трубки 5, степень деформации которой регистрируется волоконно-оптическим преобразователем 7, состоящим из передающего 8 и приемного 9 световодов, причем приемный световод 9 укреплен на верхнем торце недеформируемого стержня.
Устройство работает следующим образом. Контакт потока жидкой среды с чувствительным элементом 2 в виде продольной пластины приводит к образованию на ее внешней поверхности пограничного слоя с изменяющейся температурой жидкой среды по высоте чувствительного элемента 2. Наличие гладкой внешней поверхности продольной пластины чувствительного элемента 2 приводит к образованию ламинарно движущегося пограничного слоя, где наблюдается наиболее высокий температурный градиент, т.е. переменный коэффициент теплоотдачи (см., например, стр.372-376, В.В.Нащокин. Техническая термодинамика и теплопередача. - М.: Высшая школа, 1980. - 469 с., ил.) и, соответственно, изменяющееся значение вязкости измеряемой жидкой среды, что, как следствие, ухудшает точность измерений. При турбулентном пограничном слое переменная температура жидкой среды практически не сказывается на коэффициенте теплоотдачи (см., например, стр.187, В.П.Исаченко и др. Теплопередача. - М.: Энергоиздат, 1981. - 417с., ил.), т.е. минимизируется вероятность отклонения действительного значения вязкости жидкой среды от возможных погрешностей измерений, обусловленных изменением температурного градиента по высоте продольной пластины чувствительного элемента 2. Поэтому в предлагаемом техническом решении при контакте жидкой среды с внешней поверхностью продольной пластины чувствительного элемента 2 измеряемый поток перемещается не по гладкой поверхности, а по криволинейным дугообразным канавкам 3. В результате образуется турбулентный пограничный слой с экспоненциально изменяющейся скоростью равномерного движения потока вверх по внешней поверхности продольной пластины чувствительного элемента 2, что (как это рекомендуется в известных методиках) обеспечивает наиболее надежную точность измерения вязкости жидкой среды.
При воздействии потока жидкой среды после рассекателя 1 на чувствительный элемент 2 трубка 5 изгибается, в результате недеформируемый стержень 6 с закрепленным приемным световодом 9
начинает смещаться относительно передающего световода 8. Это смещение приводит к уменьшению мощности на выходе приемного световода 9, что позволит регистрировать изменение вязкости жидкой среды в потоке.
Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что выполнение криволинейных дугообразных канавок, расположенных выпуклостью вверх на внешней поверхности продольной пластины чувствительного элемента, обеспечивает повышение надежности и точности измерений путем устранения погрешностей измерения, обусловленных колебаниями температурного градиента из-за изменения скорости движения ламинарного пограничного слоя по высоте продольной пластины чувствительного элемента, за счет образования турбулентного пограничного слоя с достижением равномерно прямолинейного движения с экспоненциально изменяющейся скоростью перемещения потока по криволинейным дугообразным канавкам.
Устройство для измерения вязкости жидких сред в трубопроводе, содержащее волоконно-оптический преобразователь, рассекатель, расположенный перед жестко связанными соединительным устройством в виде упруго изгибаемого трубчатого элемента с находящимся внутри недеформирумым стержнем и чувствительным элементом в виде продольной пластины, отличающееся тем, что на наружной поверхности чувствительного элемента в виде продольной пластины выполнены криволинейные дугообразные канавки, расположенные выпуклостью вверх.
