Измерительный узел ротационного магнитовискозиметра колокольного типа

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к ротационным приборам для измерения вязкости намагничивающихся жидкостей в магнитном поле. Цель изобретения - расширение диапазона исследования физико-механических характеристик магнитной жидкости и повышение точности измерений за счет приближения условий эксперимента к натурным. Измерительный узел обеспечивает исследование процессов структурообразования и вязкостных свойств в неоднородном магнитном поле и вклада в изменение вязкостных характеристик и структурообразование не только диполь-дипольного взаимодействия, но и процессов магнитодиффузии и миграции частиц дисперсной фазы и структорообразования под действием неоднородного магнитного поля . 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 (Ь 01 Х 1 1/14

:д

Е1йА;.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4250799/31-25 (22) 20.04.87 (46) 07.11.88. Бюл. № 41 (72) А. 3. Аврамчук, Н. Н. Русакова, А. П. Сизов и Д. В. Орлов (53) 532.137 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 890148, кл. G 01 N 11/14, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1153270, кл. G 01 N 11/14, 1985. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ РОТАЦИОННОГО МАГНИТОВИСКОЗИМЕТРА КОЛОКОЛЬНОГО ТИПА (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к ротационным приборам для измерения вязкости намагничи„„SU„„1436015 А 1 вающихся жидкостей в магнитном поле.

Цель изобретения — расширение диапазона исследования физико-механических характеристик магнитной жидкости и повышение точности измерений за счет приближения условий эксперимента к натурным. Измерительный узел обеспечивает исследование процессов структурообразования и вязкостных свойств в неоднородном магнитном поле и вклада в изменение вязкостных характеристик и структурообразование не только диполь-дипольного взаимодействия, но и процессов магнитодиффузии и миграции частиц дисперсной фазы и структорообразования под действием неоднородного магнитного (IOля. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

14360 I

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

Цель изобретения — расширение диапазона исследования физико-механических характеристик магнитной жидкости, повышение гочности измерений з» счет приближения условий эксцеримент» к натурным.

Н» фиг. 1 схематически изображен из- 1О мсрительный узел ротационного маiHHTOBHcкозиметр»; на фиг. 2 — — 5 - варианты испо.",пения полюсны х наконечников; па фиг. 6 и 7 - — измерительный узел с покрытием.

Измерительный узел рот»цион ного маlнитовискозиметра состоит из внешнего 1 и внутреннего 2 полюсных наконечников, выполненных из магнитомягкого материала. В зазоре между полюсными накoHå шиK»ми установлен пустотелый цилиндрический блок 20

3, в котором н» торце, обращенном в сторону ротора 4, выполнена кольцевая выточка 5, в которой с зазором установлен ротор 4, причем он центрируется с помощьк> упорного подшипника 6. Пустотелый цилиндрический блок 3 и ротор 4 выполнены из немагнитного материала. Пустотелый цилиндрический блок 3 образует с полюсными наконечниками 1 и 2 термостатируюгцую камеру 7, в основании которой установлена теплоизо лируюшая кольцевая прокл»дка 8, внутри 30 которой выполнены подводящий 9 и отводя цЦй 10 каналы. Прокладка 8 выполнс::а из нематнитного материала и служит для отделения источника магнитного поля (соленоида или постоянного магнита) от измерительного узла !1 (магнитопровода). На корпусе 12 в виде магнитопровода может быть установлен индукционный полюс 13 на опоре 14.

Измерительный узел работает следуюшим образом. 40

Исследуемая магнитная пли магниторео,пггическая жидкость помс ц»ется в зазор кольцевой выточки 5. Магнитное поле создается полюсными наконечник»ми и 2 перпендикулярно сдвиговому потоку с помощью системы магнитопроводов ! и !2.

В камеру 7 подается термостатирук>гцая жидкость из термостата и устанавливается необходимый тепловой режим. Устанавливается необходимая величина магнитного iioля в рабочем зазоре и скорость вращения от привода электродвигателя. Нуль измерительного прибора (учитывающий трение в опорах ротора и т.п.) устанавливают при отсутствии вязкого трения, когда жидкости в зазорах нет. Затем производят измерение»оментов в поперечном магнитном поле при 55 различных скоростях вращения.

