Ротационный вискозиметр

 

Изобретение относится к приборам дпя определения вязкости и снятия кривой течения нефтепродуктов, полимеров , строительных растворов и т.п. Целью изобретения является расшире/7 ние функциональных возможностей ротационного вискозиметра. Прибор содержит двигатель 2 постоянного тока, на валу которого установлен погружаемый в измеряемую среду рабочий орган 1 (например цилиндр). Введена положительная обратная связь по току, позволяющая определить нагрузочный момент, действуюпшй на рабочий орган, по току якоря двигателя. Вискозиметр позволяет проводить измерения как при заданной (в том числе и изменяющейся ) скорости вращения, так и при заданном (в том числе и изменяющемся ) моменте двигателя. Возможно проведение автоматической обработки информации благодаря наличию как электрического выхода задаваемой величины, так и электрического выхода измеряемой величины. 3 ил. (Л // f2 со 00 00 0uг.f

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Ш4 G 01 N 11/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СО

4ь

М

СО

Ю

С0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4067634/31-25 (22) 28,05. 86 (46) 07,10,87. Бюл. II 37 (71) Таллинский политехнический институт (72) Г, Х. Вельямяэ, Б. И. Гордон, Ю. И. Проодэ, С. А. Сеппель и Т. Х, Уутма (53) 532.137(088.8) (56) Патент Франции NI 2165178, кл, G 01 N 11/00, 1973.

Авторское свидетельство СССР

М- 960581, кл, G 01 N 11/14, 1981. (54) РОТАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИ11ЕТР (57) Изобретение относится к приборам для определения вязкости и снятия кривой течения нефтепродуктов, полимеров, строительных растворов и т ° п.

Целью изобретения является расшире„.SU„„1343300 А1 ние функциональных воэможностей ротационного вискоэиметра. Прибор содержит двигатель 2 постоянного тока, на валу которого установлен погружаемый в измеряемую среду рабочий орган 1 (например цилиндр). Введена положительная обратная связь по току, позволяющая определить нагрузочный момент, действующий на рабочий орган, по току якоря двигателя. Вискоэиметр позволяет проводить измерения как при заданной (в том числе и изменяющейся) скорости вращения, так и при заданном (в том числе и изменяющемся) моменте двигателя, Возможно проведение автоматической обработки информации благодаря наличию как электрического выхода задаваемой величины, так и электрического выхода измеряемой величины, 3 ил °

1343300

Изобретение относится к приборам для измерения реологических параметрон, в частности приборам для определения вязкости нефтепродуктов, полимеров, строительных материалов, красок, пищевых растворон и т,д, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.

На фиг. 1 изображена функциональная схема ротационного нискозиметра; на фиг ° 2 — функциональная схема блока управления; на фиг ° 3 — кривая

ы = f (М), по которой определяется кривая течения = f (), где скорость сдвига: - напряжение сдвига, Ротационный вискоэиметр (фиг, 1 и 2) содержит рабочий орган 1 в ниде цилиндра (диска, конуса, лопасти и т,п.), устанонленный либо непосредственно, либо через редуктор (не показан) с высоким КПД на валу электродвигателя 2 поСтоянного тока, питаемого от управляющего источника 3 напряжения через измерительный блок

4, содержащий нагрузочный резистор 5 и дополнительные резисторы 6 и 7, подключенные к обмотке якоря электродвигателя по схеме тахометрического моста, компенсатор 8 сигнала момента трения, содержащий сумматор 9, к одному входу которого подключается общая точка резисторов 5 и 6, а к второму — задатчик 10 смещения> выходные зажимы сигнала скорости 11 и крутящего момента 12, подключаемые соответственно к общей точке резисторов 6 и 7, и к выходу сумматора 9, двухкоординатный регистратор 13, содержащий индикаторы скорости вращения 14 и крутящего момента 15, подключаемые соответственно к выходам

11 и 12, сумматор 16, выход которого подключается к входу управляемого источника напряжения, а входы—

