Капиллярный вискограф Советский патент 1976 года по МПК G01N11/04 

(54) КАПИЛЛЯРНЫЙ ВЙСКОГРАФ

Автоматический кагсиплярньтй висксгре.с; предназначен для исследования вязкоствь,; свойств дисперсных и попим.ерньк сие .у, характеризуемых кривой течения, пр :р:, Еляющей собой зависимость скоросл-и сд.аиха от напрй:/;ания сдвига в широком, циапагоне их зиачеНл й: {напр5океиие сдвига 10- EiO скорость сдвига Ю - Ю ).

В известных авто1-у1атическнх капиллярных вискозш етрах для попучешяя за один опыт зависимости вязкости от перйпада давления в капилляре и скорости сдвига применена тарированная пружина, сскздающая изменяющееся в процессе испытаний давление на материал, помещенньш в кам.ере, и тем. самым обеспечивающая переменную скорость истечения его из капилляра.

Перем.ещеиие плунжера, выдавливаюддего материал из камерщ регистрируется на барабане во временной зависимости, по которой затем, вычисляется напряжение сдвига, скорость сдвига и вязкость. Однако полученная на барабане прибора запись рез5ль татов измерений требует расшифровки-графического дифференцирования и логарифми-

рования для приведения результатов к виду, удсбноьлу для анализа, - к виду графика завксикости скорости сдвига от напряжекн.ч сдвига с в:спояьзованием двойного рифмическогс мае штаба.

Не/достатком прибора является ручное i.aракшсчеыие скорости записи в зависимости от вида записываемой кривой, что неудобно, а при быстроизменяющихся скоростях ке всегда возможно.

Пре.няоженный капиллярный вискограф позасляет с высокой точностью измерять и одновременно регистрировать кривые течения без дополнительных расчетов и в принятом. яогарифмическом масштабе.

Достигается это за счет введения в предложенный Вискограф растрового датчика дискретных перемещений плунжера, связанного с измерителем скорости перемещений и счетiHKOb- преобразователем код - напряжение, ir горые соединены с двухкоординатным регистратором кривой течения исследуемого материала.

На чертеже приведена функциональная схема предложенного вискографа.

Автоматический капиллярный аискограф содержит нагружакяцее устройство в виде пружины 1, передающей давление плунжеру 2, который входит в камеру 3, соединенную cf капилляром 4. С плунжером связан датшк 5 дискретных перемещений, например растровый датчик, состоящий из подвижной 6 и неподвижной 7 пластин, осветителя 8 и фото приемника 9. Выход датчика 5 подключен к измерителю давления, состоящему из последовательно включенных счетчика 10, цифроаналогового преобразователя 11, логарифматора 12 давления; к измерителю скорости, состоящему из схедМы конъюнкции 13, счетчика 14, цифроаналогового преобразователя мантисса 15, логарифматора 16 скорости, управляемого генератора 17, схемы оцешш и управления 18, цифроаналогового преобразователя характеристика 19 и сумматора 20. Схема конъюнкции 13, счетчик 14 измерителя скорости, цифроаналоговый преобразователь 15, логарифматор 16 включены последовательно и образуют цепь получения мантиссы. Счетчик 14 измерителя скорости, схема оценки и управления 18, управляемый генератор 17 и схема конъюнкции 13 образуют цепь обратной связи. Управляемый генератор 17 также электрически связан со счетчиком 14 измерителя скорости и схемой оценки и управления 18. Эта связь является вспомогательной. Цифроаналоговый преобразователь 1Э и схема оценки и управления 18 составляют цепь образования характеристики логарифма скорости. С этой цепью, с выходом цифроаналогового преобразователя 19, и с цепью получения мантиссы, с выходом логарифматора 16 скорости, электрически связан сумматор 2О. Выход сумматора 20 и выход логарифматора 12 измерителя давления подсоединены к входам У и Х двухкоординатного регистра 21.

