專利名稱：細管式粘度計的制作方法
技術領域：
本發明涉及如下構成的細管式粘度計，S卩，在壓差檢測用細管內流動例如A重油(MD0)、輕油(MGO)等被測定流體，用壓差傳感器來檢測壓差檢測用細管的入口端與出口端的壓差，由此來測定流體的粘度。
背景技術：
以往，使用如下細管式粘度計，S卩，在粘性流體以恒定流量的層流狀態在具有恒定的內徑的細管內流動的情況下，由細管內的上游側與下游側產生的壓カ差和流量的關系，根據哈根-泊肅葉(Hagen-Poiseuille)流的定律,來連續地求出粘度。
S卩，所謂該哈根-泊肅葉流的式子，利用如下性質在某流體以流量(q)的層流狀態在內徑半徑(r)、長度(I)的細管內流動的情況下，細管的入口端與出口端之間的壓力差(AP)與流體的粘度(n)成比例，如下述的式I表示。數學式I : — 膨 トSiq如上述式I所示，若已知細管的形狀與流量，則通過檢測細管的壓差檢測用細管(AP)，能夠測定流體的粘度(n )。圖6是表示利用了該哈根-泊肅葉流的式子的以往的細管式粘度計的示意圖。如圖6所示，以往的細管式粘度計100構成為，利用定流量泵104，經由吸入管102，從存積未圖示的被測定流體的罐、配管等，抽出被測定流體。而且，構成為，由定流量泵104抽出的被測定流體經由輸送管106，并以層流狀態在壓差檢測用細管108中流動,而從排出管110排出。另ー方面，高壓檢測管112從壓差檢測用細管108的入口端108a開始分支，并經由壓差傳感器114、低壓檢測管116，與壓差檢測用細管108的出ロ端108b連接，由此，向壓差傳感器114傳遞壓力。由此，構成為，利用壓差傳感器114來檢測高壓檢測管112的壓カ與低壓檢測管116的壓カ的壓差，使用式I換算該壓差，從而計算出粘度。現有技術文獻專利文獻I :日本專利第3796330號公報然而，近幾年，為了防止環境破壞，例如，在陸地汽車、火力發電所等中加強排氣限制。該排氣限制對于海上的船舶也無例外，已經在一部分的海域開始了限制。S卩，船舶的燃料強制性地在陸地的近海使用與至今使用的A重油(MDO)相比更加低硫黃(LSA)的輕油(MG0)。該輕油(MGO)是在15°C時的粘度為2mPa s以下的非常低粘度的流體。然而，在對粘性流體通過細管內時產生的壓カ損失進行檢測、并測定粘度的以往的細管式粘度計100中，壓差檢測用細管108內的被測定流體的流動為層流是重要的條件。在該被測定流體的粘度高的情況下，層流在短距離形成，但是在被測定流體的粘度低的情況下，形成層流為止需要長的距離。另外，為了使細管式粘度計100小型化，如圖6所示，若對從定流量泵104至壓差檢測用細管108為止的被測定流體的輸送管106進行彎曲加工，則在例如輕油(MGO)之類被測定流體的粘度低的情況下，在彎曲部分中產生副流(二次流)，由于該副流使測定流體混亂而不產生層流。其結果，壓差檢測用細管108內的被測定流體的流動不會成為層流，而給予測定大的影響。因此，在例如輕油(MGO)之類被測定流體的粘度低的情況下，若將從定流量泵104至壓差檢測用細管108為止的被測定流體的輸送管106配置為直線狀，并且將其距離變長，則在輸送管106內，被測定流體的流動成為層流，并也不會產生副流(二次流)。然而，若像這樣地將從定流量泵104至壓差檢測用細管108為止的被測定流體的 輸送管106配置為直線狀，并且，將其距離變長，則細管式粘度計100大型化，并且，也有很多在構造上無法配置為直線狀的情況。因此，專利文獻I (專利第3796330號公報)中公開了如下粘度檢測計単元，即，通過附設雙聯的齒輪泵，而在該泵的外周部螺旋狀地形成粘度計測用的毛細管，來緊湊地形成裝置整體。然而，該專利文獻I的粘度檢測計単元中，必須配設雙聯的齒輪泵，從而構造復雜，并且，在例如輕油(MGO)之類被測定流體的粘度低的情況下，有在彎曲部分中產生副流(二次流)、給予測定大的影響的情況。
發明內容
