Измерительный узел ротационного эластовискозиметра Советский патент 1980 года по МПК G01N11/14 

1

Изобретение относится к области измерения характеристик упруговязких сред.

Известны измерители нормальных напряжений ротационных эластовискозиметров, состоящие из измерительного вала с жестко закрепленным на нем измерительным элементом, например плоскостью, гибкой балкой или плоской пружиной, или мембраной, пар трения, датчика и регистрирующей аппаратуры 1.

Рассмотренные устройства не позволяют измерять малые значения нормальных напряжений из-за искажений, вносимых парами трения, не обеспечивают точной фиксации измерительного вала относительно оси прибора при больших значениях нормальных напряжений. На упругие балки и плоские пружины, измеряющие нормальные напряжения, действуют касательные напряжения, величину которых нельзя учесть.

Наиболее близким к изобретению техническим репгением является устройство, в котором измерительный вал подвешен на плоских пружинах, служащих упругими элементами, установленных между тяговыми крестовинами, которые винтами притянуты к корпусу прибора. Воспринимаемые измерителем касательные и нормальные напряжения, возникающие в исследуемом материале, передаются на измерительный вал и затем через тяговые крестовины на плоские пружины. Таким образом, приложенные усилия вызывают скручивание и дополнительное натяжение верхних пружин и скручивание и расслабление нижних пружин. Регистрацию напряжений предлагается производить с помощью тензодатчиков на упругих элементах измерителя, т. е. плоских пружинах .

Этот измеритель не позволяет измерять малые значения нормальных напряжений из-за низкой точности измерений, вызванной влиянием касательных напряжений, так как измеритель содержит в своей конструкции

плоские пружины, работающие в условиях стесненного кручения. В условиях такого деформирования свободное поперечное сечение плоской пружины не остается плоским, а коробится (деплантирует). Защемленные

же концевые сечения пружин не коробятся, остаются плоскими и, следовательно, препятствуют свободной деплантации смежных с ними сечений. Таким образом, в этом случае деплантация соседних сечений различна. Поэтому и расстояния между отдельными точками этих сечений изменяются, т. е. изменяется продольная длина. Следовательно, в условиях стесненного кручения возникают дополнительные нормальные напряжения, неоднородные по длине плоской

пружины, поправку па которые нельзя учесть.

Целью изобретения является повышение точности измерений/Поставленная цель достигается за счет того, что растяжки измерительного узла расположены в плоскости, перпендикулярной измерительному валу вискозиметра (т. е. расположепьт по касательной к боковой поверхности динамической катушки электромагнитного силового преобразователя).

На фиг. 1 показан схематично предлагаемый измерительный узел, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. I.

Измерительный узел состоит из измерительного вала,, к которому жестко крепятся измерительный элемент (плоскость) 2, динамическая катушка 3 электромагнитного преобразователя, магнитонровода 4 и сердечника датчика смещения 5. Вся эта система центруется относительно воздушного подшипника 6 и подвешивается на растяжках 7 и 8 (как показано на фиг. 2 и 3).

При деформировании упруговязкой среды на плоскость 2 действует осевая сила, пропорциональная нормальным напряжениям, и крутяший момент, пропорциональный напряжениям сдвига. Подвеска измерительного вала 1 с жестко закрепленными на нем измерительной плоскостью 2, динамической катушкой 3 и сердечником датчика 5 на растяжках 7 и 8 обесиечивает максимальную жесткость к закручиванию, так как струны I-VI подвески, расположенные по касательной, работают на растяжение (при действии крутяш,его момента по часовой стрелке работают четные струны, а протнв - нечетные).

Возникаюшая осевая сила вызывает осевые смещения измерительного вала с жестко закренленным на нем сердечником датчика смешения 5, который выдает сигнал, поступающий на электронный блок 9, управляющий величиной тока, подаваемого на динамическую катушку 3 электромагнитного преобразователя. При взаимодействии магнитного поля, наведенного током

в динамической катушке 3 с магнитным полем магнитопровода 4, создаваемого за счет катушки намагничивания 10, нитаемой ностоянным током от блока 11, появляется сила, противодействующая смещающей.

Электронный блок 9 обеспечивает нодачу тока в динамическую катушку 3 такой величины, при которой противодействующая сила ликвидирует осевое смещение измерительного вала устройства. Нормальные напряжения при этом регистрируются самопищущим амперметром 12.

Предлагаемое устройство дает возможиость более точно измерять нормальные напряжения. Оно может быть использовано

для определения нормальных напряжений вязкоупругих материалов, находящихся в текучем состоянии, характерном для их переработки.

Формула изобр етения

Измерительный узел ротацнонного эластовискозиметра, содержащий устройство для измерения нормальных напряжений, установленное на измерительном валу вискозиметра и снабженное растяжками, отличающийся тем, что, с целью новышения точности измерений, растяжки измерительного устройства расположены в плоскости, перпендикулярной измерительиому валу вискозиметра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Белкин И. М., Виноградов Г. В., Леонов А. И. Ротационные приборы, измерения

вязкости и физико-механических характеристик материалов, М., «Машиностроение, 1968, с. 228.

2.Авторское свидетельство СССР № 269577, кл. G 01N 11/14, 1968 (нрототип).