Ротационный вискозиметр Советский патент 1987 года по МПК G01N11/14 

113

Изобретение относится к устройствам для непрерывного измерения вязкости жидкости и предназначено для исследования реологических характе- ристик керметньк паст и других неньютовских жидкостей в процессе их структуры превращений.

Цель Изобретения - повышение точности измерения реолог}гческих харак- теристивГ не ньютоновских жидкостей путем стабилизации скорости и фазы вращения измерительного зонда.На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого ротационного вискозиметра; на фиг. 2 - конструкция чувствительного элемента на фиг. 3 - развертка зубцовой зоны цилиндров чувствительного элемента,.

Схема ротационного вискозиметра включает электродвигатель 1, генератор 2 образцовой частоты, между которыми включены последовательно усилитель 3 мощности, устройство 4 сравнения частот, схема 5 разделения импульсов и регулируемый делитель 6 частоты. Управляющий вход регулируемого делителя 6 частоты соединен с Ьыходом постоянного запоминающего устройства 7, четыре младшгсх разряда двоичного кода которого поданы на управляющий вход делителя 6 частоты, а четыре старших разряда поданы на схему 8 совпадения кодов, на остальные входы которой подан код с выхода счетчика 9 импульсов, вход обнуления которого связан с выходом схемы 8 совпадения кодов, а счетный вход подсоединен к выходу генератора 2 образцовой частоты. Выход устройства 4 сравнения частот подключен через устройство 10 коррекции к инвертирующему входу дифференциального усилителя 11, выход которого подсоединен к одному из входов схемы 5 разделения импульсов, второй вход ее подключен к выходу регулируемого делителя 6 частоты, Второй вход дифференциального усилителя 11 подключен к одному из выходов чувствительного элемента 12. Выходы чувствительного элемента 12 связаны с измерительным зондом 13 и двумя усилителями 14 и 15 импульсов, выходы которых поддлючены к входам измерителя 16 фазы, составлен- ного из триггера 17, схемы 18 совпадения и счетчика 19 импульсов, кроме того, один из входов измерителя 16 фазы соединен с выходом генерато12

ра 2 образцовой частоты, а выход измерителя 16 фазы подсоединен к цифровому индикатору 20. Измерительный зонд 13 опущен в исследуемую жидкость 21 залитую в кювету 22.

Чувствительный элемент 12 вьшол- нен в виде трех коаксиально размещенных цилиндров 23-25. Два цилиндра 23 и 24 соединены между собой скрешива- ющимися плоскими пружинами 26. Цилиндр 25 через редуктор 27 связан с валом синхронного электродвигателя. На уровне зубцов цилиндров 23-25 в корпусе 28 размещешз две катушки 29 и 30.

Ротационный вискозиметр работает следующим образом.

В вискозиметре использовано запоминающее устройство 7 с записанной в нем программой процесса измерения. Вк-шочают генератор 2 образцовой частоты, а затем - синхронный электродвигатель. На вход схемы 5 разделения импульсов поступает сигнал с выхода катушки 29 через дифференциальный усилитель 11. На второй вход схемы 5 разделения ш 1пульсов подаются им- с выхода генератора 2 образцовой частоты через регулируемьй делитель 6 частоты. Делитель 6 вьздает частоту импульсов, определяемую четырьмя младшими разрядами кода и соответствующих требуемой скорости вращения измерительного зонда 13. Четыре старших разряда двоичного кода с выхода постоянного запоминающего устройства 7 подают на входы схемы 8 совпадения кодов и задают точное количество оборотов зонда 13 на заданной скорости вращения. На остальные входы схемы 8 совпадения кодов поступает код с выхода счетчика 9 импульсов, счетный вход которого подключен к выходу генератора 2 образцовой частоты. При совпадении кодов на выходе схемы 8 совпадения формируется импульс. Этим импульсом считывается информация с постоянного запоминающего устройства 7 и очищается счетчик 9 от предыдущей информации. Этот процесс продолжается до- тех пор, пока не выполнится полностью записанная программа.

При поступлении на два входа схемы 5 разделения импульсов двух последовательностей импульсов с вЬкода дифференциального усилителя 11 и выхода -регулируемого делителя 6 частоты на ее выходе форьшруются три последовательности импульсов: задаваемой частоты f, j формируемой (рабочей частоты fp, частоты совпадения f. В начальньй период измерения, когда измерительный зонд 13 не набрал требуемое число оборотов вращения, т.е. скорость вращения меньше заданной, на выходе схемы 5 разделения импульсов формируются импульсы задаваемой частоты f, и на выходе устройства 4 сравнения частот устанавливается постоянное напряжение, которое усиливается усилителем 3 мощности и подается на электродвигатель 1, разгоняя его. По мере разгона электродвигателя 1 на выходе катушки 29 формируются импульсы частот, равной задаваемой частоте f . Когда на выходе схемы 5 разделения импульсов задаваемой и формируемой частот сравняются это означает, что скорость и фаза вращения измерительного зонда соответствуют заданным, на выходе схемы 5 разделения импульсов с определенной частотой поступает следующая последовательность импульсов, которая переводит устройство 4 сравнения в следующие еестояния: при поступлении вслед за импульсом частоты импульса устройство 4 сравнения выдает сигнал на ускорение электродвигателя 1; при поступлении вслед за импульсом частоты импульса, устройство 4 сравнения выдает сигнал на торможение, приход импульса частоты вслед за импульсом переключает уст- ройство 4 сравнения на ускорение-, приход импульса частоты вслед за импульсом переключает устройство 4 сравнения на торможение. ,

