[实用新型]粘度传感器

说明书

本实用新型涉及一种测定介质粘度变化的传感器，特别适用于对搅拌反应釜中流体介质的在线检测。

在石油、化工、医药生产中，经常需要检测介质的粘度变化情况，以判断化学反应进行的程度，从而控制化学反应过程。通常检测介质的粘度是采用旋转粘度计，将被测介质装入旋转粘度计的圆筒内，由马达通过弹簧带动圆筒内的转子作旋转运动，由于介质粘度的影响，马达与转子之间的转角存在一定差值，由此来测量介质的粘度值。使用这种常规的粘度计，需要从反应釜中取出要检测的介质并装入粘度计中，对介质进行加热，测定在某温度条件下的粘度值。检测粘度需要一个小时左右，时间较长。对于一些特殊介质，例如氯丁橡胶接枝反应的液体，在如此长的时间内，其反应就超过终点，不能及时控制反应条件而导致产品报废。对于高分子聚合物之类非牛顿型流体，在使用旋转粘度计测粘度时，往往容易产生“爬杆效应”导致介质溢出，因物料不足而影响测量的准确性。这种粘度计还不能实现在线检测。为了实现在线检测的目的，国外有采用泵将介质连续从反应釜中抽出，注入到旋转粘度计中进行测量，介质再返回到反应釜内。这种检测的方法往往会因介质堵塞测量仪器或泵及管路而不能顺利进行，特别是对高分子聚合物介质更不容易实现正常检测。

本实用新型的目的是提供一种可以用于搅拌反应釜中介质的在线检测粘度变化的传感器，它不仅用于牛顿型流体介质，对于非牛顿型流体介质也能适用。

本实用新型粘度传感器由挡板、传动杆、弹性梁、定位管、保护套和力敏元件构成，由挡板受力引起弹性梁变形，由力敏元件输出信号。力敏元件为应变片或压力传感器。保护套为胶管或波纹管。挡板为矩形板或弓形板。本实用新型粘度传感器固定安装在搅拌反应釜内，挡板浸没在釜内被测介质中，介质经搅拌转动，通过流体对挡板的作用，经力敏元件输出的电信号通过放大器、指示器就能反映出介质粘度的变化。介质的粘度发生变化时，粘度增加介质的速度减小，作用于挡板的力随之减小，力敏元件输出的信号显示的电压值就小，反之，当介质的粘度小时，显示的电压值就大。由电压值的变化来反映介质粘度的变化，从而实现对介质粘度变化的检测。

图1是本实用新型粘度传感器(力敏元件为应变片时)的一结构示意图。

图2是本实用新型粘度传感器(力敏元件为压力传感器时)的一结构示意图。

图3为图2中A-A剖面图。

本实用新型如图1和图2所示，由挡板1、传动杆2、弹性梁3、定位管4、保护套5和力敏元件构成。挡板1与传动杆2用焊接或螺纹固定连接，传动杆2的上端有一圆柱体6，弹性梁3的下端与圆柱体6固定连接为一体，弹性梁3的上端通过横梁7与定位管4固定连接在一起，弹性梁3与传动杆2和挡板1在同一轴线上。力敏元件可以采用如图1所示的应变片8，应变片8粘贴在弹性梁3上，应变片8可用市售的扩散型半导体应变片。力敏元件也可以采用如图2所示的压力传感器9，例如用市售的GYC压力传感器，将压力传感器9粘接在弹性梁3之上，为了固定牢固，在定位管1上焊有一刚性金属板10，压力传感器9粘贴在金属板10和弹性梁3之间。保护套5的两端分别套在圆柱体6和定位管4的外壁上。保护套4应具有柔性，可用如图1所示的胶管，采用氟橡胶管可以在200℃的温度下使用，也可以用如图2所示的波纹管，波纹管为不锈钢波纹管时与圆柱体6和定位管4可采用焊接连接在一起，适用于大型高温反应釜的反应介质检测。力敏元件的接线11穿过定位管4的管内引出，再经放大器、指示器就可以方便地用电信号显示介质的粘度变化情况。本实用新型通过定位管4固定在反应釜的盖上使用。将挡板1浸入反应釜的介质中，矩形板的面尽量对着流体的速度方向，弓形板的侧面对着流体的速度方向，即可测得该位置介质的粘度变化情况，实现在线检测。若挡板1与传动杆3之间为螺纹连接时可以适当调节挡板的插入深度或更换不同形状尺寸的挡板以适应不同场合使用的需要。挡板面积小，受到的作用力小，输出的信号就弱，反之，挡板面积大，信号就强。例如挡板1采用长20mm、宽15mm的矩形板，定位管为φ10×1的金属管，可用于实验室用的1000ml带搅拌的聚合反应釜中。挡板1也可以采用横截面如图3所示的弓形板，由于板面为曲面，不易产生“爬杆效应”，适用于高分子聚合物之类的非牛顿型流体的粘度检测。

氯丁二烯乳液法制氯丁胶在40℃条件下反应，其转化率分别在0％、65％和82％时，用旋转粘度计测得的粘度值分别为：6cp、12cp和10cp，用本实用新型粘度传感器测得的显示值分别为：208mv,205mv,206mv。

在氯丁胶接枝甲基丙烯酸甲酯反应过程中，测反应介质的粘度，用旋转粘度计测得的粘度值分别为：1500cp、1200cp、2200cp、4200cp，用本实用新型粘度传感器测出对应条件下的电信号为405mv,410mv,390mv,348mv。由此可见本实用新型粘度传感器所测出的电信号变化与旋转粘度计测出的粘度变化是一致的。使用本实用新型能在线检测，使用方便，而且能避免“爬杆效应”。