本發明鑒于這樣的現狀，其目的在于提供如下細管式粘度計，S卩，即使在例如輕油(MGO)之類被測定流體的粘度低的情況下，也能夠消除在定流量泵、輸送管上產生的被測定流體的流動的混亂，并且使被測定流體以層流狀態在壓差檢測用細管內流動，能夠利用壓差傳感器正確地對壓差檢測用細管的入口端與出口端之間的壓カ差進行檢測，從而能可靠地進行粘度測定。另外，本發明的目的在于提供如下細管式粘度計，即，即使輸送管內為副流(二次流)、亂流的狀態，也能夠消除該被測定流體的流動的混亂，井能夠復雜地彎曲輸送管，從而能夠使用更加細的配管，進而也能夠安裝于復雜的構造體而提高設計的自由度。另外，本發明由于在流動控制室內一度成為平穩的流動，所以能夠將直至壓差檢測用細管內的層流的完成為止的助起動間隔縮短，從而能夠提供緊湊的細管式粘度計。本發明是為了達成上述的以往技術中的課題以及目的而發明的，本發明的細管式粘度計構成為，使被測定流體在壓差檢測用細管內流動，利用壓差傳感器來檢測壓差檢測用細管的入口端與出口端的壓差，由此來測定流體的粘度，該細管式粘度計的特征在干，在上述壓差檢測用細管的上游側，設有流動控制室，該流動控制室具有比壓差檢測用細管的流道截面積大的流道截面積。通過這樣構成，具有比壓差檢測用細管的流道截面積大的流道截面積的流動控制室設置于壓差檢測用細管的上游側，所以被測定流體流入該流動控制室，由此流動控制室可以作為緩沖器發揮功能，而在流動控制室內降低流速，并使流體成為平穩的流動。因此，即使在例如輕油(MGO)之類被測定流體的粘度低的情況下，也能夠消除在定流量泵、輸送管上產生的被測定流體的流動的混亂，使被測定流體以層流狀態在壓差檢測用細管內流動，能夠利用壓差傳感器正確地檢測壓差檢測用細管的入口端與出口端之間的壓カ差，從而能夠可靠地進行粘度測定。另外，能夠提供如下細管式粘度計，即，即使輸送管內為副流(二次流)、亂流的狀態，也能夠消除該被測定流體的流動的混亂，也能夠將輸送管復雜地彎曲，從而能夠使用更加細的配管，進而也能夠安裝于復雜的構造體而提高設計的自由度。另外，在流動控制室內一度成為平穩的流動，所以能夠將直至壓差檢測用細管內 的層流的完成為止的助起動間隔縮短，從而能夠提供緊湊的細管式粘度計。另外，本發明的細管式粘度計的特征在于，在上述流動控制室內，配置有壓差檢測用細管的至少一部分。這樣，由于在流動控制室內，配置有壓差檢測用細管的至少一部分，所以流動控制室成為環繞有壓差檢測用細管的狀態，從而能夠緊湊地構成細管式粘度計。另外，本發明的細管式粘度計的特征在于，將配置有上述壓差傳感器的支管的高壓側檢測管的入口配置于上述流動控制室的下游側。這樣，通過將配置壓差傳感器的支管的高壓側檢測管的入口配置于上述流動控制室的下游側，在流動控制室的下游側有平穩的流動，流動的混亂消失，從而能夠利用壓差傳感器來檢測正確的高壓側的壓力，其結果，能夠可靠地進行粘度測定。另外，本發明的細管式粘度計的特征在于，將配置有上述壓差傳感器的支管的高壓側檢測管的入口配置于上述流動控制室的下游側、且配置于上述壓差檢測用細管的上游側端部附近。這樣，由于將配置有壓差傳感器的支管的高壓側檢測管的入口配置于上述流動控制室的下游側、且配置于上述壓差檢測用細管的上游側端部附近，所以在流動控制室的下游側、尤其壓差檢測用細管的上游側端部附近，有平穩的流動，流動的混亂消失，從而能夠利用壓差傳感器來檢測正確的高壓側的壓力，其結果，能夠可靠地進行粘度測定。本發明的效果如下。根據本發明，由于具有比壓差檢測用細管的流道截面積大的流道截面積的流動控制室設置于壓差檢測用細管的上游側，所以被測定流體流入該流動控制室，由此流動控制室可以作為緩沖器來發揮功能，而在流動控制室內降低流速，并使流體成為平穩的流動。因此，即使在例如輕油(MGO)之類被測定流體的粘度低的情況下，也能夠消除在定流量泵、輸送管上產生的被測定流體的流動的混亂，使被測定流體以層流狀態在壓差檢測用細管內流動，能夠利用壓差傳感器來正確地檢測壓差檢測用細管的入口端與出口端之間的壓カ差，從而能夠可靠地進行粘度測定。
圖I是表示本發明的細管式粘度計的示意圖。圖2是圖I的細管式粘度計的A-A線的剖視圖。
