Устройство для измерения вязкости жидких сред Советский патент 1985 года по МПК G01N11/10 

1 Изобретение относится к приборам для измерения вязкости различных веществ, например шоколадных масс . Известен вискозиметр, содержащий стол, электрическую печь, электрои термоизмерительные приборы, блоч ньй механизм перемещения рабочего органа в сочетании с электромагнитным датчиком и электронным приемником, а также нагреватель электрической печи, размещенный на внутренней поверхности муфеля, и механизм поворота емкости для иссл дуемого вещества, размещенньй в ни ней части печи. Определение вязкос ти на этом вискозиметре осуществля ся путем измерения изменения магнитного поля датчика в зависимости от скорости погружения стержня с грузом в исследуемое вещ гство. При этом датчик со стержнем кинема тически связан посредством блочног механизма Г: 1 . Однако ввиду того, что в систем измерения вискозиметра входят несколько последовательно расположенных и кинематически связанных элементов увеличивается значение суммарной опшбки измерения, что сн жает точность измерения. Кроме того, этот вискозиметр сравнительно больших размеров, что ограничивает возможности его использования в производственных условиях. Известен также вискозиметр для шоколадных масс, содержащий полый вертикальный цилиндр с рубашкой, в котором с возможностью вертикаль ного перемещения расположен плунжер со штоком, индикатор перемещения плунжера, выполненньй в виде приборов измерения времени, за которое плунжер проходит определен ный путь в полости цилиндра, запол ненной исследуемой массой С 2. Недостатком этого вискозиметра является то, что использование при боров определения времени движения плунжера вводит постоянную ошибку в результаты опытов. Это объясняет ся тем, что плунжер в исследуемой массе, расположенной в полости цилиндра, движется не с равномерно скоростью, а закон изменения скорости в каждом опыте меняется. Наибольшие ошибки определения времени вводятся в начальной стадии движения плунжера с момента нйчала его движения, когда масса обтекает плунжер неравномерно распределившимися потоками, т.е. в неустановившемся режиме обтекания. Ошибки при определении времени движения плунжера снижают точность определения вязкости и тем самым точность ее измерения. Кроме того, указанньй вискозиметр имеет сравнительно большие габариты, лимитированные точностью измерения вязкости, поскольку с уменьшением высоты цилиндра уменьшается путь, который проходит плунжер, а ошибка при определении времени движения плунжера увеличивается. Цель изобретения - повьшение точности измерения вязкости и уменьшение габаритов устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения вязкости жидких сред, содержащем полый вертикальный цилиндр с рубашкой, в котором с возможностью вертикального перемещения расположен плунжер со штоком и площадкой для груза, индикатор перемещения плунжера, . последний вьшолнен в виде приспособления для измерения кинетической энергии плунжера, установленном в донной части полого цилиндра на пути движения плунжера, и содержит пьезоэлектрический элемент, на котором прикреплены электроды со встречно-штыревой структурой,через усилитель и блок памяти подключенные к показыванмцему прибору. Кроме того, приспособление для измерения кинетической энергии плунжера снабжено демпфером, расположенным с возможностью взаимодействия с плунжером и вьтолненным в виде вертикального штыря, через мембрану и пружину соединенного с ударником, установлеинЬм с возможностью взаимодействия с пьезоэлектрическим элементом. Такое выполнение устройства позволяет определять вязкость жидких сред путем измерения кинетической энергии плунжера, что повьш1ает точность измерения вязкости. Кроме того, снабжение устройства приспособлением для измерения кинетической энергии, вьшолненным в виде пьезоэлектрического элемента, повышает чувствительность всей системы 3 измерения устройства, что, в свою очередь, позволяет уменьшить габариты устройства в частности, уменьшить высоту полого вертикального цилиндра. На чертеже схематически изображ но устройство общий вид. Устройство для измерения вязкости жидких сред включает вертикальный цилиндр 1 с рубашкой 2, пл жер 3 со штоком 4 и площадкой 5 дл груза 6. В донной части цилиндра 1 расположено приспособление для измерения кинетической энергии плунж ра, выполненное в виде пьезоэлектр ческого элемента 7, на котором прикреплены (например, приклеены) электроды 8 со встречно-штыревой структурой, через усилитель и блок 10 памяти подключенные к пока зывающему прибору 11, и демпфера, вьтолненного в виде вертикального штьфя 12, через мембрану 13 и пруж ну 14 соединенного с ударником 15. Устройство работает следующим образом. В начале опыта с цилиндра 1 сни мают верхнюю крышку с плунжером 3 и полость цилиндра 1 заполняют до определенного уровня исследуемой средйй, например шоколадной массой. После этого в py6aiaKy 2 подают теплоноситель с температурой, при которой будет определяться вязкость. Теплоноситель циркулирует в рубашке 2 до тех пор, пока температура шоколадной массы в полости цилиндра 1 достигает заданного значения. Продолжительность циркуляции теплоносителя определяют заранее и опытньм путем. По достижении исследуемой массой заданной температуры на верх цилиндра ставят крьщ1ку с плунжером 3, 154 на штоке 4.которого установлен груз 6. Под действием груза 6 плунжер 3 продвигается вниз по исследуемой массе и в конце продвижения Ударяется о штырь 12. От удара о штырь 12 деформируется мембрана 13, которая, в свою очередь, деформирует пружину 14. В процессе деформации пружины 14 ударник 15 поднимается и ударяет в пьезоэлектрический элемент 7. От удара, в результате прямого пьезоэффекта, в пьезоэлектрическом элементе 7 возбуждается поверхностная аккустическая волна, от которой на пьезоэлектрическом элементе появляются электрические заряды. Электрические заряды от пьезоэлектрического элемента 7 снимаются электродами 8 со встречноштыревой структурой, способствующей более полному снятию зарядов. Вследствие появления электрических зарядов на электродах 8 на выводах последних появляется импульс электрического напряжения, который усилителем 9 усиливается и подается на блок 10 памяти. Из блока 10 электрический сигнал поступает на показывающий прибор 11, проградуированный в единицах вязкости массы, заполняющей цилиндр 1. Лдя варьирования кинетической энергией, которую получает плунжер 3, меняют массу груза 6. Использование системы определеия кинетической энергии плунжера , вьтолненной в виде пьезоэлектриеского элемента 7, позволяет поысить чувствительность системы змерения и тем самым точность пределения вязкости. Кроме того, увеличением чувствительности сисемы измерения возможно уменьшение абаритов устройства.

1. УСТРОЙСТВО ,ТЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЩЦКИХ СРЕД, содержащее вертикальный цилиндр с рубашкой, в котором с возможностью вертикального перемещения расположен плунжер ,со штоком и площадкой для груза, индикатор перемещения плунжера, о тEii3.: Si-;:. личающееся тем, что, с целью повышения -точности измерения . вязкости и уменьшения габаритов устройства, индикатор вьтолнен в виде приспособления для измерения кинематической энергии плунжера, установленном в донной части полого цилиндра на пути движения плунжера, и содержит пьезоэлектрический элемент, на котором прикреплены электроды со встречно-штыревой структурой, через усилитель и блок памяти подключенные к показывающему прибору. 2. Устройство по П.1, о т л и чающееся тем, что приспособление для измерения кинетичес(Л кой энергии плунжера снабжено демпфером, расположенным с возможностью взаимодействия с плунжером и выполненным в виде вертикального штыря, через мембрану и пружину соединенного с ударником,установленньм с возможностью взаимодействия ел с пьезоэлектрическим элементом. СП со