Способ юстировки ротационного вискозиметра Советский патент 1991 года по МПК G01N11/14 

Изобретение относится к ротационным вискозиметрам с магнитодинамиче- ской системой подвеса ротора и способам их юстировки, причем данные вискозиметры в основном предназначены для определения малых (порядка 10 Па-с) разностей динамической вязкости между слабо концентрированными (порядка 1 - 0,1%) раствора- ми, например, биополимеров и растворителей в широком диапазоне скоростей деформации (порядка 0,02-2 с ), что требует сходимости периода вращения ротора порядка .

Целью изобретения является повышение точности измерения разностей вязкости путем повышения сходимости результатов измерения.

На чертеже представлен ротационный вискозиметр с магнитным подвесом.

j16

Ротационный вискозиметр с магнитным подвесом содержит систему автоматического регулирования безопорного подвешивания ротора 1, состоящую из дифференциального датчика положения 2, блока 3 регулирования положения ротора и соленоида 1. Ротационный вискозиметр солержит также привод 5 вращения и блок 6 измерения периода вращения ротора 1, устройства 7 горизонтального перемещения привода 5 в двух взаимно перпендикулярных направлениях, выполненное в виде пластин 8 с фиксаторами 9 положения (по казан только один фиксатор положения) , на которой укреплен привод 5. при этом пластина 8 связана с микрометрическими узлами 10 (не показан один из двух взаимно перпендикулярно расположенных микрометрических узлов) ее перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Устройство 7 перемещения привода 5 соединено с индикаторами 11 (показан один из двух взаимно перпендикулярно расположенных индикаторов) его положения по двум взаимно перпендикулярным координатам.

Пластина 8 упирается в пружину обратного хода 12. Шаговый электродвгатель 13 привода 5 вращения установлен во втулке И, закрепленной в пяа стине 8 с возможностью вертикального

0

5

0

5

0

Оптическая система регистрации периода вращения ротора состоит из источника 29 света, линз 30 и 31, световода 32 и фототриода 33, связанного с блоком 6 измерения периода вращения- ротора 1. Вискозиметрическая камера 23 вместе с соленидом Ь укреплена на кронштейне З , установленном на горизонтальном основании 35. На этом же горизонтальном основании установлена пластина 8.

Причем Вискозиметрическая камера 23 вместе с соленоидом k установлена относительно горизонтального основания так, что ее ось перпендикулярна горизонтальной плоскости основания 35.

Пластина 8 установлена на горизонтальном основании так, что ось привода 5 вращения перпендикулярна горизонтальной плоскости основания 35.

Ротационный вискозиметр работает следующим образом.

Вискозиметрическая камера 23 через заправочные капилляры 25 и 26 заполняется жидкостью. В рабочем режиме ротор 1 безопорно подвешен в заданном положении при помощи магни- тодинамического подвеса. При перемещении ротора 1 в вертикальном направлении сердечник 22 ротора смещается из положения, симметрично относительно дифференциального датчика 2

Изобретение относится к ротационным вискозиметрам с магнитодинамической системой подвеса ротора и к способам их юстировки. Цель изобретения - повышение точности измерения разностной вязкости путем повышения сходимости результатов измерения. При этом совмещают оси вращения привода АБ с осью вращения ротора СД, перемещая микрометрическим узлом 10 пластину 8 горизонтально вместе с приводом вращения 5 по координате X относительно ротора 1. Регистрируя по индикатору 11 величину смещения привода 5, а на блоке 6 - период вращения ротора 1, определяют зависимость периода вращения ротора от положения привода относительно ротора. Затем находят по этой зависимости такое положение привода относительно ротора на координате X, при котором период вращения ротора максимальный, и, перемещая пластину 8, устанавливают привод в это положение по координате X. Аналогичным образом определяют зависимость периода вращения ротора от положения привода относительно ротора, перемещая привод горизонтально по координате Y, перпендикулярной оси X. После чего находят по этой зависимости такое положение привода относительно ротора на координате Y, при котором период вращения ротора максимальный и, перемещая пластину 8, устанавливают привод в это положение. Затем фиксируют положение привода относительно ротора фиксаторами 9, при котором период вращения ротора максимальный для двух взаимно перпендикулярных координат X и Y. 1 ил.

