Ротационный вискозиметр Советский патент 1981 года по МПК G01N11/14 

1

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения вязкости намагничивающихся жидкостей в магнитном поле.

Известны ротационные вискозиметры, состоящие из корпуса и двух коаксиальных цилиндров, между которыми находится исследуемая жидкость. Приводя во вращение один из цилиндров и измеряя вращающий момент, создаваемый на втором цилиндре, определяют вязкость испытуемой жидкости l и 2.,

Однако описанные устройства не позволяют измерять вязкость намагничивающихся жидкостей и суспензий в магнитном поле, а так же .производить автоматическую непрерывную запись показаний.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ротационный вискозиметр, состоящий из статора, ротора, содержащего экран с прямоугольными щелями, устройства для сообщения ротору крут-ящего момента/ устройства для измерения скорости вращения ротора, укрепленного на роторе фотоприемника и источника освещения, в котором для расширения диапазона измерений, фотоприемник выполнен с протяженной чуествительной площадкой, непосредственно на которой установлена неподвижная маска,выполненная так, что ее меньшая сторона параллельна оси вращения ротора, а ширина щелей сделана равной межщелевому расстоянию. Фотоприемник имеет возможность радиального перемещения относительно источника света. Это улучшает эксплуатационные характеристики вискозиметра 3.

Однако этот вискозиметр не позволяет производить измерение вязкости в магнитном поле, а также вести автоматическую регистрацию результатов. Даже если поместить описанный вискозиметр в постоянное магнитное поле, то кроме того, что ферромагнитные части его будут искажать поле, невозможно получить магнитное поле во всех точках, перпендикулярное сдвиговому потоку. На некоторых участках оно будет перпендикулярно, а на некоторых- тангенциально по отношению к сдвиговому потоку, т.е. измерения не будут корректны.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и автоматизация измерений ротационного вискозиметра.

Указанная цзль достигается тем, что статор вискозиметра выполнен в виде цилиндрического магнитопровода с полюсными наконечниками, внутри которого установлена соленоидальная катушка и термостатирующая камера.

На чертеже изображен предлагаемый ротационный вискозиметр, общий вид.

Ротационный вискозиметр имеет корпус 1, представляющий собой цилиндрический магнитопровод, изготовленный из магнитомягкого материала, внутренний 2 и внешний 3 съемные полюсные наконечники. Меняя диаметр полюсных

наконечников можно изменять величину рабочего зазора k, заполняемого исследуемой жидкостью 5. В корпусе вискозиметра впрессованы подшипог ики 6, в которых свободно может вращаться ось 7 ротора. На оси укреплен ротор В вискозиметра, представляющий собой полый цилиндр из диэлектрического немагнитного материала. Боковая стенка цилиндра может свободно, без трения вращаться в зазоре k корпуса вискозиметра. На этой же оси закреплен диск 9 с щелевым отверстизм 10. Ось 7 ротора соединена с осью 11 приводного электродвигателя 12 тор-. СИОНОМ 13, который может представлять из себя пружину, упругий стержень и т.д. На оси 11 приводного электродвигателя укреплен диск 4 с щелевым отверстием 15 аналогичный диску 9. Соосно с осью приводного электродвигателя установлен диск 16, он при вращении оси приводного элект- родвигателя неподвижен, но может перемещаться вокруг оси. На диске закреплен фотоприемник 17 с затемняющим цилиндром и стрелка 18, перемещающаяся при вращении диска 1б по лимбу, занесенному на диске 19, закрепленному неподвижно. На штанге 20 монтируется приводной электродвигатель 12, источник света 21 с фокусирующей системой, а также неподвижный фотоприемник 22, идентичный фотоприемнику 17. Штанга закреплена на массивной подставке 23, на этой подS ставке закреплен и корпус 1 вискозиметра на амортизирующей прокладке 2А. Внутри корпуса вискозиметра расположена соленоидальная катушка 25, соз- дающая магнитный поток в рабочем зазоре. Катушка изолирована от рабочего зазора слоем термоизолятора 2б и рубашкой термостатирования 27..В . , стенки рабочего зазора зачеканены термопары 28, служащие для контроля

5 температуры и .ее однородности в зазоре.

Автоматическая регистрация вязкости производится посредством элект-гронной схемы, состоящей из фотопри0 емников 17 и 22, формирователей 29, триггера 30, генератора 31, счетчика 32, цифро-аналогового преобразователя 33, регистрирующего самопишущего прибора 3, блока питания 35,

5 схемы совпадения Зб и цифрового регистратора 37.

Ротационный вискозиметр работает следующим образом.

