Капиллярный вискозиметр для измерения магнитной жидкости в магнитном поле Российский патент 2024 года по МПК G01N11/08 

Изобретение относится к устройствам для измерения вязкости при различных скоростях протекания жидкости через капилляр, значениях напряженности магнитного поля и температуры.

Известен способ измерения вязкости жидкости и устройство для его осуществления (см. патент РФ №RU 2196317 С2, G01N 11/08, опубл. 10.01.2003, Бюл. №1), в котором нагнетают жидкость в аккумулятор (ресивер) посредством источника импульсного давления и в процессе истечения жидкости через капиллярный канал измеряют время спада давления между двумя уровнями давления, по которому определяют мгновенную (текущую) вязкость жидкости.

Недостатком данного способа являются импульсный, а не непрерывный характер работы, его размеры, невозможность измерения зависимости вязкости от скорости протекания жидкости через капилляр, напряженности магнитного поля и температуры.

Известен прибор для измерения магнитной вязкости ферромагнетиков (см. патент РФ №RU 2338216 C1, G01R 33/00, опубл. 10.11.2008, Бюл. №31), который содержит систему из двух дисков, между которыми помещено исследуемое магнитовязкое вещество, один из дисков подключен к синхронному двигателю, другой к генератору. Постоянный магнит используется в качестве источника поля. Значение вязкости определяется по соотношению частоты дисков.

Недостатком данного прибора являются его габариты, стоимость, измерения проводятся только при одном значении магнитного поля, нет термостатирования. Скорость сдвига в центре и на краю сдвига различается, что не позволяет проводить точные измерения зависимости вязкости от данного параметра.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является автоматический капиллярный вискозиметр (см. патент РФ №2760922 МПК G01N 11/08, опубл. 01.12.2021, Бюл. № 34), содержащийшестеренчатый насос, змеевик, капилляр, входы которого подключены к трубопроводу до и после капилляра по потоку жидкости, а также диафрагму с аналогично подключенным датчиком разности давлений. Измерительная часть помещена в термостат, для нагрева жидкости используется термостат. Значение вязкости определяется по перепаду давления на капилляре при известном и постоянном объемном расходе.

Недостатком данного способа является наличие колебаний давления и расхода исследуемой жидкости после шестеренчатого насоса, невозможность измерения зависимости вязкости от скорости протекания жидкости через капилляр и напряженности магнитного поля.

Технической задачей предлагаемого изобретения является измерение вязкости магнитной жидкости при различной скорости течения, напряженности внешнего магнитного поля и температуре.

Технический результат по определению зависимости вязкости от напряженности магнитного поля, температуры и скорости магнитного поля достигается путем измерения перепада давления в капилляре, помещенном в термостатированную ячейку между полюсами электромагнита, в который инжектируется исследуемая жидкость с помощью шприцевого насоса.

Устройство капиллярного вискозиметра поясняется Фиг. 1, на которой изображен капилляр 1, помещенный в термостатированную ячейку (на рисунке не показана), которая располагается между полюсами электромагнита 2, соединенного с источником питания (на рисунке не показан), датчик перепада давления 3, подключенный к концам капилляра, шприцевой насос 4 предназначенный для инжекции исследуемой жидкости в капилляр, источник питания (на рисунке не показан) и вольтметр 5 подключенные к датчику давления.

Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в том, что во время измерения вязкости возможно одновременное изменение скорости движения жидкости, напряженности магнитного поля и температуры, что может быть важно для характеризации магнитных жидкостей, разработке магнитножидкостных уплотнений, сенсоров и других устройств, содержащих магнитоактивные жидкости.

Использование: для измерения вязкости магнитной жидкости в магнитном поле. Сущность изобретения заключается в том, что капиллярный вискозиметр для измерения вязкости магнитной жидкости в магнитном поле состоит из капилляра, известного диаметра и длины, помещенного в прямоугольную термостатированную ячейку, расположенную между полюсами электромагнита, соединенного с источником питания, и имеющую патрубки для подключения жидкостного термостата, позволяющего изменять температуру, датчика перепада давления, подключенного к источнику питания, вольтметру и к концам капилляра посредством тройников и гибких трубок, шприцевого насоса с известным внутренним диаметром, позволяющего подавать требуемый объем жидкости с заданной скоростью для инжекции исследуемой жидкости в капилляр. Технический результат: обеспечение возможности измерения вязкости магнитной жидкости при различной скорости течения, напряженности внешнего магнитного поля и температуре. 1 ил.

Капиллярный вискозиметр для измерения вязкости магнитной жидкости в магнитном поле, предназначенный для измерения вязкости магнитных жидкостей в магнитном поле и состоящий из капилляра, известного диаметра и длины, помещенного в прямоугольную термостатированную ячейку, расположенную между полюсами электромагнита, соединенного с источником питания, и имеющую патрубки для подключения жидкостного термостата, позволяющего изменять температуру, датчика перепада давления, подключенного к источнику питания, вольтметру и к концам капилляра посредством тройников и гибких трубок, шприцевого насоса с известным внутренним диаметром, позволяющего подавать требуемый объем жидкости с заданной скоростью для инжекции исследуемой жидкости в капилляр, значение вязкости определяется с помощью формулы:

где η - динамическая вязкость, Пз; ΔP - разность давлений на концах капилляра, Па, определяемая с помощью датчика 3; r - радиус капилляра, см; l - длина капилляра, см; V - объем жидкости, см³, вытекающей из капилляра в течение времени τ, с, эти параметры программируются с помощью шприцевого насоса.