перемещения. Фиксация положения втулки 5 положения., Смещение сердечника 22

Т обеспечивается винтом 15. Индикатор 11 связан с устройством 7 горизонтального перемещения привода 5 подвижным штоком 16. На валу шагового электродвигателя 13 установлен крон- 4Q штейн 17 с постоянными магнитами 18. Шаговый двигатель 13 связан с блоком 19 задания скорости вращения 5 привода.

относительно дифференциального да чика 2 положения вызывает появлени сигнала разбаланса. Этот сигнал по дается на блок 3 регулирования пол жения ротора, который изменяет то соленоиде 4, так, что воздействуя на сердечник 22 ротора 1 и возвращ ротор 1 в исходное положение, сигн разбаланса сводится к нулю, тем са мым поддерживая в постоянном положении .

, Ротор 1 содержит цилиндр 20 из немагнитного электропроводного материала с отверстием 21, В верхней части ротора укреплен сердечник 22 из феррита t Ротор 1 безопорно подвешен в вискозиметрической камере 23, рабочий объем которой закрыт пробкой 21 и связан с узлом заполнения (не показан) заправочными капиллярами 25 и 26. Термостатирующий объем вискозиметрической камеры 23 связан с внешним термостатом (не показан) патрубками 27 и 28 (стрелками указано направление течения жидкости).

5 положения., Смещение сердечника 22

Q

5

0

5

относительно дифференциального датчика 2 положения вызывает появление сигнала разбаланса. Этот сигнал подается на блок 3 регулирования положения ротора, который изменяет ток в соленоиде 4, так, что воздействуя на сердечник 22 ротора 1 и возвращая ротор 1 в исходное положение, сигнал разбаланса сводится к нулю, тем самым поддерживая в постоянном положении .

Вращение ротора обеспечивается приводом 5 вращения.

Шаговый двигатель 13, управляемый блоком 19 задания скорости вращения 5 привода, вращает кронштейн 17 с укрепленными на нем магнитами 18. Вращение постоянных магнитов 18 создает вращающееся магнитное поле, которое возбуждает в цилиндре 20 из электропроводного материала вихревые токи. Магнитное поле последних взаимодействуя с вращающимся магнитным полем, приводит цилиндр 20 и

соединенный с ним ротор 1 во вращение (т.е вращение цилиндра обеспечивается по принципу вращения ротора асинхронного двигателя). Ротор 1 вращается с постоянной скоростью, когда момент сил трения, пропорциональный измеряемой вязкости жидкости, уравновешивается моментом сил, возбуждаемых в цилиндре 20 вращающимся магнитным полем, при этом период вращения ротора пропорционален измеряемой вязкости.

Период вращения ротора 1 измеряется следующим образом.

Световой поток от источника 29 света фокусируется линзой 31 на торце световода 32, проходит через световод 32 и фокусируется линзой 30 на отоси вращения привода с осью вращения ротора заключается в следующем.

Микрометрическим узлом 10 переме, щают пластину 8 горизонтально вместе с приводом 5 вращения по координате X относительно ротора 1. При этом, регистрируя по индикатору 11 величину смещения привода 5, а на блоке 6 Ю период вращения ротора 1, определяют зависимость периода вращения ротора от положения привода относительно ротора. Затем находят по этой зависимости такое положение привода от15 носительно ротора на координате X, при котором период вращения ротора максимальный, и, перемещая пластину 8, устанавливают привод в это положение по координате X. Аналогичным

верстии 21. После отверстия 21 сфоку- 0 образом определяют зависимость перисированный световой поток попадает на фототриод 33. При вращении ротора световой поток периодически прерывается, изменяя при этом амплитуду тока с фототриода 33. Блок 6 измерения периода вращения ротора 1 измеряет период следования импульсов с фототриода 33i тем самым измеряется период вращения ротора 1.

Задание и поддержание необходимой температуры жидкости в рабочем объеме вискозиметрической камеры 23 обеспечивается те рмостатирующей жид- костью, которая прокачивается внешним термостатом через патрубки 27 и 28 и термостатирующий объем вискозиметрической камеры 23.,

Юстировку ротационного вискозиметра производят следующим образом.

