Устройство для измерения вязкости жидкости Советский патент 1982 года по МПК G01N11/14 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ

1

Изобретение относится к устройствам для исследования физических свойств веществ, в том числе и для измерения вязкости жидкости.

Известны устройства для измерения вязкости, называемые вискозиметрами. Наибольшее распространение получили вискозиметры капиллярные, ротационные с движущимся в .исследуемой среде шариком, ультразвуковые и с поплавковым гироскопом. Существующее разнообразие конструкций вискозиметров обусловлено как широким диапазоном значений вязкости, так и необходимостью измерять вязкость в условиях низких и высоких температур и давлений. Кроме торо, возникает необходимость непрерывного измерения вязкости в замкнутых технологических циклах.

Определение вязкости капиллярными вискозиметрами основано на законе Пуазейля и состоит в измерении времени протекания известного количества жидкости через .узкие трубки известного сечения при заданном перепаде давления 1.

Однако данные вискозиметры имеют недостаток, обуславливающий существенные погрешности в измерениях за

счет турбулентности потока в капиллярах .

Известны ротационные вискозиметры, в которых исследуемая жидкос ть находится в зазоре между двумя соосными телами, одно из которых вращается, а другое неподвижно. Вязкость определяется по крутящему моменту при заданной угловой скорости или по угловой скорости вращающегося тела при заданном крутящем моменте 2.

Данные устройства не обеспечивают достаточной достоверности измерений за счет разрушения структуры иссле 5 дуемой жидкости.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для измерения вязкости жидкости, в котором измерение вязкости жидкости осуществляется путем компенсации момента вязкого трения, вызывающего прецессионное движение трехстепенного неуравновешенного гироскопа относительно оси внутренней

25 рамки карданова подвеса. Устройство состоит из цилиндрического корпуса, поплавка, установленного на продольной оси в корпусе, неуравновешенного гиромотора, подвешенного на оси в поплавке и системы компенсации момента вязкого трения, состоящей из датчика угла, выход которого связан через усилитель с датчиком моментов и регистрируюй1его прибора. Внутри установлен датчик температуры и находится исследуемая жидкость 3

Недостатком данного устро{};ства является зависимость точности измерения из-за наличия вредных моментов в оси подвеса поплавка и в оси подвеса гиромотора.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерения вязкости жидкости.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения вязкости жидкости, содержащее цилиндрический корпус, поплавок, установленный на продольной оси в корпусе, гиромотор, подвешенный внутри поплавка на оси, перпендикулярной оси поплавка, систему компенсации момента вязкого трения, состоящую из датчика угла,выход которого связан через усилитель с датчиком моментов, и регистрирующего прибора. Согласно изобретению ось поплавка установлена в двух шарикоподшипниках, промежуточные коЛЬца которых механически связаны с якорем электромагнитов, укрепленных на корпусе, а гиромотор помещен в гидростатическую опору, состоящую из, гирокамерн, охватывающей гиромотор и-установленный с помощью камниёвых подшипников во внутренней камере, установленной жестко в поплавке, причем зазор между гирокамерой и внутренней камерой заполнен поддерживающей жидкостью.

На чертеже представлена кинематическая схема устройства для измерения вязкости жидкости.

Устройство для измерения вязкости жидкости состоит из корпуса 1, выполненного в виде полого цилиндра и установленного вертикально, и.поплавка 2, который с помощью цапф и подшипников установлен в корпусе 1. Поплавок имеет возможность вращаться в корпусе 1 относительно оси 3-3. В полости, образованной поплавком 2 и внутренней поверхностью корпуса 1, помещается исследуемая жидкость 4. В поплавке 2 жестко установлена внутренйяя камера 5 цилиндрической формы в которой с помощью оси б-б и камневых подшипников установлена гирокамера 7 цилиндрической формы. ГирокамеpsL 1 обладает свободой вращения относ тельно оси 6-6. Внутри гирокамеры 7 с помощью оси 8-8 жестко установлен гиромотор 9, центр тяжести которого смещен относительно оси подвеса б-б на некоторое расстояние С Главная ось. гйррмотора 9 перпендикулярна оси подвеса б-б и продольной оси 3-3. Мджду внутренней поверхностью внутренней кгмеры 5 и наружной гирокамеры 7 находится поддерживающая жидкость 10, плотность которой выбирается таким образом, чтобы вес собранной гирокамеры 7 с гиромотором 9 уравновешивался подъемной силой в данной жидкости 10. Позтому J опоры, установленные по оси б-б подвеса гирокамеры 7 с гиромотором 9, почти не несут нагрузки, благодаря чему силы трения в них практически отличны от нуля. Внутренняя камера

Q 5, гирокамеры 7 и поддерживающая жидкость 10 представляют устройство для гиростатической разгрузки опор гиромотора 9. На оси 6-6 установлен датчик угла 11,выход которого связан электрически со входом усилителя 12

5 Выход усилителя 12 соединен с управляющей обмоткой двигателя 13,в цепи которой последовательно включен регистрирующий прибор 14. Двигатель 13 через регулятор 15 имеет механическую

0 связь с осью 3-3 поплавка. Датчик угла 11, усилитель 12 и двигатель 13 с редуктором 15 образуют замкнутую систему, обеспечивающую компенсацию момента вязкого трения путем поддерживания перпендикулярности главной оси Z гиромотора 9 продольной оси 3-3 при вращательном движении поплавка 2 с гиромотором 9 в гидростатическом подвесе в исследуемой жидкосQ ти 4. Двигатель 13 с редуктором 15 являются датчиком моментов относительно продольной оси 3-3. Продольная ось 3-3 поплавка 2 установлена в корпусе 1 с помощью подшипников 16 с принудительным движением их элементов. Промежуточные кольца подшипников 16 имеют механическую .связь с якорем 17 электромагнитов 18, укрепленных на корпусе 1. Две специальные пружины 19 центрируют якорь 17

0 в плоскости симметрии корпуса 1. -Электромагниты 18 включаются попеременно, приводя якорь 17, а вместе с ним и промежуточное кольцо подшипника 16 в колебательное .движение вокруг оси

5 подвеса 3-3 с некоторой постоянной частотой. Аналогично устройство имеет и. нижний подшипник поплавка 2. Промежуточные кольца пары подшипников 16 колеблются относительно друг друга

0 в противоположных направлениях. За счет этого по оси 3-3 действует момент, равный разности моментов трения каждого из подшипников. Применение колеблющейся опоры снижает моменты сухого трения примерно в 1015 раз.

Внутри корпуса 1 установлен датчик температур 20. Корпус 1 имеет вводной и выводной штуцеры для подвода и вывода из полости исследуемой

0 жидкости 4.

Устройство для определения вязкбсти жидкости работает следующим образом.

Одновременно с подачей питания

5 на гиромотор и системы устройства.