Внешний 1 и внутренний 2 полюсные наконечники выполнены сменными. Возl5 можны варианты выполнения; .:. косных наконечников с клиновидным сужающимся профилем в вертикальной секущей плоскости, с зубовидным профилем, с гиперболически сужающимся профилем и возможностью установки дополнительного индукционного полюса 13 на опоре 14, с зуоцевидным внутренним и цилиндрическим наружным полюсами, с параболическим или сферическим профилем полюсов (фиг. 2 — 5) . Сменные полюсные наконечники с гиперболическим профилем могут устанавливаться совместно с индукционным полюсом 13, выполненным в виде кольцевой ферромагнитной пластины, у-тановленной на опоре !4 на кори се !2 измерительного узла, причем индукционный полюс 13 фиксируется на месте асимптоты для гипербол.

Полюсные н»коне чники гиперболического профиля применены для создания в области вблизи плоскости симметрии магнитной системы структуры магнитного поля с постоянным по величине градиентом напряженности магнитного поля. На пр»ктике реализовать условие — "-=-cons, 0; @-"- =0= О

mx р .Ор можно лишь при наличии экранируюгцей ферромагнитной плиты, расположенной на месте асимптоты для гипербол.

Исследование процессов структурообр»зования в неоднородном поле с постоянным и фиксированным уровнями градиента напряженности магнитного поля, осушествляемое с помощью полюсных наконечников гипсрболического профиля, имеет первостепенное значение для разработки методов адекватного моделирования вязкости в неоднородных полях, представляет важное значение для оптимизационного проектирования устройств с магнитожидкостным рабогим телом.

Применение полюсных наконечников с криволинейным профилем в клиноооразном сужающемся или зубчатом виде позволяет моделировать процессы структурообразования и приближать по параметрам геометрии магнитной системы к условиям, в которых происходит функционирование магнитных жидкостей в реальных эксплуатационных устройствах, в которых магнитная жидкость удерживается в рабочем пространстве неоднородным магнитным полем.

Выбор профиля полюсных наконечников в каждом конкретном случае определяется конструктивными параметрами магнитной системы сугцествуюгцих узлов i! устройств с магнитожидкостным рабочим телом, что позволяет проводить оптимизацию геометрических и гидродингмических параметров проектируемых узлов.

Известные конструктивные решения не позволяют с достаточной точностью прово14360 з дить измерения вязкостных свойств и приблизить условия эксперимента к натурным в реальных — эксплуатационных устройст"av, где рабочие поверхности выполнены из ферромагнитного материала и значительный вклад в сдвиговые и моментные характеристики устройств вносит явление магнитной адгезии, обусловленное взаимодействием ферромагнитных частиц дисперсной фазы магнитной жидкости с ферромагнитной рабоче и повер хностью. Известн ые измерительные узлы с немагнитным колоколообразным цилиндром — приемным элементом, не позволяют с достаточной точностью проводить измерения сдвиговых напряжений из-за явления проскальзывания в магнитном поле, особенно для грубодисперсных высококонцеIITpHp0BBHHblx МЖ (так называемых магнитореологических составов и суспензий), обусловленного отсутствием магнитной адгезии за счет образования пристенного поверхностного слоя немагнитной жидкостиносителя, что не позволяет приблизить условия эксперимента к натурным в реальных эксплуатационных устройствах с рабочими ферромагнитными поверхностями. Выполнение колоколообразного цилиндра — приемно- 25 го элемента из ферромагнитного материала искажает однородность распределения магнитного поля в рабочем зазоре и приводит к возникновению значительных сил одностороннего магнитного тяжения и последующему нарушению центрирования колоколооб разного цилиндра в зазоре, приводящему к снижению точности измерений, нарушению однородности сдвиговыХдеформаций в зазоре за счет перекоса к колообразного цилиндра и черезмерному агружению опор3» ных узлов, кроме того, к возникновению значительной неоднородности магнитного поля на краях колоколообразного цилиндра, приводящего к значительной неоднородности вязкости и неконтролируемым временным процессам магнитодиффузии. и перераспре- 40 делению концентрации частиц магнитной фазы в сильно неодонородном магнитном полс на края колоколообразного цилиндра.