ода вращения ротора от положения привода относительно ротора, перемещая привод горизонтально по координате (не указана), перпенликуляр25 ной оси X (т .е. перпендикулярной плоскости чертежа). После чего находят по этой зависимости такое положение приво да относительно ротора нл координате Y, при котором период вращения ро30 тора максимальный, и, перемещая пластину 8, устанавливают привод в это положение. Затем фиксируют положение привода относительно ротора фиксаторами 9, при котором период вращения ротора максимальный для двух взаимно перпендикулярных координат X и Y.

Зависимость периода вращения ротора от положения привода по отношению к ротору носит колоколообразный

35

Установку привода 5 вращения отно- 40 характер (близко к параболе), причем

сительно ротора 1 в положение, при котором вертикальные колебания ротора 1 не влияют на воспроизводимость периода вращения ротора 1, проводят вертикально, перемещая втулку И в пластине 8 вместе с шаговым двигателем 13 и кронштейном 17 с постоянными магнитами 18. Найденное положение фиксируют винтом 15.

50 вращения привода с осью вращения ротора исключает прецессию ротора, а следовательно, увеличивает точность измерения. Кроме того, повышается чувствительность вискозиметра

Совмещение оси вращения привода 5 с осью вращения ротора 1 обеспечивают, перемещая пластину 8 горизонтально вместе с приводом 5 вращения по двум взаимно перпендикулярным коор- )5 к измерению вязкости за счет умень- динатам X и Y при помощи микрометри- шения связи между ротором и магни- ческих узлов 10,тами привода.

При этом способ юстировки ротацион- Способ юстировки ротационного вис- ного вискозиметра, т.е. совмещение козиметра обеспечивает возможность

оси вращения привода с осью вращения ротора заключается в следующем.

Микрометрическим узлом 10 перемещают пластину 8 горизонтально вместе с приводом 5 вращения по координате X относительно ротора 1. При этом, регистрируя по индикатору 11 величину смещения привода 5, а на блоке 6 период вращения ротора 1, определяют зависимость периода вращения ротора от положения привода относительно ротора. Затем находят по этой зависимости такое положение привода от5 носительно ротора на координате X, при котором период вращения ротора максимальный, и, перемещая пластину 8, устанавливают привод в это положение по координате X. Аналогичным

ода вращения ротора от положения привода относительно ротора, перемещая привод горизонтально по координате (не указана), перпенликуляр5 ной оси X (т .е. перпендикулярной плоскости чертежа). После чего находят по этой зависимости такое положение привода относительно ротора нл координате Y, при котором период вращения ро0 тора максимальный, и, перемещая пластину 8, устанавливают привод в это положение. Затем фиксируют положение привода относительно ротора фиксаторами 9, при котором период вращения ротора максимальный для двух взаимно перпендикулярных координат X и Y.

Зависимость периода вращения ротора от положения привода по отношению к ротору носит колоколообразный

5

в точке максимального периода тангенс угла наклона касательной к кривой равен нулю, а это значит, что при максимальном периоде, т.е. при совмещении оси вращения привода с осью вращения ротора, период вращения ротора практически не зависит от его случайных горизонтальных смещений. Таким образом, совмещение оси

вращения привода с осью вращения ротора исключает прецессию ротора, а следовательно, увеличивает точность измерения. Кроме того, повышается чувствительность вискозиметра

к измерению вязкости за счет умень- шения связи между ротором и магни- тами привода.

контролируемого совмещения с высокой точностью оси вращения привода с осью вращения ротора, что исключает прецессию ротора, а следовательно, повышает точность измерения за счет повышения сходимости периода вращения ротора до величины порядка , кроме того повышается чувствительность вискозиметра к измельчению вязкости приблизительно в 2 раза. Такая сходимость и чувствительность позволяют измерять малые менения вязкости (порядка 10 - 1(Г7 Па -с) ) слабоконцентрированных растворов биополимеров по отношению к вязкости растворителя, что важно при биохимических исследованиях для определения массы и формы биомакромолекул.

Г) V Я V} t } / I

Формула изобретения

Способ юстировки ротационного ви- скозиметра, с магнитодинамической системой подвеса ротора с немагнитным цилиндром из электропроводящего материала и с магнитным приводом, включающий установку магнитного при- вода вращения вне вискозиметриче- ской камеры относительно безопорно подвешенного ротора по регистрации периода его вращения, отличающийся тем, что, с целью повыше- ния точности измерения вязкости, перемещают привод в горизонтальной плоскости по двум взаимно перпендикулярным направлениям до получения максимума периода вращения ротора.