Измерительный узел ротационного магнитовискозиметра колокольного типа

 

I. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ РОТАЦИОННОГО МАГНИТОВИСКОЗИМЕТРА КОЛОКОЛЬНОГО ТИПА, содержащий статор, вьтолненный в виде внешнего и внутреннего цилиндрических полюсных наконечников , в зазоре между которьми установлен колоколообразный цилиндр, а также термостатирующзш камеру, отличающийся тем, что. с целью повьппения точности и расширения температурного диапазона измерения , в зазоре между внешним и внутренним цилиндрическими полюсными наконечниками помещен пустотелый цилиндрический блок из немагнитного материала, на торце которого выполнена кольцевая выточка, в которой с зазором установлен колоколообразный цилиндр, образующий с полюсными наконечниками термостатирующую камеру , в основании которой выполнены поднодйщий и отводящий каналы. 2. Измерительный узел по п. 1, отличающийся тем, что, расстояние jc от торцов цилиндрических полюсных наконечников до кольце (Л вой выточки определяется соотношением f.X.d, где d - расстояние между внешним и внутренним цилиндрическими полюсными наконечниками.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(g<) G 0l N- )! /14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф LQ

d — cXcd

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ! Ю ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3674920/24-25 (22) 12. 12.83 (46) 30.04.85. Бюл. )) 16 (72) О.В.Бузунов, Е.М.Голинец и )0.И.Шляго (53) 532.13(088.8) (56) 1. Белкин И.М, и др. Ротационные приборы. Измерение вязкости и физико-механических характеристик материалов. M. "Машиностроение"„

1968, с. !98.

2. Бибнк Е.Е. Реология дисперсных систем. ЛГУ, 198), с. 64.

3. Авторское свидетельство СССР

)! 890!48, кл. С Ol N )1/!4, 1980 (прототип). (54)(57) 1.. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ РОТАЦИОННОГО .МАГНИТОВИСКОЗИМЕТРА КОЛОКОЛЬНОГО ТИПА, содержащий статор, выполненный в виде внешнего и внутреннего цилиндрических полюсных наконечников, в зазоре между которыми . установлен колоколообразный цилиндр, а также термостатирующую камеру, отличающийся тем, что, „„SU„, 1153270 A с целью повышения точности и расширения температурного диапазона измерения, в зазоре между внешним и внутренним цилиндрическими полюсными наконечниками помещен пустотелый цилиндрический блок из немагнитного материала, на торце которого выполнена кольцевая выточка, в которой с зазором установлен колоколообразный цилиндр, образующий с полюсными наконечниками термостатирующую камеру, в основании которой выполнены подвод)пций и отводящий каналы, 2. Измерительный узел по п, l, отличающийся тем, что. расстояние ус от торцов цилиндрических полюсных наконечников до кольцевой выточки определяется соотношением где d — расстояние между внешним и внутренним цилиндрическими полюсными наконечниками.

) 153270

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

Известен ротационный вискозиметр, в котором измерительный узел выполнен в виде колоколообразного цилиндрического статора, установленного в зазоре между внешней и внутренней цилиндрическими поверхностями рото.ра jl).

Однако таким ротационным вискозиметром невозможно. проводить измерения в магнитном поле, перпендикулярном сдвиговому потоку. Кроме того, возникает трудность термостатирования измерительного узла.

Известен ротацнонный магнитовискоэиметр, в котором измерительный узел выполнен в виде колоколообразного цилиндрического статора, установленного в зазора между внешним и внутренним полюсными наконечниками ротора, выполненными из магнитомягкого железа (2) .

Недостатками этого иэмерительного узла магнитовискоэиметра являются сложность выполнения измерительного узла, так как при вращении ротора, на котором намотана катушка индуктивности и установлены полюсные наконечники, происходит его децентрирование, неоднородность магнитного поля на краях рабочего зазора, что приводит к существенной погрешности при измерении намагничивающихся жидкостей (магнитных или магнитореологических жидкостей) в магнитном поле; сложность термостатиро. нання измерительного узла.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является измерительный узел ротационного магнитовнскоэиметра колокольного типа, содержащий статор, выполненный в аиде внешнего и внутреннего цилиндрических полюсных наконечников, в зазоре между которыми установлен колоколообразный цилиндр, а также термостатирующую камеру, помещенную между измерительным узлом и источником магнитного поля. В результате такого выполнения измерительного узла магнитное поле перпендикулярно сдвиговому потоку, что позволяет проводить измерения, связанные со структурообраэованием ферромагHHT ных суспенэий в ферромагнитных жидкостях под воздействием магнитного поля 13) .

Одн ак о и зв е с тный и э ме ри тельный

5 узел характеризуется неоднородностью магнитного поля на краях зазора, непосредственным контактом намагничивающейся жидкости с полюсными на— конечниками, наличием термостатирующей камеры .только снизу измерительного узла — все это приводит к большой погрешности (более 10K) при измерении вязкости памагничивающейся жидкости в полях более 5-10 кА/м, а

15. также ограничение по температурному диапазону.

Цель изобретения — повышение точности и расширение температурного ди апазона измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в измерительном узле ротационного магнитовискозиметра колокольного типа, содержащем статор, выполненный в виде внешнего и внут-! реннего цилиндрических полюсных наконечников, в зазоре между которыми установлен колоколообразный цилиндр, а также термостатирующую

ЗО камеру в зазоре ме ду внеп им и внутренним цилиндрическими полюсными наконечниками помещен пустоте— лый цилиндрический блок иэ немагнитного материала, на торце которого выполнена кольцевая выточка, в

35 которои с зазором установлен колоколообразный цилиндр, образующий с полюсными наконечниками термостатирующую камеру, в основании которой выполнены подводящий и от40 водящий каналы.