圖3是圖I的細管式粘度計的流動控制室的放大圖。圖4是表示本發明的其他的實施例的細管式粘度計的示意圖。圖5是本發明的其他的實施例的細管式粘度計的流動控制室的放大圖。圖6是表示以往的細管式粘度計的示意圖。圖中10—細管式粘度計，12—吸入管，14一定流量泵，16—輸送管，16a—下游端，18—壓差檢測用細管，18a—口端，18b —出ロ端，20—排出管，22—高壓檢測管，22a—入ロ端，24—壓差傳感器，26—定流量泵，28—低壓檢測管，30—控制室，30a—前端部，30b—后端部,30c一下游端，30d一上游端，30e一上端，30f一下端，100一細管式粘度計，102一吸入管，104—定流量泵，106—輸送管，108—壓差檢測用細管，108a—入ロ端，108b —出ロ端，110— 排出管，112—高壓檢測管，114 ー壓差傳感器，116—低壓檢測管。
具體實施例方式以下，基于附圖對本發明的實施方式(實施例)進ー步進行詳細說明。實施例I圖I是表示本發明的細管式粘度計的示意圖，圖2是圖I的細管式粘度計的A-A線的剖視圖，圖3是圖I的細管式粘度計的流動控制室的放大圖。圖I中，符號10表示本發明的細管式粘度計整體。如圖I所示，細管式粘度計10構成為，利用定流量泵14，經由吸入管12、從未圖示的存積例如輕油(MGO)之類粘度低的被測定流體的罐、配管等，抽出被測定流體。而且，構成為，在壓差檢測用細管18的上游側設有流動控制室30，由定流量泵14抽出的被測定流體經由輸送管16，而流入流動控制室30。S卩，輸送管16的下游端16a與流動控制室30的長度方向的后端部30b (圖I中，為右側的流動控制室30的上游側)連接。另外，在流動控制室30的長度方向的前端部30a(圖I中，為左側的流動控制室30的下游側)分支有高壓檢測管22。即，在壓差檢測用細管18的上游側端部附近、即壓差檢測用細管18的入口端18a的附近，配置有高壓檢測管22的入口端22a。而且，高壓檢測管22經由壓差傳感器24、低壓檢測管28而與壓差檢測用細管18的出ロ端18b連接，由此，向壓差傳感器24傳遞壓力。另ー方面，以壓差檢測用細管18的入口端18a位于流動控制室30的長度方向的前端部30a附近的方式，在流動控制室30內配置壓差檢測用細管18的至少一部分。而且，構成為，經由輸送管16而流入流動控制室30的被測定流體以層流狀態在壓差檢測用細管18中流動，并從排出管20排出。由此，利用壓差傳感器24來檢測高壓檢測管22的壓カ與低壓檢測管28的壓カ的壓差，并使用式I換算該壓差，從而計算出粘度。該情況下，如圖I、圖2所示，流動控制室30的流道截面積形成為具有比壓差檢測用細管18的流道截面積大的流道截面積。通過這樣構成，如圖I的箭頭所示，利用定流量泵14而經由吸入管12被抽出的被測定流體經由輸送管16、從輸送管16的下游端16a,向流動控制室30的長度方向的后端部30b流入。而且，流入流動控制室30的被測定流體朝向流動控制室30的長度方向的前端部30a的方向流動。此時，由于流動控制室30的流道截面積具有比壓差檢測用細管18的流道截面積大的流道截面積，所以通過測定流體流入該流動控制室30，流動控制室可以作為緩沖器發揮功能，從而在流動控制室30內降低流速，并使流體成為平穩的流動。因此，即使在例如輕油(MGO)之類被測定流體的粘度低的情況下，也能夠消除在定流量泵14、輸送管16上產生的被測定流體的流動的混亂，使被測定流體以層流狀態在壓差檢測用細管18內流動，能夠利用壓差傳感器24正確地檢測壓差檢測用細管18的入口端18a與出口端18b之間的壓力差，從而能夠可靠地進行粘度測定。該情況下，由于在壓差檢測用細管18的上游側端部附近、即壓差檢測用細管18的 入口端18a的附近配置有高壓檢測管22的入口端22a，所以在流動控制室30的下游側、尤其在壓差檢測用細管18的上游側端部附近，為平穩的流動，流動的混亂消失，從而能夠利用壓差傳感器24來檢測準確的高壓側的壓力，其結果，能夠可靠地進行粘度測定。該情況下，例如，如圖3所示，在壓差檢測用細管18的長度LI為大約150mm、壓差檢測用細管18的長度LI與流動控制室30的長度L2的比LI:L2為3:2的情況下，如圖2所示，壓差檢測用細管18的流道截面積SI與流動控制室30的流道截面積S2的比S1:S2為1:3(Tl: 50，此時被測定流體以層流狀態在壓差檢測用細管18內流動，從而優選。