Измерительный узел ротационного эластовискозиметра Советский патент 1981 года по МПК G01N11/14 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ РОТАЦИОННОГО ЭЛАСТОВИСКОЗИМЕТРА

1

Изобретение относится к измерению характеристик вязкоупругих сред, а именно для измерения нормальных напряжений, возникающих в материале при установившемся сдвиговом деформировании.

Известны измерители нормальных напряжений ротационных эластовискозиметров, состоящее из центральной оси с жестко закрепленным на ней рабочим элементом, например плоскостью, упругого элемента в виде гибкой балки, или плоских пружин, или мембраны, или растяжек, пар трения, .датчика перемещения и регистрирующей аппаратуры 1.

Однако указанные устройства не позволяютс достаточной точностью измерять малые значения нормальных напряжений из-за искажений, вносимых парами трения и элементами упругой подвески. Через упругие элементы подвески на измеритель передаются посторонние осевые колебания, т.е. шумы, величину которых нельзя учесть.

Наиболее близким к предлагаемому является измерительный узел эластовискозиметра, содержащий .приспособление для измерения нормальных на- .

пряжений, установленное на центральной оси эластовискозиметра, и включающее подвеску. Устройство работает по 1 омпенсационной схеме.

Нормальная сила, пропорциональная первой разности нормальных напряжений, возникающая в материале при сдвиге,передается через центральную, ось и подшипник на гибкую консольную

10 балку, вызывая ее прогиб и появление на выходе датчика рассогласования сигнала, который подается на сервосистему. Сервосистема при помощи каретки и гибкой пластины перемещает конец гибкой балки до тех пор, пока сигнал рассогласования не исчезает. Перемещение конца балки вызывает появление на выходе датчика измерения перемещения сигнала пропорционального первой разности нормальных напряжений 2.

Недостатком известного устройства является то, что через гибкие балку и пластину на измерительное устрой25ство действуют посторонние колебания (шумы) в направлении измеряемой силы, которые могут быть вызваны, например, работой привода самого прибора или другими источниками, расположенными поблизости, и носят периолический и случайный характер. В конструкцию узла входит подшипник качения, который также является источником шума.

Все эти посторонние колебания, действующие в направлении измеряемо силы, имеющие различную частоту и амплитуду колебаний суммируясь, могут по амплитуде превысить величину измеряемой нормальной силы. Они искажают измеряемую силу и величину их нельзя учесть, что снижает разрешающую способность измерителя и уменьшает точность измерений.

Цель изобретения - уменьшение воздействий на измеритель нормальных сил от посторонних источников, повьпиение разрешающей способности с одновременным увеличением точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в измерительный узел ротационного эластовискозиметра, содержащий приспособление для измерения нормальных напряжений, установленное на центральной оси эластовискозиметра и включающее подвеску, подвеска приспособления выполнена в виде жесткой пластины, 3aKpenjjeHHoft перпендикулярно на центральной оси эластовискозиметра и опортой на упругое пористое основание, йоры которого заполнены жилкой средой, причем пористое основание размещено в камере, соединенной с термостатом.

При такой KOHCTpyKUHvi измерителя посторонние осевые колебания демпфируются и тем самым повьлнается разрешающая способность и одновременно увеличивается точность измерений малых по величине нормальных сил.

На чертеже изображен измерительны узел, общий-вид.

Узел состоит из центральной оси 1 к которой жестко крепятся рабочая поверхность 2, жесткие балки 3 и 4, катушка 5 возбуждения, помещенная в зазор магнитопровода 6, сердечник датчика 7 перемещения. Подвижная система центрируется относительно воздушных подшипников 8 и 9 и опирается жесткими балками 3 и 4 на упругие пористые основания 10 и 11, размещенные в камерах 12 и 13, соединенных с термостатом 14. Центральная ось разгружена от крутящего момента растяжкой 15, Демпфирование измерительного узла изменяется за счет изменения вязкости вещества, заполняющего поры упругих пористых оснований 10 и 11 термостатированием.

Измеритель работает следующим образом.

При деформировании вязкоупругой среды на поверхность 2 действует осевая сила Р, пропорциональная первой разности нормальных напряжений. Осевая сила действует через целтральнута ось 1 и жесткую балку 3 или 4

на упругое пористое основание 10 или 11 в зависимости от направления действия осевой силы. Возникшая осевая сила деформирует упругое пористое основание, вызывая осевое смещение центральной оси и связанного с ней сердечника датчика 7 перемещени который выдает сигнал, поступающий на электронный блок 16, управляющий величиной тока, подаваемого на катушку 5 возбуждения электромагнитного преобразователя. При взаимодействии магнитного поля, наведенного током в катушке 5 возбуждения с магнитным полем магнитопровода б, создаваемого при пропускании по катушке 17 подмагничивания постоянного стабилизированного тока от блока 18, появляется сила, противодействующая смещающей. Электронный блок 16 обеспечивает подачу тока в катушку 5 возбуждения такой величины, при которой противодействующая сила ликвидирует осевое смещение центральной оси устройства. Нормальные напряжения при этом регистрируются самопишущим амперметром 19 по изменению величины тока, пропускаемого по катушке 5 возбуждения.

Использование предлагаемого устройства позволяет улучшить качество работы измерительного узла по компенсационной схеме, повысить разрешающую способность с одновременным увеличением точности измерений перво разности нормальных напряжений, возникающих в материале при установившемся сдвиговом деформировании за счет конструкции подвески центральной оси прибора, демпфирование которой регулируется.

Измерительный узел может быть применен для измерения первой разности нормальных напряжений, возникающих при испытании на сдвиг, в расплавах или растворах полимеров, а также композитных материалов на их основе, находящихся в текучем состоянии.

Формула изобретения

Измерительный узел ротационного зластовискозиметра, содержащий приспособление для измерения нормальных 1апряжений, установленное на центральной оси зластовискозиметра и включающее подвеску, отличающийся тем, что, с целью уменьшения воздействий на измеритель нормальных сил от посторонних источников, повьииения разрешающей способности и увеличения точности измерений, подвеска измерительного приспособления выполнена в виде жесткой пластин закрепленной перпендикулярно на центральной оси эластовискозиметра и опертой на упругое Пористое основание, поры которого заполнены жидкой средой, причем пористое основание размещено в камере, соединенной термостатом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

свидетельство СССР 01 N 11/14, 1974.

свидетельство СССР 01 N 11/14, 1977