Ротационный вискозиметр

 

Изобретение относится к ротационным вискозиметрам и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой промышленности. Цель изобретения - расширение диапазона измерений путем снижения трения в опорах внутреннего цилиндра. Вискозиметр содержит установленные коаксиально неподвижный внешний и подвижный внутренний цилиндры, выполненные из диэлектрического материала. Во внутреннем цилиндре установлен стержневой магнитопровод с обмоткой, на боковой поверхности внутреннего цилиндра закреплены два ламеля, соединенные с обмоткой магнитопровода, а по оси его - полый вал, выступающий над поверхностью внутреннего цилиндра и свободно установленный на оси, закрепленной в центре днища неподвижного цилиндра. Щетки, установленные диаметрально противоположно на внутренней поверхности снаружи неподвижного цилиндра на уровне ламелей, подключены к источнику постоянного напряжения и погружены в невзаимодействующий и несмешивающийся с исследуемой средой электролит. 5 ил.

Изобретение относится к ротационным вискозиметрам и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой, автомобильной и других отраслях промышленности для контроля технологических процессов, лабораторного экспресс-контроля и научных исследований. Целью изобретения является расширение диапазона измерения путем снижения трения в опорах внутреннего цилиндра. На фиг. 1 изображено устройство для случая неполного погружения подвижного измерительного цилиндра в исследуемую среду; на фиг. 2 то же, вид сверху; на фиг. 3 кривая тока в цепи якоря электродвигателя, что тоже самое, что и ток датчика тока; на фиг. 4 вариант предлагаемого устройства для случая полного погружения подвижного измерительного цилиндра в исследуемую среду (для случая, когда удельный вес исследуемой среды меньше удельного веса электролита); на фиг. 5 то же, когда удельный вес исследуемой среды больше удельного веса электролита. На фиг. 1,4 и 5 электромагниты показаны для наглядности развернутыми на 90^o вокруг оси вискозиметра. Предлагаемый ротационный вискозиметр содержит измерительный герметичный подвижный цилиндр 1, погруженный в исследуемую среду 2, и в виде стакана измерительный неподвижный цилиндр 3, заполненный исследуемой средой 2, якорь, состоящий из катушечной обмотки 4 на стержневом магнитопроводе 5, установленной внутри подвижного 1 измерительного цилиндра по центру таким образом, что ось катушечной обмотки перпендикулярна оси подвижного 1 измерительного цилиндра, две ламели 6, закрепленные на наружной поверхности подвижного 1 измерительного цилиндра и подключенные к концам катушечной обмотки 4, выходной полый вал 7, соединяющий магнитопровод 5 якоря с крышками подвижного 1 измерительного цилиндра таким образом, что полый вал 7 выступает за плоскости крышек подвижного 1 измерительного цилиндра, ось 8, закрепленную на дне неподвижного 3 измерительного цилиндра, на которой свободно установлен полый вал 7, щетки 9, 10 и электромагниты 11 и 12, которые расположены диаметрально с зазором относительно подвижного 1 измерительного цилиндра, причем щетки 9 и 10 и ламели 6 размещены в невзаимодействующем и несмешивающемся с исследуемой средой 2 электролите 13, заполняющем неподвижный 3 измерительный цилиндр, датчик тока 14, через который щетки 9 и 10 подключены к источнику постоянного напряжения, а также балластные шайбы, узел обработки информации 16. Электромагниты 11 и 12 размещены в горизонтальной плоскости, проходящей через ось магнитопровода 5 якоря, обмотки электромагнитов 11 и 12 подключены к источнику постоянного напряжения балластные шайбы 15, массу которых определяют в зависимости от удельного веса исследуемой среды 2, свободно установлены на полом валу 7, выход датчика тока 14 соединен с входом узла обработки информации 16. Предлагаемый ротационный вискозиметр работает следующим образом. В исходном положении ось магнитопровода 5 должна иметь угол с направлением магнитного потока, создаваемого электромагнитами 11 и 12, близкий к 90^o. При подаче напряжения на электромагниты 11 и 12 и щетки 9 и 10 ток протекает от щетки 10 через электролит 13 ламель 6 обмотку 4 другую ламель 6 щетку 9. Ток, протекающий по обмотке 4, создает магнитный поток, который усиливает магнитопровод 5. При этом концы магнитопровода 5 становятся магнитными полюсами. Под действием магнитного потока электромагнитов 11 и 12 магнитопровод 5 с катушечной обмоткой 4 поворачивается вместе с подвижным 1 измерительным цилиндром в направлении, при котором в результате поворота направление магнитного потока электромагнитов 11 и 12 совпадает с направлением магнитного потока от обмотки 4 магнитопровода 5. Повернувшись в положение, при котором ось магнитопровода 5 совпадает с направлением магнитного потока электромагнитов 11 и 12 и ток по обмотке 5 не протекает, подвижный 1 измерительный цилиндр продолжает вращение по инерции. Ламели 6 при этом становятся ближе к другим относительно исходного положения щеткам 11 и 12 и ток через обмотку 4 протекает в обратном направлении, что изменяет полярность полюсов катушечной обмотки 5. Взаимодействие полюсов подвижного 1 измерительного цилиндра с магнитным потоком электромагнитов 11 и 12 обеспечивает вращение подвижного измерительного цилиндра 1 в прежнем направлении. Таким образом, изменение направления тока через обмотку 4 через каждые 180^o обеспечивает непрерывное однонаправленное вращение подвижного 1 измерительного цилиндра. При этом существуют паразитные токи утечки через электролит 13 от щеток 9 и 10, которые не проходят через обмотку 4. Однако, учитывая тот факт, что сопротивление обмотки 4 в десятки раз ниже сопротивления электролита 13, можно сделать вывод о незначительности этих токов. Кривая тока в цепи питания якоря электродвигателя вискозиметра или датчика тока 14 показана на фиг.3. Помещенный в исследуемую среду 2 подвижный измерительный цилиндр тормозится под действием вязкого сопротивления. При разной вязкости исследуемой среды 2 частота вращения подвижного 1 измерительного цилиндра будет разной. Разной будет и частота тока через датчик тока 14. Блок обработки информации 16 при соответствующей градуировке, по сигналам с датчика тока 14 выдает на своем информационном выходе данные об исследуемой среде. Блок обработки информации 16 может работать, например, либо в режиме счета импульсов за интервал времени, поступающих на его вход с датчика тока 14, либо в режиме счета импульсов высокочастотного генератора, входящего в его состав, за любой интервал изменения тока якоря, либо в режиме счета импульсов высокочастотного генератора за несколько любых равных интервалов изменения тока якоря, с последующим их усреднением. Электромагниты 11 и 12 могут быть подключены параллельно к источнику питания, а могут быть соединены последовательно и подключены к источнику питания. В качестве источника питания следует использовать стабилизированный источник питания.