另外，如圖2所示，壓差檢測用細管18的內徑dl、壓差檢測用細管18的外徑d2、流動控制室30的內徑d3的關系優選為如下設定。S卩，壓差檢測用細管18的內徑dl通過定流量泵14的排出量來計算，雷諾數Re優選設定為諾數Re < 2300，以使當被測定流體的動粘度為lmm2/s (cSt)時，在壓差檢測用細管18流動的被測定流體可靠地成為層流。該情況下，為了計算雷諾數，根據下述的雷諾數計算式來計算即可。Re = vd/v其中，V是流速，d是壓差檢測用細管18的內徑，V是被測定流體的動粘度。另外，優選設定為，考慮壓差檢測細管的外徑d2而流動控制室30的內徑d3設為約6倍，在流動控制室30內流動的被測定流體的流速設為壓差檢測用細管18內的流速的約 1/30。由此，lmm2/s的被測定流體在流動控制室30內流動時的雷諾數Re為Re 200，并成為平穩的流動，從而在壓差檢測用細管18流動的被測定流體可靠地成為層流。例如，優選將壓差檢測用細管18的內徑dl設為約(p1.8mm，將壓差檢測用細管18的外徑d2設為約(p3mm，將流動控制室30的內徑d3設為約(plOmm。另外，如圖3所示，優選將壓差檢測用細管18的長度LI設為比直至被測定流體的層流狀態完成為止的助起動間隔長的長度。該情況下，通過下述的助起動間隔的計算式，來設定壓差檢測用細管18的長度LI即可。LI = k Re/d其中，Re是雷諾數，d是壓差檢測用細管18的內徑，系數k是0. 06、. 065。
另外，流動控制室30的長度L2不需要是在流動控制室30內完成層流的長度，只需要是使在定流量泵26與輸送管16上產生的副流(二次流)、亂流的狀態消失的距離的長度。此外,通過將輸送管16的下游端16a與流動控制室30的長度方向的后端部30b(圖I中為右側的流動控制室30的上游側)連接，能夠將在流動控制室30內流動的被測定流體平穩地流動的距離變長。另外，流動控制室30的被測定流體的更換也變快。根據實驗，如圖2所示，可知，在使壓差檢測用細管18的內徑dl為約cpl_8mm、使壓差檢測用細管18的外徑d2為約cp3mm、使流動控制室30的內徑d3為約(plOmm的情況下，流動控制室30的長度L2設為壓差檢測用細管18的長度LI的1/2左右足夠，但為了充裕而優選設為壓差檢測用細管18的長度LI的2/3。S卩，壓差檢測用細管18的長度LI與流動控制室30的長度L2的比L1:L2優選為·3:2。并且，流動控制室30的下游端30c(圖I中，為左側的流動控制室30的下游端30c)與壓差檢測用細管18的入口端18a之間的間隙L3優選設定為與壓差檢測用細管18的外徑d2相同程度的大小，以使被測定流體的流速基本不變化。此外，流動控制室30的下游端30c和壓差檢測用細管18的入口端18a之間的間隙L3與流動控制室30的長度L2的比L3: L2優選為1:25。例如，優選將壓差檢測用細管18的長度LI設為約150mm，將流動控制室30的長度L2設為約100mm，將流動控制室30的下游端30c與壓差檢測用細管18的入口端18a之間的間隙L3設為約4mm。并且，如圖3所示，對于輸送管16的下游端16a的與流動控制室30連接的位置而言，從流動控制室30的上游端30d開始的距離L4優選設定為流動控制室30的長度L2的1/10以內。此外，該實施例中，對流動控制室30的截面形狀為圓形的情況進行了說明，但流動控制室30的流道截面積具有比壓差檢測用細管18的流道截面積大的流道截面積即可，例如，可以為橢圓形、三角形、矩形、多邊形狀等，沒有特別限定，根據上述說明的基準，適當地設定即可。實施例2圖4是表示本發明的其他的實施例的細管式粘度計的示意圖。該實施例的細管式粘度計10與圖廣圖3所示的細管式粘度計10基本上為相同的構成，對于相同的構成部件附注相同的參照編號，而省略其詳細的說明。上述的實施例I的細管式粘度計10中，在流動控制室30內配置壓差檢測用細管18的至少一部分，但在該實施例的細管式粘度計10中，也可以如圖4所示那樣，壓差檢測用細管18不位于流動控制室30內。