Прибор работает следующим образом. Находящаяся в сжатом состоянии пружина 1 с началом, опыта расжимается и толкает плунжер 2, выдавливающий ;йагрузку исследуемого продукта из камеры 3 через калиброванный цилиндрический капилляр 4. По мере расжимания пружины снижается перепад давления в капилляре, где течет продутст, и соответственно уменьшается скорость движения плунжера 2.

Измеряемые величины напряжения и скорости сдвига определяются соответственно по величине распрямления пружины от ее начального положения и скорости движения плунжера.

Для определения этих величин с плунжером связан датчик 5 дискретных перемещеНИИ, выдающий электрические импульсы, кьличество, частота следования и длительность которых определяются шагом дискретов датчика и скоростью движения плунжера. Импульсы с выхода датчшса дискретных перемещений поступают в измеритель давлении и измеритель скорости.

В измерителе давления счетчиком 10 подсчитывается количество импульсов и образуется текущее кодовое значение величины перемещения плунжера. С помощью цифроаналогового преобразователя и измерителя давления код превращается в пропорциональное давленюо напряжение, а затем, с помощью устройства с логарифмической амплитудной характеристикой - логарифматора давления - в напряжение, пропорциональное логарифму давления, оказываемого пружиной на продукт.

Импульсный сигнал с выхода датчика дискретиьгх перемещений поступает на вход схемы конъюнкции 13, куда также подается сигнал временного интервала от управляемого генератора 17. Полученная пачка импульсов подсчитывается счетчиком 14.

Кодовое значение, получаемое в этом счетчике, npeo6pa3yeJ4:;H в иоответствующее напряжение в цифроаналоговом преобразователе мантисса 15, а затем, с помощью устройства с логарифмической амплитудной характеристикой - логарифматора 16 скорости - в напряжение, пропорциональное мантиссе логарифма скорости движения плунжера.

После передачи кода в цифроаналоговый преобразователь счетчик 14 устанавливается на нуль сигналом управляемого генератора 17.

Временной интервал может .ваться датчиком дискрюткых перемещений. В этом случае будут подсчиты&гаться импульсы, выдаваемые управляемым генератором, а счетчик будет фиксировать время перемещения плунжера на величину шага дискретов датчика, т.е. величину, обратную скорости.

Переход с одного диапазона измерений на другой осуществляется автоматически изменением временного интервала, выдаваемого управляемьи. генератором 17. Сигнал перехода на генератор 17 подается от схемы управления, производящей оценку кодового значения, полученного в счетчике, к ксяацу измерительного интервала.

Если значение окажется меньшим или большим предусмотренного, в управляемый генератор подается сигнал на изменение временного интервала в необходимую сторону. Одновременно с этим для учета изменения диапазона измерений со схемы оценки и управления подается кодовый сигнал в цифроаналоговый преобразователь характеристика 19, выда-

кщий напряжение на сумматор 2 О. В сумматоре производится сложение напряжений, со- ответствующих.характеристике и мантиссе логарифма скорости, полученной в логарифматоре 16.

Электрические сигналы из логарифматора 12 измерителя давления и сумматора 20 поступают соответственно на входы координат Х и Y двухкоординатного регистратора 21 который по мере истечения исследуемого материала записывает зависимость логарифма скорости перемещения плунжера (расхода) от давления в камере или, с учетом установленного капилляра, скоростьсдвига от напряжения сдвига, т. е. кривую течения.

Формула изобретения

Капиллярный вискограф, содержащий нагружающее устройство в виде предварителььо сжатой пружины, плунжер, капилляр, систему регистрации давления и расхода, двухкоординатный регистратор, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен растровым датчиком дискретных перемещений плунжера, связанным с измерителем скорх:ти перемещений и счетчиком с преобразователем код - напряжение, которые, в свою очередь, соединены с двухкоординатным регистратором кривой течения исследуемого материала.