Вибрационное устройство для определения физических свойств веществ

 

1. ВИБРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ, содержащее корпус, преобразователи и колебательную систему, подвешенную за шток к корпусу в двух плоскостях на струнах, навитых по резьбе винтов, отличаюшеес я тем, что, с целью повышения стабильности и добротирст колебательной системы, оно снабжено дополнительными зажимными элементами струн, расположенными соответственно в месте, пересечения штока со струнами и на корпусе перед винтами. 1 сл 4 со ел ю ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1043525

3(51) 6 01 N 11 16

Г г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3442636/18 — 25 (22) 24.05.82 (46) 23.09.83. Бюл. Р 35 (72) В. Н. Гладкий, Н. T. Шевелев и

В. Е. Барсуков (71) Ждановский металлургический институт (53) 532.137 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 609078, кл. G 01 N !1/16, 1978.

2. Авторское свидетельство ССТР N 757928, кл. G 01 N ll/16, 1980 (прототип). (54) (57) 1. ВИБРА1ДИОННОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ВЕМЕСТВ, содержащее корпус, преобразователи и колебательную систему, подвешенную эа шток к коргусу в двух плоскостях на струнах, навитых по резьбе винтов, о т л и ч а ю ш е ес я тем, что, с целью повышения стабильности и добротности колебательной системы, оно снабжено дополнительными зажимными элементами струн, расположенными соответственно в месте. пересечения штока со струнами и на корпусе перед винтами.

)043525

2. Устройство по и. 1, о г л и ч а ю ш ее с я тем, что зажимшне элементы на корпусе расположены на одшгаковом расстоянии от оси колебательной системы, 3; Устройство по и. 2, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что расстояние межлу зажимными элементами по оси штока равно соответствующему расстоянию между зажимными элементами на корпусе.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для определения физических свойств веществ, например вязкости, плотности, фазового состава растворов и расплавов, путем измерения параметров колебаний механической колебательной системы, взаимодействующей с исследуемым веществом.

Известно вибраггиоиное устройство, содержащее измерительную систему и корпус, в котором размещена колебательная система, связанная с ним упругими элементами (струнами) (1).

Недостатком такого устройства является ненадежная и нерегулируемая система крепления струн к корпусу и осевому штоку колебательной системы. Крепление к корпусу в подобных устройствах осуществляют. путем зажатия струн между двумя плоскостями. При больших амплитудах колебаний струна выползает. из такой заделки, что ведет к невоспроизводимости показаний датчика.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее корпус. преобразователь и колебательную систему, подвешенную за шток к корпусу в двух плоскостях струнах, павитых по резьбе винтов. Такая система крепления колебательной системы к корпусу обеспечивает легко регулируемое натяжение струн при строго фиксированной их длине, исключае перекусывание струны в месте ее закрепления, лредовращаег вытягиваггие струны из заделки (2).

Однако такой вид крепления колсбателыгой системы к корпусу имеет недостаток, состоящий н изменении д.гины струны при колебаниях системы (в верхнем положении системы длина струпы больше, чем в нижнем), который приводит к ухудшсниго стабишности колебаний. Кроме того, ненадежно и крепление струн к осл копсбатсл»ной системы. Рсе эти недостагки в в»шолнснии подвески колебательной системы приводят к тому. чго иэвесгные устройства ot>4. Устройство по и. 3, о т л и ч а ю. щ е е с я тем, что зажимные элементы выполнены в виде кольцевых шайб.

5. Устройство по п. 4, о т л и ч а ю ш ее с я тем, что струны пропущены через отверстия в штоке в одной плоскости. б. Устройство по п. 5, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что отношение длины струны между зажимными устройствами у корпуса и штока к ее диаметру составляет величину больше 200. ладают низкой стабильностью резонансной частоты колебаний нз — за большого рассеяния энер. гии в местах крепления струн.

Целью изобретения является повышение

5 стабильности и добротности колебательной системы вибрационных устройств для определения физических свойств веществ, что ведет к повышению точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что устрой10 ство, содержащее корпус, преобразователи и колебательную систему, подвешенную за шток к корпусу в двух плоскостях на струнах, навитых по резьбе винтов, снабжено дополнительными зажимными элементами струн, расположен

15 ными соответственно в месте пересечения штоками со струнами и на корпусе перед винтами.

При этом зажимные элементы на корпусе расположены на одинаковом расстоянии от оси колебательной системы, а расстояние между зажимными элементами по оси штока, равно соответствующему расстоянию между зажимными элементами на корпусе. В частности, такие зажимные элементы выполнены в виде кольцевых шайб, причем струны пересекают шток через

25 отверстие, проходя через него параллельно и в одной плоскости; кроме того. отношение длины струны между зажимными устройствами у корпуса и штока к ее диаметру составляет величину больше 200.