Э к входу 17 сигнала задания и выходу блока 18 управления, который содержит иннертор 19, ключи 20 и 21, интеграторы 22 и 23, входы интегрирования которых соединены с выходом компаратора 24, входы начальных условий подключены к выходам сигналов скорости нращения 11 и крутящего момента 12, а выходы — к ключу 20, цепи упранления интеграторов и ключей

20 и 21 подключены к выходу анализаторов 25, входы которого подключаются к выходным зажимам скорости 11 и крутящего момента 12, 45

I)

Ротационный нискоэиметр работает следующим образом, Электродвигатель 2 постоянного тока вращает погруженный в исследуемое вещество рабочий орган 1, Двигатель питается от управляемого источника. 3 напряжения, который обеспечивает на якоре двигателя 2 такое напряжение> при котором либо скорость, либо крутящий момент двигателя (н зависимости от положения ключа 21) соответствует задаваемому значению на входе 17 ° По существу сумматор 16, регулируемый источник 3 напряжения, двигатель 2 постоянного тока, блок 4 измерения и компенсатор 8 момента трения образуют следящую систему, входом которой является вход

17 сигнала задания, а выходом — в зависимости от положения ключа 21 либо выход 11 сигнала скорости, либо выход 12 сигнала крутящего момента.

От выхода сумматора 16 на вход управляемого источника 3 напряжения подается сигнал ошибки регулирования, представляющий собой разность сигналов, поступающих от блока управления, 1

Напряжение, пропорциональное току двигателя, а также электромагнитному моменту якоря, снимается с нагрузочного резистора 5 °

Для получения подаваемого на выходной зажим 12 сигнала, пропорционального крутящему моменту на валу двигателя, а также измеряемой вязкости, необходимо от этого сигнала вычесть составляющую пропорциональную моменту трения (холостого хода) двигателя, Это происходит в сумматоре 9 компенсатора 8 момента трения, один вход сумматора соединен с резистором 5, а на другой вход сумматора подается сигнал от задатчика 10 смещения, который устанавливается перед погружением рабочего органа I н исследуемую среду таким образом, что выходной сигнал сумматора 9 равнялся нулю, Сигнал, пропорциональный скорости вращения двигателя, подаваемый на выходной зажим ll, снимается с общей точки дополнительных реэисторов 6 и 7. Применение тахометрического моста, образованного измерительным блоком 4 и обмоткой якоря элекгродвигателя 2, позволяет легко вводить компенсацию погрешности регули1 343

50 рования скорости вращения двигателя, возникающей иэ-за изменения сопротинления цепи якоря двигателя вследствие изменения его температуры, иэготов5 ляя один из резисторов 6 или 7 температурозависимым, соответственно резистор 7 с положительным или резистор 6 с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления .

Выход 11 сигнала скорости вращения двигателя и выход 12 сигнала крутящего момента на валу двигателя используется для подключения двухкоординатного регистратора 13 с индикатором 14 скорости вращения и индикатором 15 крутящего момента для записи как зависимости M=f (Lu) при заданном u(t)> так и зависимости

f (M) при заданном M (t), а также для подключения при необходимости внешнего устройства для дальнейшей обработки сигналов (например> микроЗВМ).

Для регулировки одного из выход- 25 ных сигналов ш или M по линейному закону следует на вход 17 следящей системы подать изменяющееся линейно во времени напряжение. Треугольное напряжение с линейными участками генерируется по общеизвестным схемам функционального генератора с требуемыми параметрами.

Для плавного и непрерывного снятия зависимости 4)=f (М) (Фиг. 3) оказывается нецелесообразным на участке ОА зависимости задавать линейно растущим во времени крутящий момент М, а на участке А — скорость вращения ь. .

Предлагаемая схема функционального генератора (фиг, 2) содержит замкнутую цепь из компаратора 24 с гистерезисом, интеграторов 22 или

23, ключа 20 и инвертора 19, Положение ключей 20 и 21, а также рабочие 45 режимы интеграторон определяются выходным логическим сигналом аналиэа— тора 25, выходы которого соединяются с выходами сигналов скорости u ll и момента M 12. В точке А должен ключ 21 вход сумматора переключить на другой выход, Одновременно ключ

20 переключает вход иннертора 10 на выход другого интегратора, обеспечивая новое напряжение задания. Точка 55

А и новые значения напряжений задания зависят от свойств исследуемого материала и не могут быть беэ предварительных опь1тон эапрогнозиронаны.