При поступлении на вход схемы 5 разделения импульсов формированной частоты fp чаще, чем импульсов задаваемой f, на выходе устройства 4 сравнения частот сигнал отсутствует электродвигатель 1 тормозится до тех пор, пока скорость и фаза вращения не достигнет требуемой и частоты импульсов не сравняются. Такое устройство 4 сравнения частот ведет себя как идеальное реле при отклонениях, не выходящих из зоны схемы 5 разделения импульсов, и как реле с отрицательным гистерезисом при больших отклонениях.

При вращении измерительного зонда 13 в исследуемой жидкости 21,

цилиндр 23 смешается относительно 1щлиндра 24 пропорционально вязкости жидкости 21 и, как следствие, смешаются по фазе импульсы, формируемые в катушках 29 и 30. Импульсы с выхода усилителя 14 поступают на счетчик 19 импульсов и устанавливают его в исходное состояние. Одновременно этот импульс взводит триггер 17 и тем снимает запрет со схемы 18 совпадения. Импульсы с выхода усилителя 15 возвращают триггер 17 в исходное состояние, закрывая схему 18 совпадения.

Число импульсов генератора 2 образцовой частоты, поступающие на счетчик 19 импульсов, пропорционально измеренной вязкости жидкости N t f г Кг, где t б п/ЗбОСГ.-) - длительность счетного импульса, сформированного триггером 17, fа - частота вращения вала синхронного электродвигателя при передаточном отношении редуктора 27 равном ; f - частота вращения зонда 13; б - угол смещения цилиндров 23 и 24, fp - частота импульсов генератора 2 образцовой частоты. Двоичный код, определяемый числом импульсов, поступает на цифровой индикатор 20, который показывает измеренную вязкость.

Зафиксированные в последовательности определяемой программой, записанной в постоянном запоминающем устройстве 7, значения вязкостей позволяют судить о характере текучести и определить тип жидкости, а также ее реологические свойства.

40

Формула изобретения

1. Ротационный вискозиметр, содер- жащий электродвигатель, вал которого соединен с измерительным зондом посредством чувствительного элемента, выполненного в виде двух дискретных датчиков, соединенных между собой упругим элементом и подключенньгх к входам усилителей, также фазоизмерн- тель и генератор образцовой частоты, связанный с управляющим входом электродвигателя вращения измерительного зонда, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности изме-. рения реологических характеристик неньютоновских жидкостей путем стабилизации скорости и фазы вращения

измерительного зонда, между выходом генератора образцовой частоты и управляющим входом электродвигателя вращения измерительного зонда, последовательно включены регулируемый делитель частоты, схема разделения импульсов, устройство сравнения частот и усилитель мощности, при этом управляющий вход регулируемого делителя частоты подсоединен к вькоду постоянного запоминающего устройства считьгоающий вход которого подключен через счетчик импульсов и схему совпадения к выходу генератора образцовой частоты, а выход устройства сравнения частот через устройство коррекции связан с инвертирующим входом дифференциального усилителя, выход которого подключен к одному

из входов схемы разделения импульсов, 20 цилиндров размещены две катушки, вы- причем второй вход дифференциального ходы которых подключены к входам усилителей .

усилителя подсоединен к выходу одного из датчиков чувствительного элемента.

2. Ротационный вискозиметр по п. 1, отличающийся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде трех коаксиально размещенных цилиндров, два из них связаны между собой плоскими скрещивающимися пру- жинами, один конец которых закреплен на внешнем, из этих двух, цилиндре, а второй конец пружин пропущен через полость внутреннего цилиндра и закреплен на нем, при зтом третий цилиндр размещен между мно- гозубчатыми торцовыми поверхностями двух связанных между собой цилиндров и соединен с синхронным электродвигателем, а на уровне зубцов этих

f К ycuflumejuaS мощности

tJ

25

фиг. г

23

ipus.J

Редактор Ю.Середа

Составитель В.Вощанкин Техред И„Попович

Заказ 3274/38Тираж 776Подписное

ВНИИГЕИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор Г.Решетник

Изобретение относится к устройствам для непрерывного измерения вязкости неньютоновских жидкостей. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет точной стабилизации скорости и фазы вращения изме- оительного зонда, В случае превьшения или снижения скорости вращения, а также несоответствия фазы вращения измерительного зонда 13, на входе схемы 5 сравнения импульсов частоты не совпадают и на его выходе формируется последовательность импульсов, сформированная делителем 6 или последовательность импульсов, пропорциональная частоте импульсов с датчика чувствительного элемента 12. При стабилизации требуемых параметров вращения на выходе схемы сравнения импульсов 5 формируются импульсы частот, поступающих на его вход и частоты сравнения, при этом на выходе усилителя формируется сигнал на разгон или торможение электродвигателя 1, или сигнал определенной частоты, соответствующий требуемым скорости и фазе вращения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. с (Л 00 э О) со СП