Кроме того, расстояние х от торцов цилиндрических полюсных наконечников до кольцевой выточки определяется соотношением

d — 6xc d

2 где d- расстояние между внешним и внутренним цилиндрическими полюсными наконечниками.

На чертеже схематически изображен измерительный узел ротационного магнитовискозиметра.

Измерительный узел ротационно55 го магнитовискоэиметра состоит иэ внешнего 1 и внутреннего 2 цилиндрических полюсных наконечников статора, являющегося цилиндрическим

1153270 4 магнитоприводом и выполненного иэ магнитомягкого материала. В зазоре между цилиндрическими полюсными наконечниками 1 и 2 установлен пустотелый цилиндрический блок 3, в котором на торце, обращенном в сторону колоколообразного цилиндра 4, выполнена кольцевая выточка 5, в которой с зазором установлен данный цилиндр. Колоколообразный цилиндр. 10

4 центрируется с помощью упорного подшипника 6, Пустотелый цилиндрический блок 3 и колоколообразный цилиндр 4 выполнен иэ немагнитного материала. Пустотелый цилиндрический блок 3 образует с полюсными наконеч— никами 1 и 2 термостатирующую камеру 7 в основании которой установлена теплоизолирующая кольцевая прокладка 8, внутри которой выполнены подводящий 9 и отводящий 10 каналы.

Теплоизолирующая. кольцевая прокладка

8 выполнена из немагнитного материала и служит для отделения источника магнитного поля — соленоида (не показан). от измерительного узла. Исследуемая жидкость, например, магнитная или магнитореологическая жидкость, помещается вовнутрь коль цевой выточки 5. Магнитное поле внутри кольцевой выточки 5 создается по- ЗО люсными наконечниками 1 и 2 перпендикулярно направлению сдвига с помощью системы магнитопровода 11 и 12.

Пунктиром обозначено направление магнитного потока, 35

Расстояние от кольцевой выточки

5 до торцов цилиндрических полюсных наконечников 1 и 2 целесообразно выбирать иэ соотношения (1).

В таблице приведены значения отношения величины магнитного поля к максимальному значению в зазоре между полюсными наконечниками 1 и 2 при различных величинах x e d. 45

Как видно из таблицы, при x>— неоднородиость магнитного поля внутри кольцевой выточки 5 менее 2Х.

С другой стороны, если расстояние 50 от кольцевой выточки 5 до торцов полюсных наконечников 1 и 2 больше расстояния между полюсными наконечниками, то размеры измерительного узла, а следовательно, и массогабари- 55 ты всего магнитовискозиметра резко возрастают, что нецелесообразно в практике. При этом целесообразно отношение толщины полюсных наконечников к ширине зазора между ними брать равным 2-3.

При измерении структурированных жидких систем, обладающих магнитными свойствами (например, магнитореологических жидкостей) на рабочих поверхностях колоколообразного. цилиндра 4 и кольцевой выточки 5 выполнено рифление чтобы исключить сколь1 жение структурированной жидкости относительно данных рабочих поверхностей.

Наличие термостатирующей камеры

7 позволяет установить температуру внутри кольцевой выточки 5 с точностью 0,2-0,5 и регулировать ее в

О широком интервале температур (в предо лагаемом измерительном узле 0-100 С; в зависимости от используемой термостатирующей жидкости интервал может быть расширен как в сторону,низких, так и в сторону высоких температур).

Пустотелый цилиндрический блок

3 выполнен сменным, что позволяет проводить измерения на одной установке как магнитных жидкостей (коллоидных растворов ферромагнитных материалов), обладающих сравнительно небольшими изменениями реологических характеристик при воздействии на них магнитного поля, так и магнитореологических жидкостей, вязкость и напряжение сдвига которых изменяется в широких пределах при воздействии на них магнитного поля.

Предлагаемый измерительный узел позволяет повысить точность измерения реологических характеристик в магнитном поле до О,SX благодаря наличию измерительной ячейки, установленной в области однород ного магнитного поля (в прототипе неоднородность магнитного поля достигает 5-10X); повысить точность измерения вследствие термостабилизации измерительной ячейки до 0,2—

0,5 С;позволяет проводить измерения в

С магнитных полях до 100 кА/м и выше (в прототипе поле выше 5-10 кА/м приводит к заметному, более 10Х, искажению результатов);a также проводить измерения в широком интервале температур в зависимости от используемой термостатирующей жидкости от 0 до 100 С и более, (в прототипе только при комнатной температуре вследствие наличия терВ 11 мостатирующей камеры только снизу измерительного узла) .

53270

Кроме того, изобретение позволяет расщирить диапазон измерения жидностей как по реологическим, так и по магнитным характеристикам (магнитные жидкости с намагниченностью

Расстояние от торцов цилиндрических полюсных наконечников до кольцевой выточки у. мм

О 2 5 5

20

30

0,68 0 97 1,01 l 00 1,00

0,75 0,95 0,98 1,00 1,00

1,00 1,00

1,00 1,00

1О

О 78 О 87 О 94 l 00 1,00 1 00 l 00

0,80 0,88 0,93 0,98 1,00

1,00 1,00

О ° 78 0,87 0,93 0,97 0,99 1,00 1,00

30. ВНИИПИ Заказ 2499/37 Тираж 897 . Подписное

Филиал ПИП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Расстояние между внеюнкх н внут— ренним цилиндрическими полюсными наконечниками

4, мм насыщения 0-100 кА/м и с изменением вязкости в 1,5-4 раза прн воздействии магнитного поля, магннтореологииеские жидкости с намагниченностью насыщения 100-500 кА/м, с начальным напряжением сдвига н магнитном поле до 2,5-3 кГ/см н с изменением вязкости в 5-8 раэ).