Вискозиметр Советский патент 1979 года по МПК G01N11/14 

Изобретение относи1х:я к области средств измерений крутящих моментов в механических узлах, приборах и аппаратах, а также для проведения различных физико-химических исследований, связанных с измерением характеристик вязкости, поверхностного натяжения, сцепления жидкостей и гелей и т.д. Известен вискозиметр, конструкцией которого предусмотрено вращение цилиндра, погруженного в исследуемую жидкость с помощью электродвигателя постоянного тока. Вал этого двигателя механически связан с тахогенератором, сигнал с которого после сравнения с опорным напряжением и усиления фазочувствительным усилителем поступает на обмотку управления реверсивного двигателя, который обеспечивает перемещение подвижного контакта реостата, включенного в цепь якоря двигателя постоянного тока |l|. При изменении противодействующего момента на валу электропривода, перемещающийся контакт реостата изменяет ток В цепи якоря таким образом, чтобы скорость вращения двигателя оставалась неизменной. Это постоянство скорости поддерживается за счет соответствующего изменения вращающего момента, о величине которого возможно судить по положению подвижного контакта реостата. Недостатком известного вискозиметра является наличие трения в подщипниках, величину которого трудно учесть, что огрицательно сказывается на гочностн измерений. В данном вискозиметре используется коллекторный двигатель и механически с ним связанный тахогенератор, трение в подщипниках которых дополняется еще и треннем коллектора о щетки. Кроме того, известно, что в устройствах, содержащих электромеханические элементы, температурная зависимость последних существенно влияет на результат измерений. Вместе с тем в известном устройстве, , кроме термостатирования исследуемой жидкости, никаких других мер, которые мог36ли бы снивить температурную зависимость измерительной системы не предусмотрено. Кроме Toros аавйсимость величины вращающего момента зпектродвигателя от уровня питающего напряжения (момент пропорционален квадрату напряжения) также влияет на точность измерений и налагает особые требования на качест™ во -стабилизации капр;гя4ения. Необходимость в строгой стабилизации напряжения существеино усложняет измерительную систему Ближайшим техническим решением яа ляется вискозиметр, содержащий ведущий и ведомый электродвигатепИг валы которых жестко соединены с роторами электрически соединенных между собой сельсй HoBs выходная цепь которых подключена к компенсационной измерительной схемег включаюптв усилитель, реверсивный элект родвйгателЬв ось которого связана с подвижным контактом датчика перемещения и регистратором 2, Принцип действия вискозиметра основан на фаэовой компенсации двух синхрон ных генераторов механически связанных с роторами идентичных двигателей. Один ив указанных электродвигателей работает вхолостую, а вал другого нагружен противодействующим моментом. Вследствие неодинакового скольжения роторов двигателеЙ8 обусловленного неравенством мо MeHTOBj приложенных к их валамЕ в изме рительной цепи будет обнаруживаться нап ряжение небаланса. Фазовая составляющая этого небаланса устраняется поворотом на соответствующий угол статора генератора- микромашины, работающей вхолостую Величина угла поворота, при котором нас тупает баланс в измерительной цепи, косвенно характеризует измеряемую вязкость Включение в кинематическую схему редуктора с высоким передаточным отношением снижает точность измерений, что является недостатком известного вискозиметра. Цель предлагаемого изобретения - повышение точности измерений. Для эюго датчик перемещения вискозиметра соединен с обмоткой обращенно магнитоэлектрического преобразователя, ротор которого жестко связан со свободным концом вала ведомого электродвига. теля. Принцип действия вискозиметра основан на сравнении измеряемого момента с приложенным к валу ведомого двигателя магнитным моментом создаваемым 2 магнитоэлектрическим обращенным преобразователеМо Таким образом, с помощью астатической системы измерений достигается непрерывное компенсационное преобразование приращений моментов в аналоговую электрическую величину и регист рация последней. В виду того, что сравнение противодействующих моментов производится на двух одинаковых двигателях, вращающихся с равными скоростями, то влияние трения в предлагаемой измерительной системе пренебрежимо мало. На чертеже представлена схема предлагаемого вискозиметра. Чувствительный элемент - ведущий электродвигатель 1, к валу которого прикладывается измеряемый момент, соединен с ведомым электродвигателем 2. При от сутствий измеряемого момента оба двигателя вращаются с одинаковой скоростью. Каждый из валов двигателей механически связан с роторами электрически соединенных между собой сельсинов 3 и 4, которые работают в режиме трансформаторного датчика угла поворота. Обмотка возбуждения одного из сельсинов соединена со входом электронного усилителя 5 блока 6 управления и регистрации. Выход усилителя соединен с обмоткой управления реверсивного двигателя 7, вал которого кинематически связан с подвижным элементом датчика 8 перемещения. Положение подвижного элемента датчика и связанного с ним отметчика однозначно определяется величиной измеряемого момента. Датчик перемещения соединен с обмоткой магнитоэлектрического преобразователя 9j ротор 10 которого жестко . связан с Валом ведомого двигателя 2, Работает предлагаемый вискозиметр следующим образом. Если к валу двигателя 1 не приложен противодействующий момент, то оба двигателя 1 и 2 вращаются с одинаковой скоростью и на выходе сельсинной системы не возникает никакого напряжения рассогласования. В данном случае подвижной элемент датчика 8 перемещения будет находигься в начальном положении, вследствие чего с датчика не будет сниматься никакого напряжения,, а через обмотку обращенного магнитоэлектрического преобразователя не будет протекать никакого тока, В этих условиях преобразователь не будет создавать на валу двигателя 2 тормозящего момента. В случае появления на валу двигателя 1 противодействующего момента скорость вращения двигателя изменится и между командной и исполнительной осями сельсинов 3 и 4 возникнет рассогласование.

