高溫高壓振動絲粘度密度儀的振動絲傳感器的製作方法

2023-04-24 06:25:46

專利名稱：高溫高壓振動絲粘度密度儀的振動絲傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高溫高壓振動絲粘度密度儀的振動絲傳感器，屬于振動絲粘度密度儀的改進技術。
背景技術：
長期以來，用金屬絲的振動和扭曲來測量流體的密度和粘度的方法一直引起人們的很大興趣，這主要是由於這一類的儀器不需要流體的整體運動，同時由於流體的粘性阻尼產生的熱量比較小，而且把對粘度、密度的測量轉換為對質量、長度、時間的測量，而這些參數又比較容易測量和測量精度相對較高，振動絲粘度密度儀就是其中的一種，國外現有的振動絲粘度密度儀其結構主要有，振動絲是由烏絲構成，其上端由兩根不鏽鋼組成的夾具固定，下端懸一鋁錘，在振動絲的周圍由磁體和磁靴形成一均勻磁場，振動元件和磁體、磁靴一起放入圓形截面的高壓不鏽鋼容器中，整個高壓容器又放入油浴恆溫槽中，為防止電動機攪拌時對振動系統產生影響，採用空氣鼓泡的方式使油浴上下的溫度保持均衡，系統的壓力由螺杆油泵產生。它的工作原理是把這種一端固定另一端懸一重錘的金屬絲作為振動元件，為使振子產生振動，在金屬絲的兩端通入一定頻率的正弦電流，由於絲是處在均勻磁場中，根據電磁感應現象，通電導體在磁場中受到力的作用而產生運動，由於通入的是正弦電流，因此絲將在磁場中進行諧和擾力下的振動，絲在磁場中的運動又要產生感應電壓，絲運動速度的大小可以通過產生感應電壓的大小來度量。由於整個振動系統是放在流體中的，流體隨溫度和壓力變化而引起的密度的變化，會使重錘上受到的浮力發生變化，從而導致作用在振動絲上的張力發生變化，因此，改變了振動系統的共振頻率，流體粘度的變化會改變共振曲線的半峰寬，通過測定絲在液體中振動的共振曲線，由共振頻率和半峰寬頻率這兩個特性參數即可計算液體的密度和粘度。
這種結構的缺點是，一方面把磁體安裝在容器的內部，浸泡在待測液體溶液中，增加了測量時液體交叉汙染的程度。同時在實驗進行過程中，經常有磁體碎屑吸附到振動絲上，影響了測量的精度，嚴重時可以導致測量無法進行。另一方面它沒有振動絲的方向調節裝置，不能調節振動絲與磁場之間的相對位置。

發明內容
本實用新型的目的在於提供一種高溫高壓振動絲粘度密度儀的振動絲傳感器，該振動絲傳感器減少了測量時液體交叉汙染的程度，提高了容器的化學適應性，可以測定高溫高壓液體的粘度和密度，測量精度高，測量密度時的重複性為±1.0kg·m-3，測量誤差小於±0.2％。測量粘度時的重複性為0.008mPa·S，測量誤差±2.0％以內。
為達到上述目的，本實用新型是通過下述方案實現的，由振動絲、及其上下夾具和重錘組成振動系統，它通過支撐板固定在高壓容器內，它們一起構成高溫高壓粘度密度儀所用的振動絲傳感器。其特徵在於，傳感器的高壓容器外殼的形狀為扁圓形，貼靠容器的外面設置了一對與容器外形相配的永磁體，振動絲的重錘為鈦材圓柱體，在高壓容器的密封法蘭上設置了調節振動絲與磁場相對位置的方向旋轉調節裝置。
本實用新型的優點在於，由於傳感器的高壓容器外殼的形狀為扁圓形，這種形狀保證了容器內部足夠大的空間的情況下，可最高限度地降低永磁體兩磁極之間的距離，增加振動絲所在位置的磁場強度。另一方面這種外形保證了振動絲處在均勻的磁場環境中，磁體安裝在高壓容器的外部，方便了磁場與振動絲之間的相對位置的調節，它不再和待測液體接觸，減少了測量時液體交叉汙染的程度。同時採用了耐高溫Sm-Co合金磁體，便於測量更高溫度液體粘度、密度。振動絲所用的重錘為鈦圓柱，提高了容器的化學適應性。所設的振動絲方向調節裝置，可通過調節杆，在壓力容器已裝配密封的情況下，方便地調節振動絲與磁場之間的相對位置，大大減少了實驗工作量。


