Ротационный вискозиметр Советский патент 1980 года по МПК G01N11/14 

ренний цилиндр размещен между п6 ;тоян нымй магнитами и при вращении от приво. да увлекается во вращательное движение. При малых скоростях деформации и мач лых напряжениях сдвига наличие мениска делает невозможным измерение вязкости и физико-механических характеристик жид ких материалов. Наличие вибраций, обусловленных приводом, вращение постоянных магнитов (с частотами, кратными частоте питающег электродвигатель электрического тока: счастотами, кратными частоте вращения постояннь1х магнитов), наличие механического воздействия вращающихся .магнитов на помещенный во внутренний цилиндр ста ной шарик с магнитом не позволяет измерить вязкость и физико-механические характеристики жидких материалов при малы йапряжениях сдвига. При наполнении стеклянного цилиндра исследуемой жидкостью происходит химико физическое взаимодействие (например выщел чивание стекла образованием гели и т.д. со стенками цилиндров, что приводит к не достоверным результатам измерений. Целью изобретения является повышени точности измерения при малых скоростях сдвига. Цельдостигается тем, что в известном ротационном вискозиметре, имеющем неподвижный термостатируемый прозрачный наружный цилиндр и внутренний герметич.ный, с небольшой положительной плавучесцилиндр полностью погружен тью прозрачный ..исследуемую жидкость, внутренний цилиндр снабжен омедненным стальИым щариком, а статор датчика момента, подключенньй к гене эатору высокочастотного тока, выполнен четьфехпо-г люсным, двухфазным, воздушным (без маг нитопровода), ротором же служит медная оболочка стального шарика внутреннего .цилиндра, чем устраняются вибрации, колебания-и сотрясения. Устройство для устано вкИ и центрирования измерительного узла выполнено в виде магнитодинамичёского подвеса. . Использование в качестве материала для наружного и внутреннего цилиндров вискозиметра оптического кварцевого стек ла исключает химическо-физическое взаимодействие исследуемой жидкости со стенками цилиндров в широком диапазоне температур. На чертеже изображен общий вид предложенного ротационного вискозиметра. Ротационный вискозиметр состоит из неподвижного наружного термостатируемог цилиндра 1 и внутреннего цилиндра 2, выполненных из оптического кварцевого стекла без полос, натеков, царапин и пузырьков. Во внутреннем цилщщре жестко укреплен стальной омедненный шарик 3 и экран с кольцевой щелью 4. У наружного цилиндра 1 на уровне экрана 4 жестко укреплеЙ осветитель S, с противоположной-, стороны наружного цилиндра на том же ; уровне укреплены в вертикальной плоскости два фотодиода фотодатчика 6, электрически соединенные с усилителями 7 и электромагнитом 8, расположенным под наружным цилиндром 1. На уровне омедненного шарика 3 вркрут наружного цилиндра 1 расположен четырехполюсный, двухфазный, воздушньй (без магнитойроврда) статор 9, электри; чески соединенньй с, высокочастотным генератором 10. . На сгенке внутреннего цилиндра нанесена продольная риска 11, служащая для регистрации периода вращения цилиндра, Работает устройство следующим образом. Предварительно сбалансированный (так, чтобы продольная ось внутреннего цилиндра отклонялась от вертикали не более чем на Ю-15 угл.мин) и отрегулиро-i ванный на небольшую положительную плавучесть внутренний цилиндр 2 помещается в наружньй цилиндр 1. Цилиндр полностью, заполняется исследуемой жидкостью. В рабочем состоянии внутреннего цилиндра 2 световой поток от осветителя 5 ограничивается экраном с кольцевой щелью 4 так, что освещает нижнюю половину верхнего фотодиода и верхнюю половину нижнего фотодиода фотодатчика 6, при- этом усилитель 7 вырабатьшает номинальный ток, электромагнит 8, протягивая шарик (вместе с ним и внутренний цилиндр 2), компенсирует положительную плавучесть внутреннего цилиндра. При отклонении в вертикальной плоскости внутреннего цилиндра 2 от рабочего положения происходит перераспределение светового потока между фотодиб1 аК4Ифотодатчика, изменение электрического сиг-, нала фотрдатчика, 6, изменение тока электромагнита 8 и изменение силы притяжёния. Например, при случайном подъеме внутреннего цилиндра 2 под действием каких-то сил притяжения шарика З к электромагниту 8 возрастает, компенсировав дополнительную силу. Создаваемое электромагнитом. 8 осесимметрическое неоднородное магнитное поле способствует центрированию внутреннего цилиндра 2.

Четырехполюсный, двухфазньй, воздуш ный (без магнитопровода) статор патчвка момента 9 создает высокочастотное вращающееся магнитное аоле. Возбужденные в медной оболочке шарика 3 токи Фуко взаимодействуют с магнитйым полем статора 9, создавая вращающий момент. С помощью риски 11, нанесенной на поверхгности внутреннего цилиндра 2, измеряется период обращения этого цилиндра, являющийся величиной, обратной скорости вращения. Угловай скорость внутреннего цилиндра 2 является функцией вязкости и физико-механических свойств исследуемой жидкости.

Создание ротационного виcкoзимeт Ja из оптического кварца с магнитодинамическим подвесом внутреннего цилиндра и оптическим сьемом его пространственного положения, с полностью погруженным в исследуемую жидкость внутренним цилиндром, с прецизионным высокочастотным датчиком момента позволит исследовать вязкость и физико-механические характеристики жидких материалов при сверхмалых скоростях деформации и сверхмальос напряжениях сдвига, расширит представления о тонкой и (сверхтонкой структуре жидкостей.

Формула изобретения

1. Ротационный вискозиметр, содержащий прозрачные неподвижный термостатируемый наружньй циглиндр и внутренний герметичный цилиндр с жестко закрепленным внутри стальным шариком, устройство для вращения внутреннего цилиндра и устройство для установки и центрирования измерительного узла, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения при малых скоростях сдвига, внутренний цилиндр полностью погружен в исследуемую жидкость поверхность стального шарика покрыта медным слоем, устройство для вращения внутреннего цилиндра вьшолнено в виде воздушного четырехполюсного, двухфазно го статора.

2.Ротационный вискозиметр по п. 1, отл ичающ и, и ся тем, что уст- ройство для устанойки и центрирования измерительного узла вьтолнено в виде магнитодинамического подвеса.

3.Ротационный вискозиметр по п.1, отличающийся тем, чтоцилин дры выполнены из оптического кварца.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Белкин И. М. и др. Ротационные приборы. М., Машиностроение, 1968, С.265.

2. Фрисман Э. В. и др. Стеклянный ротационный вискозиметр, Коллоидный журнал , NO 1, М., ; Наука, 1965, с. 13