Пустотелый цилиндрический блок 3 мо;ке1 оыть выполнен с кольцевой выточкой на 45 торце, в которую погружен колоколообразный цилиндр (ротор) 4. На рабочих цилиндрических поверхностях роторы 4 выполнено покрытие 15 из ферромагнитного материала, на рабочих поверхностях пустотелого блока

3 нанесено покрытие 16 из ферромагнитного gp материала (фиг. 6).

Колоко.гообразный цилиндр может быть выполнен в виде так называемой «сендвичевой структуры». При этом на цилиндрические поверхности колоколообразного цилиндра последовательно нанесен слой покрытия из ферромагHHTHolо 15, затем слой покрытия из немагнитного материала 17 (фиг. 7).

l5

Выполнение колоколообразного цилиндра в виде «сендвичевого» чередующегося покрытия из слоев магнитного и немагнитного материалов позволяет моделировать процессы, происходящие в реальных эксплуатационных устройствах, а изменение толщины тонкослойного ферромагнитного или немагнитного покрытия, нанесенного на цилиндрические поверхности Ko;10Koëîoáðýç!:îãо цилиндра или пустотелого олока, позволяет моделировать явление магнитной адгезии при взаимодействии ферромагнитных частиц с ферромагнитной или немагнитной поверхностью.

Техническое решение позволяет устранить влияние сил одностороннего магнитного тяжения в силу незначительной толщины покрытия в сравнении с толщиной колоколообразного цилиндра и предотвратить возможное смещение и нарушение центрирования колоколообразного цилиндра в зазоре, и вследствие этого нарушение сдвиговых деформаций в зазоре, позволяет исследовать вклад

YàãíèòGàäãåçèî!!!ни о взаимодействия, поскольку выполнение симметричного тонкостенного ферромагнитного покрытия на наружной и внутренней поверхностях колоколообразного цилиндра не создает сил одностороннего магнитного тяжеления. Выполнение тонкостенного ферромагнитного покрытия на рабочих поверхностях пустотелого цилиндрического блока позволяет моделировать процессы магнитной адгезии B ре.— альных эксплуатационны; устроиствых, где все рабочие поверхности выполнены из ферромагнитного материала. что позволяет предотвратить явление проскальзывания и срыв течения из-за образования пристенного слоя из немагнитной жидкости-носителя у поверхности пустотелого блока и позволяет повысить точность измерений вязкостных свойств за счет приближения условий эксперимента к натурным..

Формула иао6ретения

1. Измерительный узел ротационного магнитовискозиметра колокольного типа. содержащий корпус, в котором установлен статор, выполненный в виде внешнего и внутреннего полюсных наконечников, пустотелый цилиндрический блок из немагнитного материала с кольцевой выточкой на торце, в которой L зазором установлен ротор в виде колоколообразного цилиндра, образующий с полюсными наконечниками термостатирующую камеру, от.ги ающийся тем, что. с целью расширения диыпазона исследования физико-механических характеристик магнитной жидкости и повышения точности измерений за счет приближения условий эксперимента к натурным, внешний и внутренний полк)оные наконечники или по крайней мере один из них выполнены в вертикальной секущей

1436015

5 плоскости с криволинейным профилем, а на

1 ()()11 i OO t ст)lновлеll 11 н i) KLIHOII Ilbl II 110 1Юс.

). Измсри-.-с II lib)1 I зел IIo II. 1, 1)т.)ичшо)11иис.1 тем, 1то внешний и внутренний полюс11ые 11аконечники выполнены в вертикальной секу цей плоскости с гиперболическим суК111О)ЦИМСЯ ПРОФИЛЕМ. ,3. Измерительный узел 110 II. 1, отли"(cL)ои1ийг» тем, что внешний и внутре11ний полюс1 ные наконечники в вертикальнг)й секущей плоскости выполнены с профилем гиперболического седла.

4. Измерител ьный у зел по и. 1, отличающийся тем, что на поверхности колоколообразного ротора и пустотелого цилиндрического блока с кольцевой выточкой на торце выполнено покрытие из ферромагнитного м атер иал а.

i436015

Составитель В. Вощакин

Редактор Л. Зайцева Техред И. Верес Корректор О. Кравцова

Заказ 5638/43 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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