Измерительный узел ротационного магнитовискозиметра колокольного типа Советский патент 1985 года по МПК G01N11/14 

III

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к ротационным приборам для измерения вяз-кости намагничивающихся жидкостей в магнитном поле.

Известен ротационный вискозиметр, в котором измерительный узел выполнен в виде колоколообразного цилиндрического статора, установленного в зазоре между внешней и внутренней цилиндрическими поверхностями ротора 1.

Однако таким ротационным вискозиметром невозможно.проводить измерения в магнитном поле, перпендикулярном сдвиговому потоку. Кроме того, возникает трудность термостатирования измерительного узла.

Известен ротационный магнитовискоэ1 1метр, в котором измерительный узел вьтолнеи в виде колоколообразного цилиндрического статора, установленного в зазора между внешним и внутренним полюсными наконечниками ротора, выполненными из магнитомягкого железа 2j .

Недостатками этого измерительного узла магнитовискозиметра являются сложность выполнения измерительного узла, так как при вращении ротора, на котором намотана катушка индуктивности и установлены полюсные наконечники, происходит его децентрирование; неоднородность магнитного поля на краях рабочего зазора, что приводит к существенной погрешности при измерении намагничивающихся жидкостей (магнитных или магнитореологических жидкостей) в нитном поле; сложность термостатирования измерительного узла.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является измерительный узел ротационного магнитовискозиметра колокольного типа, содержащий статор, выполненный в виде внешнего и внутреннего цилиндрических полюсных наконечников, в зазора между которыми установлен колоколообразный цилиндр, а также термостатирующую камеру, помещенную между измерительньм узлом и источником магнитного поля. В результате такого выполнения измерительного узла магнитное поле перпендикулярно сдвиговому потоку, что позволяет проводить измерения, связанные со структурообразованием ферромагнит3270

ных суспензий в ферромагнитных жидкостях под воздействием магнитного поля 3j .

Однако известный измерительный 5 узел характеризуется неоднородностью магнитного поля на краях зазора, непосредственным контактом намагничивающейся жидкости с полюсными наконечниками, наличием термостатируюшей камеры только снизу измерительного узла - все это приводит к большой погрешности (более 10% при измерении вязкости намагничивающейся жидкости в полях более 5-10 кА/м, а 5. также ограничение по температурному диапазону.

Цель изобретения - повЕлиение точности и расширение температурного диапазона измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в измерительном узле ротационного магнитовискозиметра колокольного типа, содержащем статор,

5 выполненный в виде внещнего и внутреннего цилиндрических полюсных наконечников, в зазоре между которыми установлен колоколообразный цилиндр, а также термостатирующую

р камеру, в зазоре между внешним и внутренним цилиндрическими полюсными наконечниками помещен пустотелый цилиндрический блок из немагнитного материала, на торце которого выполнена кольцевая выточка, в

которой с зазором установлен колоколообразный цилиндр, образующий с полюсными наконечниками термостатирующую камеру, в основании которой вьшолнены подводящий и отводящий каналы.

Кроме того, расстояние X от торцов цилиндрических полюсных наконечников до кольцевой выточки опре

деляется соотношением 5

,(1)

где d- расстояние междувнещним и внутренним цилиндрическими полюсными наконечниками. На чертеже схематически изображен измерительный узел ротационного магнитовискозиметра.

Измерительный узел ротационного магнитовискозиметра состоит из внешнего 1 и внутреннего 2 цилиндрических полюсных наконечников статора, являющегося цилиндрическим

3

магнитоприводом и выполненного-из магнитомягкого материала. В зазоре между цилиндрическими полюсными наконечниками 1 и 2 установлен пустотелый цилиндрический блок 3, в котором на торце, обращенном в сторону колоколообразного цилиндра 4, выполнена кольцевая выточка 5, в которой, с зазором установлен данный цилиндр. Колоколообразньш цилиндр.

4центрируется с помощью упорного подшипника 6. Пустотелый цилиндрический блок 3 и колоколообразный цилиндр 4 выполнен Из немагнитного материала. Пустотелый цилиндрический блок 3 образует с полюсными наконечниками 1 и 2 термостатирующую камеру 7 в основании которой установлена теплоизолирующая кольцевая про.кладка 8, внутри которой выполнены подводящий 9 и отводящий 10 каналы. Теплоизолирующая- кольцевая прокладка 8 выполнена из немагнитного материала и служит для отделения источника магнитного поля - соленоида (не показан)ОТ измерительного узла. Исследуемая жидкость, например, магнитная или магнитореологическая жидкость, помещается вовнутрь кольцевой выточки 5. Магнитное поле внутри кольцевой выточки 5 создается полюсными наконечниками 1 и 2 перпендикулярно направлению сдвига с помощью системы магнитопровода 11 и 2. Пунктиром обозначено направление магнитного потока.

