Вискозиметр Советский патент 1984 года по МПК G01N11/10 

Изобретение относится к измерению физических свойств материалов, в частности к приборам для измерения вязкости жидкостей, Изйестен вискозиметр, содержащий термостат, сосуд для исследуемой жидкости, измерительные катушки и узел сброса шарика с магнитным лифтом для его подъема при необходимости параллельных измерений 1. Недостатком данного вискозиметра является сравнительно низкая точность, связанная с тем, что в устройстве не предусмотрена защита от фона, который дает нагреватель термостата, что отрицательно сказывается на точности измерений, а также тем, что не предусмотрено применение шариков разных диаметров что приводит к увеличению погрешности измерений в условиях изменяющейся при изменении температуры вя кости. Кроме того, велика трудоемкость измерений из-за необходимости разборки вискозиметра при замене ша рика. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является вискозиметр, содержащий корпус, коаксиальный ему сосуд с исследуемой жидкостью, на котором размещены две измерительные катушки, катуш ки подмагничивания, охватывающие каждая соответствующую измерительну катушку, источник питания, подключенный к катушкам подмагничивания, и регистрирующий прибор, на вход которого включены измерительные катушки, узел сброса шарика, выполнен ный в виде серводвигателя для пово рота сосуда с исследуемой жидкостью на 180° при каждом следующем измере нии, и термостат, в который помеще .корпус 2. Недостатком известного вискозиметра является сравнительно низкая точность, связанная с тем, что не учитывается погрешность, которую вносят в показания турбулентные .завихрения в жидкости, которые образуются при быстром повороте сосуда, а также не учитывается погрешность, которую вносит угловая скорость шарика, появляющаяся при пово роте сосуда.Существенную погрешнос вносит также использование шарика одного, диаметра, и изменение рассто яния между катушками практически не снижает зтой погрешности. Кроме тог недостатком данного способа является трудоемкость измерений, так к для замены шарика требуется разбор ка всего устройства. Цель изобретения - повышение то ности и снижение трудоемкости измерений. . . Указанная цель достигается тем, что вискозиметр, содержащий сосуд для исследуемой жидкости и установленный коаксиально с ним корпус, в котором размещены две измерительные катушки, две катушки подмагничивания, охватывающие каждая соответствующую измерительную катушку, источник питания, подключенный к катушкам подмагничивания, и регистрирующий прибор, на вход которого включены измерительные катушки, узел сброса шарика и термостат, в который помещен корпус, снабжен четырьмя экранами в форме полукольца, попарно охватывающими катушки подмагничивания и подключенными к входу регист:рирующего прибора, узел сброса шарика выполнен в виде скобы с двумя взаимно перпендикулярными электромагнитами и трубчатым магазином, соосным одному из электромагнитов, устанавливаемой в корпусе так, что ось второго электромагнита совпадает с осью сосуда,- и электромагнитного реле с тремя парами нормально замкнутых и двуг1Я парами нормально разомкнутых контактов, первый электромагнит подключен к источнику питания через одну, второй - через две пары нормально замкнутых контактов, и перекрестно - через две пары нормально разомкнутых контактов, а обмотка реле через конденсатор подключена к входу регистрирующего прибора. Экраны в форме полукольца, попарно охватывающие катушки подмагничивания, играют двоякую роль. С одной стороны, полукольца позволяют экранировать измерительные катушки от внешних наводок, с другой стороны, полукольца образуют обкладки конденсатора, включенные в колебательный контур вместе с соответствующей измерительной катушкой, что повыщает выходной сигнал. Количество экранов связано с количеством измерительных катушек, т.е. вдвое больше (четыре ). Выполнение узла сброса шарика в виде скобы с двумя взаимно перпендикулярными электромагнитами и трубчатым магазином, соосно одному из электромагнитов, устанавливаемой в корпусе так, что ось второго электромагнита совпадает с осью сосуда, позволяет размещать скобу надососудом, с помощью горизонтального электромагнита извлекать шарики из магазина, с помощью вертикального, электромагнита фиксировать каждый шарик, а затем сбрасывать его в сосуд. Использование электромагнитного реле, включенного соответствующим образом, позволяет включать и выключать горизонтальный электромагнит, а также изменять полярность включения

вертикального электромагнита, что дет возможность сначала притянуть шарик, зафиксировать его, а затем оттолкнуть (шарик во время фиксации несколько намагничивается ). Существенного для процесса измерения ускорения шарика не происходит, так как Нс1магничивание за короткий срок времени слабое, сила отталкивания невелика и шарик по существу просто падает с вертикального электромагнита. Подключение обмотки реле через конденсатор к входу регистрирующего прибора позволяет регистрировать на диаграммную ленту прибора, импульс, соответствующий подаче напряжения на обмотку реле, а значит и сброс очередного шарика, конструкция узла сброса шарика и система регистрации позволяет применять вискозиметр для твердеющих материалов, например каменноугольного пека, вязкость которого изменяется, в частности, при изменении температуры на (с 100 до на порядок, изменяющих свою вязкост под действием изменения температуры на несколько порядков, В этом случае применение других вискозиметров затруднительно, что связано с необходимостью точного измерения температуры и поддержания ее постоянства по всему столбу исследуемой жидкости, а также необходимостью, использования шариков различного диаметра в различных диапазонах вязкости для достижения минимальной погрешности во всем интервале ее изменения, вследствие чего возникают проблемы с измерением сигнала в катушках индуктивности при пролете шарика, и с механизмом сбрасывания шариков.

На фиг.1 показан вискозиметр, общий ВИД; на фиг 2 - схема управления сбросом шарика.