На вход электронного усилителя 5 пос тупит сигнальное напряжение сельсинной системы. После усиления электронным усилителем 5 это напряжение поступает на обмотку управления реверсивного двигателя 7, который начнет перемещать , кинематически связанный с его валом подвижной узел датчика 8. Снимаемое с дат чика 8 напряжение создаст в обмотке обращенного магнитоэлектрического преоб разователя ток вследствие чего на валу двигателя 2, возникнет соответствующий противодействующий магнитный момент,. В этих условиях скорость вращения двигателя 2 начнет снижаться. Такое уменьшение скорости вращения ведомого двига теля будет продолжаться до тех пор, пока магнитный момент, создаваемый обращенным преобразователем, не достигнет такой величины, при которой скорости двигателей 1 и 2 станут равными. В этом случае рассогласование между командной и исполнительной осями сельсинов исчезнет, а сигнальное напряжение, поступающее на вход электронного усилителя, обратится в нуль. Исчезновение сигнала приведет к остановке реверсивного двигателя и прекращению дальнейшего пере мещения подвижного элемента датчика 8, В этом состоянии равновесия подвижной элемент датчика займет определенное положение, строго соответствующее величине магнитного момента, создаваемого обращенным преобразователем на валу ведомого двигателя 2. Установившееся равенство скоростей вращения двигателей 1 и 2 является результатом того, что измеряемый момент на валу двигателя 1 равен магнитному моменту, приложенному к валу двигателя 2.

Магнитный момент, создаваемый магнитоэлектрическим преобразователем, пропорционален току, протекающему через его обмотку. В условиях каждому значению магнитного момента и равному ему измеряемому моменту будет соответствовать вполне определенное положение подвижного элемента датчика 8 и связанного с ним отметчика блока 6 управления и регистрации. Таким образом, какие бы значения ни принимал намеряемый момент, обращенный маг ни тоэлектри ческий преобразователь создаст на валу двигателя 2 равный ему момент, а отметчик блока управления и регистрации будет следить за его изменениями, к, следовательно, намерять и записывать искомую величину.

Предлагаемый внскоэнметр обеспечивает непрерывную запнсь измеряемой величины к освобождает оператора от постоянного наблюдения за работой прибора и отсчета исходных данных.

Формула изобретения

Вискозкмет э, содержащий ведущий и ведомый электродвигатели, валы которых жестко соединены с роторами электрически соединенных между собой сельсинов, выходная цепь которых подключена к компенсационной изх зрительной схеме чатсщей усилитель, реверсивный электродвигатель, ось которого связана с подвижным контактом датчика перемещения и регистратором отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерений он снабжен обращенным магнитоэлектрическим преобразователем, обмотка которого соединена с датчттеом пе- ремещения, а ротор жестко csnaaii со свободным концом вала ведомого элекгродвкгагеля.

Источники информации принятые,ао внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 241096, кл. Q 01 N 11/14, 1968,

2.Авторское свидетельство СССР № 252721, кл. G 01 Ы 11/12, 1968.

p