圖1是本實用新型的結構示意圖。
圖1中，1為高壓容器，2為重錘，3為下夾具，4為振動絲，5為上夾具，6為支撐板，7為方向調節器，8為密封填料，9為壓蓋，10為熱電偶溫度計。
實施方式本實用新型的一個實施例是，高壓容器1由0Cr18Ni 12Mo 2T不鏽鋼製成，其壁厚為7mm，內部橫向長度25mm，縱向長度70mm，整個筒體的高度為300mm；振動絲材質為烏、直徑120μm，長度為80mm；材質為鈦材，質量為114.86g的圓柱型鈦錘作重錘；振動系統通過支撐板由螺釘固定在高壓容器的內部，上夾具還是驅動電流和誘導信號的電路的一端，一根直徑為10μm的Cr線連接到錘體下端，作為電流迴路的另一根引出導線；通過選擇特殊的導線，避免了導線的彈性對錘體靜止位置和振動絲上張力的改變，以免給測量帶來不必要的誤差。
磁場是由牌號為CyROS 28H的Sm-Co合金永磁體提供，當兩磁極之間的距離為40mm時，產生一個0.28T的磁場，測量溫度可高達300℃。
進行粘度、密度的測量時，首先測定振動系統在真空中的共振曲線，將傳感器的法蘭、所有進出口管線以及信號線進出口密封好。同時打開恆溫箱的溫度控制裝置、調節系統溫度，在真空條件下測定振動絲的共振曲線。然後進行振動系統在標準流體中的共振曲線的測試，由上述兩共振曲線的特性參數確定出粘度密度計算方程中的儀器參數，最後進行待測液體的共振曲線的測定，通過工作方程計算出待測液體的粘度η和密度ρ。
權利要求1.一種高溫高壓振動絲粘度密度儀的振動絲傳感器，該傳感器由振動絲、及其上下夾具和重錘組成振動系統，振動系統通過支撐板固定在高壓容器內，構成高溫高壓粘度密度儀所用的振動絲傳感器，其特徵在於傳感器的高壓容器外殼的形狀為扁圓形，貼靠容器的外面設置了一對與容器外形相配的永磁體，振動絲的重錘為鈦材圓柱體，在高壓容器的密封法蘭上設置了調節振動絲與磁場相對位置的方向旋轉調節裝置。
專利摘要本實用新型公開了一種高溫高壓振動絲粘度密度儀的振動絲傳感器，屬于振動絲粘度密度儀的改進技術。該傳感器由振動絲、及其上、下夾具和重錘組成振動系統，振動系統固定在高壓容器內，構成高溫高壓粘度密度儀所用的振動絲傳感器其特徵在於，傳感器的高壓容器外殼的形狀為扁圓形，貼靠容器的外面設置了一對與容器外形相配的永磁體，振動絲的重錘為鈦材圓柱體，在高壓容器的密封法蘭上設置了調節振動絲與磁場相對位置的方向旋轉調節裝置。本實用新型的優點在於可減少了測量時液體交叉汙染的程度，提高了容器的化學適應性，測量密度的誤差小於±0.2％，測量粘度的誤差小於±2.0％。
文檔編號G01N9/00GK2593185SQ03200398
公開日2003年12月17日 申請日期2003年1月14日 優先權日2003年1月14日
發明者楊長生, 馬沛生, 夏淑倩 申請人:天津大學