Вискозиметр содержит корпус (не показан ), в котором размещено осноаание 1, где на центрирующих кольцах 2 установлены измерительнЪ1е катушки 3. Катушки подмагничивания 4, питаемые постоянным током, охвачены попарно полукольцами 5 и размещены на внешнем кварцевом, стакане 6, в котором впаян чехол 7 для термопары. Шарик 8 сбрасывается в центральный сосуд из узла сброса шарик состоящий из скобы 9, установленной на стакане б, горизонтального элект{)омагнита с катушкой 10 и сердечника 11, вертикального электромагнита с сердечником 12 и катушкой 13 и двухколенной трубки-магазина 14 с набором различных шариков 8, размещенных в тоебуемой последовательности. Катушки 3 соединены между собой и с полукольцами 5 параллельно и через конденсатор 15 подключены

к входу усилителя 16 типа УЭУ-209М, на выход которого с фонопонижающим конденсатором 17 включен регистрирующий прибор 18 типа Н338. Кроме двух взаимноперпендикулярных электромагнитов с катушками 13 и 10, на которых резмещены обмотки 19 и 20, и магазина 14, в узле сброса шарика имеется также реле с обмоткой 21, питание на которую подается через

0 тумблер 22, имеющее контакты 23 - 26, Обмотки 20 и 19 катушек электромагнитов 10 и 13 подключены: первая через нормально замкнутые контакты 23 и 26 с реле 21, перекрестно через нормаль5но разомкнутые контакты 24 и 25 с реле .21, а через тумблер 27 к источнику постоянного напряжения 28, а вторая обмотка 19 через тумблер 29 и нормально замкнутые контакты 30

0 к источнику постоянного напряжения 28. Обмотка 21 через конденсатор 31 подключена к входу усилителя 16, а через него к регистрирующему прибору 18.

5

Вискозиметр работает следующим образом.

Исследуемый материал, например пек, засыпают в раздробленном состоянии или заливают в расплавленном

0 состоянии в центральный сосуд. Калибровка вискозиметра проводится на прозрачной жидкости с помощью фотоэлектрического регистратора пролета шарика, состоящего из двух фото5сопротивлений и двух ламп, установленных попарно на стойках по разные стороны от стакана 6. После окончания калибровки фотоэлектрический регистратор снимается и вискозиметр

0 помещается в вакуумный термошкаф СНЕС. Для более точного измерения температуры на дно стакана 6 также помещается исследуемый материал например пек, а для выравнивания температуры по длине столба жидкос5ти весь вискозиметр может быть помещен в цилиндрический экран из немагнитного и неэлектропроводного материала с хорошей теплопроводностью.

0

При поданном напряжении на катушку 10 горизонтального и на катушку 13 вертикального электромагнитов первый из шариков 8 устанавливается между их сердечниками 11 и 12 над

5 устьем сосуда. При быстром отключении питания катушки 10 и смене поляр-ности питания катушки 13 с последующей подачей питания на катушку 10 указанный шарик 8 падает в основание

0 1, а следуклций шарик 8 занимает его место. Пролет шарика 8 в катушках 3 регистрируется в виде пиков на диаграммной ленте самописца 18, амплитуда которых пропорциональна размеру шарика 8, что исключает ошиб5

ки при обработке результатов измерений. Использование полуколец 5 позволяет снизить фон при регистрации пролета шарика 8 и увеличи-ть амплитуду полезного сигнала.

Отключение питания катушки 10 и смела полярности питания катушки 13 выполняется следующим образом.

При включении питания катушек 10 и 13 связанными тумблерами 27 и 29 первый шарик 8 устанавливается между сердечниками 11 и 12, при отключении тумблером 22 питания обмотки 21 реле нормально замкнутые контакты 23, 26 и 30 размыкаются, а нормально разомкнутые контакты 24 к 25 замыкаются в ре: льтате чего полярность питания обмотки 20 катушки 13 изменяется на противоположную, а обмотка 19 ка-тушки10 обесточиваатся.

Применение изобретения позволяет довысиТ1в точность измерений в среднем на 6-10% за счет использования шариков разного диаметра в разных диапазонах вязкости при снятии температурной вязкости, а так же за счет снижения фона и увеличения амплитуды сигнала, снизить трудоемкость измерений в среднем на 15-20% за счет исключения разработки вискозиметра при замене шарика,

19

ВИСКОЗИМЕТР, содержащий сосуд для исследуемой жидкости и установленный коаксиально с ним корпус, в котором размещены две измерительные катушки, две катушки подмагничивания, охватывающие каждая соответствующую измерительную катушку, источник питания, подключен|НЫЙ к катушкам подмагничивания, и регистрирующий прибор, на вход которого включены измерительные катушки, узел сброса шарика и термостат, в который помещен корпус, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости измерений, он снабжен четырьмя экранами в форме полукольца, попарно охватывающими катушки подмагничивания и подключенными к входу регистрирующего прибора, узел сброса шарика выполнен в виде скобы с двумя взаимно перпендикулярными электромагнитами и трубчатым магазином, соосным одному из электромагнитов, устанавливаемой в корпусе так, что ось второго электромагнита совпадает с осью сосуда, и электромагнитного реле с тремя парами нормально замкнутых и двумя парами нормально СО разомкнутых контактов, первый электромагнит подключен к источнику питания через одну, второй - через две пары нормально замкнутых кон.тактов, и перекрестно - через две пары нормально разомкнутых контактов, а обмотка реле через конденсатор, подключена к входу регистрирующего прибора.

гб

27

N

/J

//

--

а

5/

Г

fpus.Z