Зазор заполняется исследуемой намагничивающейся жидкость ю 5- В рубашку термостатирования 27 подается вода из термостата и устанавливается необходимый тепловой режим, контролируется с помощью термопар

28. Источником питания 35 устанавливается необходимая напряженность магнитного поля в рабочем зазоре. Регулируя скорость вращения электродвигателя 12, устанавливают необходимую скорость сдвига в рабочем зазоре 4, Из-за вязкого сопротивления среды 5 вращение ротора 8 .вискозиметра тормозится и диск 9, жестко связанный с ротором 8, начинает отставать

5 по фазе от диска Н, жестко связанного с осью 11 приводного электродвигателя 12. Возникший крутящий момент закручивает торсион 13, причем величина измеряемой вязкости пропорциональна степени закручивания торсиона или, что тоже самое, сдвигу фазы между щелями 10 и 15 дисков ЭЙ .

Величина сдвига фазы между отверсти. ями измеряется следующим образом.

5 Разовое измерение вязкости. При вращении дисков 9, I луч источника света 21 через щели 10, 15 в дисках 9,1 попадает на фотоприемники 17,22, которые при этом вырабатывают электрические импульсы. Импульсы нормируются формирователями 29 (например ждущий блокинг генератор или любой одновибратор) и поступают на схему совпадений 36. При отсутствии вязкого трения (т.е. когда жидкости в зазоре нет) вращением диска 16 устанавливают О прибора (учитывающий трение, в опорах ротора, сопротивление воздуха и т. д.).так, чтобы при работе вискозиметра щели 10, 15 синфазно проходили через луч источника 2 Ь

Далее заливают испытываемую жид-кость, включают приводной электродвиггатель, из-за вязкого трения ротора 8 диск 9 отстает по фазе от диска 1. Медленно вращая диск 1б с закрепленным на нем фотоприемником 17 по направлению вращения вала электродвигателя компенсируют возникшую разность фаз, О том, что разность фаз скомпенсирована судят по срабатыванию схемы совпадений 36 или контролируют этот процесс по осциллографу. Измеренный угол сдвига зафиксируется стрелкой 18 на лимбе 19. Заранее протарировав вискозиметр по образцовым жидкостям и составив таблицы зависимости углов сдвига фаз от вязкости, нетрудно найти по этим таблицам измеряемую вязкость.

Автоматическое измерение вязкости начинают с момента, когда между ще. лями 10 и 15 из-за вязкого трения возникает разность фаз. Первый имлульс поступивший с фотоприемника 17 нормируется формирователем 29, формирователь запускает триггер 30, Второй импульс, поступивший спустя некоторое время с фотоприемника 22 через формирователь 29 запирает триггер 30. Импульс, равный по длительности времени между поступлением первого и второго импульсов с фотоприемников, включает на это время счетчик 32, на счетный вход которого поступают импульсы с опорного стабилизированного генератора ЗЬ Далее показания счетчика или. регистрируются в цифровом виде цифровым регистратором 37, или преобразованные цифроаналоговым преобразователем 33, поступают на аналоговый самопишущий регистратор 3. Следует отметить, что для увеличения частоты замеров вязкости, можно установить несколько дисков с фотоприемниками, расположенными равномерно по периметру дис.ка. Фотоприемники в этом случае нужно подключить в общую схему через свои формирователи по описанному принципу.

Для измерения диапазона измеряемых вязкостей предназначен сменный торсион 13, Соответствующим электрическим переключением одного из фотоприемников на вход электронного счетчика 32 измеряют частоту вращения ротора. Предлагаемое устройство позволяет автоматически оперативно измерять вязкость намагничивающихся

жидкостей в поперечном однородном магнитном поле при различных скоростях Сдвиговых потоков и различных температурах измеряемой среды.

Ротационный вискозиметр компактен

и не требует специального электромагнита, он позволяет измерять также вязкость обычных (немагнитных) жидкостей. Устройство автоматической регистрации позволяет производить

непрерывную запись значений вязкости, а в случае необходимости вискозиметр может быть включен в автоматизированную систему. Варьируя размеры полюсных наконечников, можно

изменять величину рабочего зазора и производить исследования, связанные со структурообразованием в магнитных суспензиях и намагничивающихся жидкостях под воздействием магнитных полей. Устройство позволяет производить измерения и в переменном магнитном поле, что осуществляется соответствующим питанием соленоидальной катушки.

Формула изобретения

Ротационный вискозиметр, состоящий из статора, ротора, привода и измерительного устройства, о.т л ичающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, статор вискозиметра выполнен в виде цилиндрического магнитопровода с полюсными наконечниками, внутри которого установлена соленоидная катушка и термостатирующая камера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР № 670855, кл, G 01 N 11/1, 1977.

2,Авторское свидетельство СССР № , кл, G 01 N П/Т, 1977.

3,Авторское свидетельство СССР № 67085, кл, G 01 N 11/00, 1976 (прототип), .