Горизонтальный крутильный маятник для определения вязкости Советский патент 1980 года по МПК G01N11/16 

1

Изобретение относится к технике определения физико-механических характеристик жидких и твердых сред по измеренным параметрам свободных колебаний комбинированной колебательной системл и может быть применено в химической , нефтехимической, металлургической и других отраслях промышленности для научных исследований физических свойств сред и лабораторного экспрессконтроля выпускаекюй и«применяемой продукции.

Известен горизонтальный крутильтлй маятник, п1 едназначенный для изучения физико-механических свойств металлов 1 .

Маятник содержит упругий элемент, являющийся образцом, опорный узел, 1 нерционные грузы, злектромеханичесйий преобразователь, блок обработки информации. Данный маятник предназначен только для определения физико-механических характеристик твердых веществ, но не пригоден для измерения этих характеристик жидких сред и сред, находящихся в процессе перехода из одного физического состояния в другое.

Известен также горизонтгшьный крутильный маятник, предназначенный

для исследования твердых сред и сред, находящихся в процессе перехода из одного физического состояния в другое 2.

5 Маятник содержит чувствительный элемент с опорным узлом,включающим опорный керн,спору и подшипник для перемещения опоры,инерционные грузы, фотоэлектрический и возбуждающий

10 преобразователи.

Недостатком известного маятника является невозможность проведения исследований в случае жидкого состояния контролируемой среды.

tS- Целью изобретения является повышение чувствительности и расширение пределов и змере ни я.

Поставленная цель .достигается тем, что чувствительный элемент выполнен в виде полуцилиндрической подложки, соприкасающейся с жестко скреплеиными между собой стержнем и кольцом при помощи двух керновых опор, причем плоскость кольца перпендикулярна оси стержня, а центр тяжести жестко скрепленных между собой стержня и кольца расположен на образующей цилиндра, проходящей через точки касания керновых опор и

30 подложки.

На чертеже изображен горизонтальный крутильйый маятник для определения вязкости.

Маятник содержит полуцилиндрическую упругую подложку 1, куда помещается исследуемая среда, одним концом закрепленную в неподвижную опору 2, а другим концом в подвижный зажим 3, прикрепленный к кольцу 4, на вертикальных плечах 5 которого закреплены инерционные грузы 6. На верхнем вертикальном плече закреплена оптическая шторка 7 фотоэлектрического преобразователя, включаклцего тоже источник света 8 и фотоприемник 9. На нижнем вертикальном плоче закреплен сердечник 10, который вместе с катушкой 11 образует возбуждающий преобразователь. К кольцу 4 прикреплен также опорный керн 12, своим острием опирающийся на плоскую опору 13 из кварцевого или оконного стекла. На внутреннюю поверхность полуцилиндрической подложки 1 при помощи двух кернов 14 и 15 опирается свободно колеблющийся инерционный элемент, включающий стержень 16,. поверхность которого соприкасается с контролируемой средой, и жестко лрикрепленное к стержню инерционное кольцо 17.

Горизонтальный крутильный маятник работает следующим образом.

Испытуемая среда помещается в полуцилиндрическую подложку. Задается определенньай крутящий момент, создаваемый возбуждающим преобразователем (сердечник 10, катушка 11). После снятия его колебательная система упругая подложка 1 - кольцо 4 с вертикальными плечами 5 и инерционными грузами., 6 совершает свободные зату.хакицие механические колебания, которые при помощи фотоэлектрического преобразователя, включающего оптическую шторк 7,источник света 8 и фотоприемник 9, преобразуются в электрические колебания, параметры которых (логарифмический декремент и частота) измеряются при помощи блока обработки ин. формации.

Повышение чувствительности дости гаетСя за счет применения свободно колеблющегося инерционного элемента, состоящего из стержня 16, часть поверхности которого соприкасается с контролируемой средой, и жестко прикрепленного к стержню кольца 17. Инерционный элемент опирается на внутреннюю часть цилиндрической подложки при помощи двух.

прикрепленных к стержню 16, керновых опор 14 и 15.

При закручивании подвижного конца полуцилиндрической подложки на угол инерционный элемент закручивается с отставанием по фазе. При изменении направления движения подложки инерционный элемент еще продолжает двигаться в прежнем направлении, что увеличивает амплитуду и скорость деформации контролируемой среды.

Экспериментальное влияние соотношения радиусов сферической части стержня 16 и сферической подложки (г и R) на чувствительность маятника было исследовано на парафине в процессе перехода из твердого состояния в жидкое. Результаты показывают, что увеличейие соотношения r/f свыше 3/4 нерационально, так как это приводит к значительному техническому усложнению.

В общем же средний угол закручивания контролируемой среды увеличивается в i-(r/R) раз, где г - радиус сферической части инерционного элемента, R - внутренний радиус полусферической подложки.

Формула изобретения

Горизонтальный крутильный маятни для определения вязкости, содержащий чувствительный элемент, укрепленный в опорном узле.инерционные грузы, фотоэлектрический и возбуждгиощий преобразователи, отличающийс я тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения пределов измерения, чувствительный элемен выполнен в виде полуцилиндрической подложки, соприкасгислцейся с жестко скрепленными между собой стержнем и кольцом при помощи двух керновых опор, причем плоскость кольца перпендикулярна оси стержня, а центр тяжести жестко скрепленных между собой стержня и кольца расположен на образующей цилиндра, проходящей через точки касания керновых опор и подложки.

Источники информации, принятые во вниман} е при экспертизе

1.Sackewitz K.EIn, Lorisontales Torsion Spendel mi t Se1bstatigen Reg i s t r i erung Exp. T-echn Phys, 1974, 22, 3, c.257-264.

2. Авторское свидетельство СССР № 609361, кл.- G 01 N 11/16, 1978 (прототип).

L-g-l n

шТох

/7