即，該實施例的細管式粘度計10中，如圖4所示，輸送管16的下游端16a與流動控制室30的長度方向的前端部30a (圖I中，為左側的流動控制室30的上游側)連接。另外，壓差檢測用細管18的入口端18a與流動控制室30的下游端30c (圖4中，為右側的流動控制室30的下游端30c)連接。并且，在流動控制室30的長度方向的后端部30b(圖4中，為右側的流動控制室30的下游側)，即在壓差檢測用細管18的入口端18a的附近，配置有高壓檢測管22的入口端22a。該實施例的細管式粘度計10中，也能夠使在定流量泵26與輸送管16上產生的被測定流體的流動的混亂成為平穩的流動。但是，壓差檢測用細管18需要為恒定的長度，從而無法使流動控制室30的長度L2變長。因此，例如，在圖4的紙面使流動控制室30的縱深方向的長度變長，或者在流動控制室30為圓筒形狀的情況下，使流動控制室30的內徑d3變大，由此能夠縮短流動控制室30的長度L2，但對此未圖示。實施例3
圖5是本發明的其他的實施例的細管式粘度計的流動控制室的放大圖。該實施例的細管式粘度計10與圖4所示的細管式粘度計10基本上為相同的構成，對于相同的構成部件附注相同的參照編號，而省略其詳細的說明。上述的實施例2的細管式粘度計10中，若直線狀(水平方向)配置輸送管16與壓差檢測用細管18，則需要考慮由輸送管16的流入ロ(輸送管16的下游端16a)的流動的混亂對壓差檢測用細管18的影響。這樣，上述的實施例2的細管式粘度計10中，流動控制室30形成為長度方向為水平方向，但在該實施例中，流動控制室30如圖5所示那樣，在上下方向上配置。S卩，輸送管16的下游端16a配置于流動控制室30的上端30e附近，并且，壓差檢測用細管18的入口端18a配置于流動控制室30的下端30f附近。通過這樣構成，輸送管16與壓差檢測用細管18的設置位置錯開，并且，合成用于使在流動控制室30內流動的被測定流體的流動平穩的距離。以上，對本發明的優選的實施的方式進行了說明，但本發明不限定于此，例如，上述實施例中，用于例如輕油(MGO)之類粘度低的被測定流體，但也可以在對例如A重油(MDO)、C重油(MFO)之類粘度高的流體、并且油以外的其他的流體的粘度進行測定的情況下使用等，在不脫離本發明的目的的范圍內能夠有各種的變更。產業上的可利用性能夠用于如下構成的細管式粘度計，即，通過使例如A重油(MD0)、輕油(MGO)等被測定流體在壓差檢測用細管內流動，而利用壓差傳感器來檢測壓差檢測用細管的入口端與出口端的壓差，來測定流體的粘度。
權利要求
1.一種細管式粘度計，其構成為，使被測定流體在壓差檢測用細管內流動，利用壓差傳感器來檢測壓差檢測用細管的入口端與出口端的壓差，由此來測定流體的粘度，該細管式粘度計的特征在于， 在所述壓差檢測用細管的上游側設有流動控制室，該流動控制室具有比壓差檢測用細管的流道截面積大的流道截面積。
2.根據權利要求I所述的細管式粘度計，其特征在于， 在所述流動控制室內，配置有壓差檢測用細管的至少一部分。
3.根據權利要求I或2所述的細管式粘度計，其特征在于， 將配置有所述壓差傳感器的支管的高壓側檢測管的入口配置于所述流動控制室的下游側。
4.根據權利要求3所述的細管式粘度計，其特征在于， 將配置有所述壓差傳感器的支管的高壓側檢測管的入口配置于所述流動控制室的下游側、且配置于所述壓差檢測用細管的上游側端部附近。
全文摘要
本發明提供細管式粘度計，能夠消除在定流量泵、輸送管上產生的被測定流體的流動的混亂，使被測定流體以層流狀態在壓差檢測用細管內流動，而能夠利用壓差傳感器來正確地檢測壓差檢測用細管的入口端與出口端之間的壓力差，從而能夠可靠地進行粘度測定。在壓差檢測用細管的上游側，設有具有比壓差檢測用細管的流道截面積大的流道截面積的流動控制室。
文檔編號G01N11/00GK102954926SQ20121030427
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月24日 優先權日2011年8月24日
發明者松崎政則, 田島一繁 申請人:株式會社鷺宮制作所