300 l$

Функциональная схема блока IR управления позволяет автоматически находить момент переключения регулируемой величины (точку A) и изменять выходное напряжение иннертора

l9 так, чтобы снимаемая зависимость

ul= f (М) не имела разрыва, Анализатор 25 сравнивает производные сигналов скорости и момента йи> dM

dt dt и — по модулю, и по результатам сравнения переключают рабочие режимы интеграторов 22 и 23 и положения ключе+у 20 и 21 °

На участке OA кривой с= f (M) !

< 1, — 1 -- . При этом ны1М °,1 dt ходной сигнал анализатора 25 при помощи ключа 20 включает интегратор 23 в состав функционального генератора и переводит его в режим интегриро -.ания, а интегратор 22 включается в режим начального условия, т.а. на выходе его появляется инвертированный сигнал скорости — ы, На участке AB !

dv

1 и интегратор 22 (н состаdM 1 ве функционального генератора) переводится в режим интегрирования, а ин. тегратор 23 — н режим сложения сигнала крутящего момента М, при этом также переключается регулируемый сигнал, Производится линейное регулирование скорости ь1, Тем, что интегратор 22 интегрирует со значения — о > присутствующего на его выходе в момент переключения, обеспечивается неразрывность снимаемой характеристики.

По снятой зависимости ы = f (М) можно перейти к кривой течения (>), отличающейся от первой только масштабами, При желании можно задавать и постоянные значения регулируемых величин ы или М, Для этого необходимо отключить блок управления и подать один вход сумматора 16 на (вход 17) фиксированное значение напряжений задания, а на другой вход — сигнал, подлежащий регулированию (или M), Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Ротационный вискозпмстр. содержащий рабочий орган, установленный на валу электродвигателя постоянного тока, регулируемый источник напряжепия, подключенный через нагруэочный резистор к обмотке якоря электролни аl 343300

Риг 2 теля, и змерительный прибор и сумматор, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, он дополнительно содержит блок управления, измерительный блок и компенсатор сигнала момента трения электродвигателя, причем блок управления содержит инвертор, два ключа, два интегратора, компаратор и анализатор, при этом входы одного ключа соединены с выходами интеграторов, а выход с инвертором, входы другого ключа соединены с выходами сипналов скорости и крутящего момента, выходы ключа и инвертора соединены с входами первого сумматора, интегрирующие входы интеграторов соединены с выходом компаратора, а входы начальных условий подключены соответственно к выходам сигналов скорости и крутящего момента, управляющие входы интеграторов и ключей подключены к выходу анализатора, входы которого соединены с выходами сигналов скорости и крутящего момента, один вход компаратора соединен с выходом инвертора, а другой эаэемлен, измерительный блок содержит нагрузочный резистор с заземленным концом и два дополнительных резистора, сое.) диненные обмоткой якоря электродвигателя по мостовой схеме, причем горизонтальная диагональ моста запитана от регулируемого источника напряжения, выход сигнала скорости подключен к вертикальной диагонали моста, компенсатор сигнала момента трения состоит иэ задатчика смещения и второго сумматора, один вход которого соединен с выходом задатчика,а другой вход — с нагрузочным резистором блока измерения, выход компаратора сигнала момента трения подключен к измерителю крутящего момента на валу двигателя, причем входы первого сумматора соединены с выходами блока управления, а выход — с входом регулируемого источника напряжения, двухкоординатный регистратор с инрб дуктором скорости и момента соединен с входами соответственно сигналов скорости и крутящего момента.

1343300

Составитель В. Вощанкин

Редактор С. Патрушева Техред Л.Сердюкова Корректор М. Позо

Заказ 4816/44 Тира к 776

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4