Формула изобретения

Ротационный вискозиметр, содержащий коаксиально расположенные неподвижно установленный внешний цилиндр, внутренний цилиндр, установленный на валу с возможностью вращения путем электромагнитного возбуждения, и систему регистрации угла поворота внутреннего цилиндра, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений путем снижения трения в опорах внутреннего цилиндра, он дополнительно содержит электропроводящие щетки, два электромагнита, оси которых взаимно перпендикулярны, стержневой магнитопровод с обмоткой, две ломели и ось, цилиндры выполнены из диэлектрического материала, причем внутренний цилиндр выполнен герметичным, внутри него установлен стержневой магнитопровод с обмоткой, ось магнитопровода перпендикулярна оси цилиндра, на боковой поверхности внутреннего цилиндра закреплены две ламели, соединенные с обмоткой магнитопровода, а по его оси полый вал с установленными на нем шайбами и выступающий над поверхностью внутреннего цилиндра и свободно установленный на оси, закрепленной в центре днища неподвижного цилиндра, щетки установлены диаметрально противоположно на внутренней поверхности неподвижного цилиндра на уровне ламелей, а электромагниты диаметрально противоположно снаружи неподвижного цилиндра на уровне стержневого магнитопровода, при этом щетки подключены к источнику постоянного напряжения через датчик тока, соединенный с узлом обработки информации и погружены в невзаимодействующий и несмешивающийся с исследуемой средой электролит.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5