Расстояние от кольцевой выточки

5до торцов цилиндрических полюсных наконечников 1 и 2 целесообразно выбирать из соотношения . (1)

В таблице приведены значения отношения величины магнитного поля к максимальному значению в зазоре между полюсными наконечниками 1 и 2 при различных величинах х и d. ,

Как видно из таблицы, при

неоднородность магнитного поля внутри кольцевой выточки 5 менее 2%.

С другой стороны, если расстояние от кольцевой выточки 5 до торцов полюсных наконечников 1 и 2 больше расстояния меяаду полюсными наконечни ками, то размеры измерительного узла, а следовательно, и массогабариты всего магнитовискозиметр-а резко возрастают, что нецелесообразно в практике. При этом целесообразно от53270

ношение толщины полюсных наконечников к ширине зазора между ними брать равным 2-3.

При измерении структурированных 5 жидких систем, обладающих магнитными свойствами (например, магнитореологических жидкостей) на рабочих поверхностях колоколообразного цилиндра 4 и кольцевой выточки 5 выполнено рифление, чтобы исключить скольжение структурированной жидкости относительно данных рабочих поверхностей.

Наличие термостатирующей камеры

|с 7 позволяет установить температуру внутри кольцевой выточки 5 с точностью 0,2-0,5 и регулировать ее в широком интервале температур (в предлагаемом измерительном узле 0-100 С;

2Q в зависимости от используемой термостатирующей жидкости интервал может быть расширен как в сторону ,низких, так и в сторону высоких температур).

5 Пустотельй цияиндричесхий блок 3 выполнен сменным, что позволяет проводить измерения на одной установке как магнитных жидкостей (коллоидных растворов ферромагнитных материалов), обладающих сравнительно небольшими изменениями реологических характеристик при воздействии на них магнитного поля, так и магнитореологических жидкостей, вязкость и напряжение сдвига которых изменяется

в широких пределах при воздействии

на них магнитного поля.

Предлагаемьй измерительный узел позволяет повысить точность измерения реологических характеристик в

0 магнитном поле до 0,5% благодаря

наличию измерительной ячейки, ,- установленной в области однород ного магнитного поля (в прототипе неоднородность магнитного поля достигает 5-10%); повысить точность измерения вследствие термостабилизации измерительной ячейки до 0,2-. 0,5С;позволяет проводить измерения в магнитных полях до 100 кА/м и выше

0- (в прототипе поле выше 5-10 кА/м приводит к заметному, более 10%, искажению результатов);а также проводить измерения в широком интервале температур в зависимости

5 от используемой термостатирующей жидкости от О до и более, (в прототипе только при комнатной температуре вследствие наличия термостатируюшей камеры только снизу измерительного узла). Кроме того, изобретение позволяет расширить диапазон измерения жндиостей как по реологическим, так и по магнитньн характеристикам (магнитные жидкости с намагниченностью 532 5 0 насыщения 0-100 кА/м и с изменением вязкости в 1,5-4 раза при воздействии магнитного поля5 магнитореологинеские жидкости с намагниченностью насыщения 100-300 кА/м, с начальньм напряжением сдвига в магнитном поле до 2,5-3 кГ/см и с изменением вязкости в 5-8 раз).

I. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ РОТАЦИОННОГО МАГНИТОВИСКОЗИМЕТРА КОЛОКОЛЬНОГО ТИПА, содержащий статор, вьтолненный в виде внешнего и внутреннего цилиндрических полюсных наконечников, в зазоре между которьми установлен колоколообразный цилиндр, а также термостатирующзш камеру, отличающийся тем, что. с целью повьппения точности и расширения температурного диапазона измерения , в зазоре между внешним и внутренним цилиндрическими полюсными наконечниками помещен пустотелый цилиндрический блок из немагнитного материала, на торце которого выполнена кольцевая выточка, в которой с зазором установлен колоколообразный цилиндр, образующий с полюсными наконечниками термостатирующую камеру, в основании которой выполнены поднодйщий и отводящий каналы. 2. Измерительный узел по п. 1, отличающийся тем, что, расстояние jc от торцов цилиндрических полюсных наконечников до кольце(Л вой выточки определяется соотношением f.X.d, где d - расстояние между внешним и внутренним цилиндрическими полюсными наконечниками.