Предлагаемая совокугшость признаков позволяет сутцественно повысить сгабильность колебательной системы и ее добротность потому, что во — первых, в вибрационных устройствах струна работает в режиме заданной длины и очень чувствительна к нестабильности се крепления, а применение дополнительных зажимных приспособлений в виде плоских KoJI»llcB»)x шайб одинаковых размеров с фиксированным взаимным положением, обеспечиваялпим og40 нозначность положения штока с закрепленными на нем катушками преобразовагелей относитель з 10435 но неподвижных частей устройства и струн, а также одинаковые условия колебания струн в обе стороны от положения равновесия значительно повышает как стабильность крепления струны, так и стабильность работы всего устройства. Во — вторых, обеспечение симметрии закрепления упругих элементов (как в направ\ пении оси колебаний, так и в перпендикулярных в ей плоскостях), которое достигается тем, что зажимные элементы на корпусе расположены 10 на одинаковом расстоянии от оси колебательной системы, расстояние между зажимными элементами по оси штока равно соответствующему расстоянию между элементами на корпусе, а струны проходят через отверстия в штоке параллельно и в одной плоскости, перпендикуляр ной оси колебаний, исключает вероятность до прецессии штока как вдоль оси колебаний, так и в поперечных направлениях, что позволяет устранить неоднозначность колебаний системы при измерениях и, следовательно, повысить стабильность работы устройства,  †треть, выбор размеров струны (растяжки) по отношению длины струны к ее диаметру большему, чем 200, как показали наши эксперименты, уменьшает коэффициент потерь от собственной жесткости растяжек, что приводит к повышению добротности колебательной системы устройства.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1.

Устройство содер>кит корпус 1 с крышками

2, в котором расположены кольцевые магниты 3 электродинамических преобразователей, разделенные магнитной электроизолирующей прокладкой 4. На корпусе расположены винты 5 с навитыми на них струнами=растяжками

6, проходящими через отверстия в штоке 7 в двух параллельных плоскостях и закрепленными на корпусе 1 с помощью зажимных приспособлений в виде плоских кольцевых шайб 8, поджимаемых.виитами 9.

Положение штока 7 на растяжках фиксируется зажимными устройствами из двух плоских, кольцевых шайб 10,поджимаемых гайкой 11, расположенных в местах пересечения струн со штоком.

Кроме того, на штоке закреплены катушки

12 и 13 электродинамических преобразователей. и рабочий орган устройства (не показан).

Для возбуждения колебаний механической колебательной системы через катушку 12 воз- 50 буждающего преобразователя пропускают переменный ток определенной частоты (например, 25 4 от генератора 14). Параметры электрического сигнала с регистрирующей катушки 13 измеряют соответствую ними приборами, например вольтметром 15.

Устроиство работает следующим образом.

Подавая на катушку 12 возбуждающего преобразователя напряжение постоянной амплитуды от генератора 14 добиваются колебаний подвесной системы с частотой, равной частоте собственных колебаний механической колвбательной системы (получают резонансные колебания) устройства. При этом зажимные приспособления 8 и 10 соответственно на корпусе 1 и на штоке 7 устройства создают одинаковые условия колебаний струн-растяжек 6 по обе

cropoIIII от положения равновесия, обеспечивая одновременно и однозначность положения штока

7 и прикрепленных к нему катушки 12 возбуждения и регистрирующей катушки 13 относительно неподвижных частей, закрепленных в корпусе 1. Таким образом, получают стабильный сигнал с регистрирующей катушки 13 в виде переменного напряжения постоянной амплитуды с частотой близкой к частоте собственных колебаний механической колебательной системы, параметры которого измеряют соответствующими измерительными приборами, например вольт. метром 15. В начале опыта рабочий орган устройства, представляющий собой либо тонкую пластину, шар или полый цилиндр и т..п. не касается исследуемого вещества. Затем рабочий орган приводят в соприкосновение с исследуе4 мым вен еством или погружают его в вещество полностью. По изменению параметров сигнала с регистрирующей катушки (амплитуде.сигнала, сдвигу фаз между частотой вынуждающих колебаний и колебаний механической системь, частоте резонансных колебаний и др.) определяют физические свойства исследуемого вещества — вязкость, плотность, фазовый состав.

Использование дополнительных зажимных элементов выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, так как уменьшается составляющая погрешности, обусловленная наличием нестабильности колебательной системы и внутренними потерями в устройстве. В результате, как показали испытания, добротность колебательной системы возросла почти на порядок с 800 до 4000. Столь высокая добротность делает предлагаемое устройство очень чувствительным к малейшим изменениям измеряемой величины, например вязкости, It позволяет повысить точность измерений.

1043525

Составитель В, Крутин

Техред Т.Фанта

Корректор Л. Бокщан

Редактор Г. Волкова

Подлисное

Заказ 7328/46

Тираж 873

ВНИИПИ Государственного комитета СССР до делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4 / 5. Филиал ГИШ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4