Вискозиметр

 

ОПИСАпИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Сове;скнх

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву.— (22) Заявлено 30. 03. 79 (21) 2744718/18-25 с прксоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 150281Бюллетень № б

Дата опубликования описания 17 ° 02. 81 (51)М К 3

G 01 И 11/16

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 548. ъ137(088.8) (72) Авторы изобретения

Ю.A. Нартов, Г.П. Сидоров, В.С. Андре

В.П. Корягин и И.М. Скворцов

Научно-исследовательский технологическ бытовогб обслуживания

%x Wg g 13 ин@@д (71) Заявитель (54) ВИСКОЗИМЕТР

Наличие в схеме вискозиметра герконов, которые по существу являются механическими контактами, уменьшают надежность устройства, а наличие в схеме сверхнизкочастотного частомера или измерителя периода колебаний приводит к необходимости записывать сигнал на самопишущий прибор с последующей расшифровкой. данных.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является вискозиметр, в котором датчик с зондом выполнен B виде механотронного преобразователя усилия. Устройство имеет блок питания механотрона, систему возбуждения в виде электромагнита; питаемого от генератора низкочастотных колебаний и индикатора выходного сигнала, в качестве которого используется милливольтметр, в том числе и самопишущий. Информацию о величине вязкости среды несет амплитуда колебаний свободного конца зонда, преобразованная механотроном в электрический выходной сигнал (21.

Устройство обладает неко -орой частотой механического резонанса, изменяющейся под воздействием среды, что приводит к появлению доголнительИзобретение относится к. приборам для измерения вязкости жидких сред, у которых амплитуда перемеще. ния подвижного элемента, погруженного в исследуемую жидкость и возбужда« емого строго фиксированным уровнем переменной во времени силы, зависит от вязкости среды, уменьшаясь с ее увеличением. При этом, чем больше вязкость среды, тем с меньшей частотой необходимо перемещать подвижный элемент, что привело к созданию инфранизкочастотных вискозиметров.

Известен колебательный вискозиметр, содержащий апериодический зонд, один конец которого закреплен, а свободный опущен в исследуемую среду. Перемещение свободного конца 20 зонда осуществляется с помощью электромагнитов, управляемых транзисторной схемой. Сигнал управления снимается с герконов (герметических магнитоуправляемых контактов), фиксирующих крайние положения колеблющегося зонда. На выходе вискозиметра имеется прибор, фиксирующий период колебаний зонда, что позволяет однозначно иметь информацию о вязкости среды (1)30 и11 805122

805122

М и и погрешности. Схему возбуждения колебаний свободного конца зонда затрудняет формирование колебаний с ин-франизкими частотами ввиду сложности генерирующего устройства, а применяемый на выходе милливольтметр не позволяет производить индикацию этих колебаний. Использование самопишущего прибора для работы в инфранизкочастотной области лишает вискоэиметр оперативности. Использование механотрона, работающего в колебательном режиме до некоторой степени снижает надежность устройства.

Цель изобретения — создание вискозиметра, способного работать в области инфранизких частот, простого в реализации, с повышенной надежностью и точностью измерений, позволяющего получение на выходе аналогового сигнала, несущего информацию о вязкости исследуемой среды, который 20 может быть отсчитан непосредственно по шкаяе старелочногО прибора.

На фиг. 1 дана схема предлагаемого вискозиметра; на фиг. 2 — графические данные, снятые на приборах. 2

В предлагаемом приборе источником механической энергии. служит электродвигатель 1, вал которого соединен с редуктором 2, нагруженным кривошипно-шатунным механизмом 3 для превраг щения вращательного движения в возвратно-поступательное. Вискозиметр имеет два совершенно идентичных по

-конструкции датчика, помещаемые в исследуемую среду 4. Датчики имеют цилиндрические корпуса 5 и 6 из немагнитного материала с пазами, обес" печивающими свободный доступ исследуемой жидкости в их внутреннюю полость. Внутри корпусов жестко закреплены постоянные магниты 7 и 8. 4О

С некоторьж зазором от полюсов этих магнитов размещены подвижные магниты 9 и 10, обращенные одноименными полюсами в сторону полюсов неподвижных магнитов 7 и 8 соответственно т.е. образуется магнитная пружина, отталкивающая подвижный магнит от неподвижного. Подвижные магниты 9 и 10 со стороны противоположного полюса соприкасаются с толкателями

11 и 12, возвратно-поступательное движение которым сообщают шатуннокривошинные механизмы 3 и 13.

В каждом из двух датчиков изменение положения подвижных элементов постоянных магнитов 9 и 10 фиксируют соответственно, механотроны 14 и

15, механически соединенные с ними с помснуью рычажных механизмов 16.

В цепь анода механотрона 14 и в цепь катода механотрона 15 включены со- Щ ставные фотоуправляемые резисторы 17 и 18, состоящие из светодиодов 19 и 20 и фоторезисторов 21 и 22. Интенсивность свечения светодиодов зависит от,протекающего по ним тока, а величина электрического сопротивления фотореэисторов тем меньше, чем больше свечение светодиодов.

На выходе схемы, который расположен между точкой (А„) механотрона

14 и точкой (K2) механотрона 15, включен измерительный механизм магнитоэлектрической системы 23 со шкалой; отградуированной в единицах вязкости. Питание измерительной схемы производится постоянным током от источника ЭДС.

Работа вискозиметра происходит следующим образом.

При подключении электродвигателя 1 к источнику-питания, выход. редуктора 2 начинает воздействовать на кривошипно-шатунные механизмы

3 и 13 таким образом, что механизм

3 освобождает постоянный магнит

9 от своего воздействия, а механизм

13, преодолевая сопротивление среды и полей магнитом 8 и 10, передвигает подвижный магнит 10 в сторону неподвижного 8. Другой подвижный магнит 9 под воздействием полюса магнита 7 начинает перемещаться в сторону увеличения зазора между магнитами 7 и 9. В связи с тем, что существует вязкое сопротивление контролируемой среды перемещение магнита 9 отстает от перемещения толкателя 11 тем. больше, .чем больше вязкость среды 4. Перемещение подвижных магнитов фиксируется механотронами 14 и 15 с помощью рычажных механизмов 16, причем .механотрон 14 увеличивает расстояние ,анод-катод, а механотрон 15 умень-. шает это расстояние. При повороте выходного диска редуктора 2 на 90 о относительно начального положения (фиг. 1), расстояния анод-катод у обоих механотронов становятся одинаковыми. А это, приводит к равенству токов в цепях.механотронов.

Следовательно, свечение светодиодов

19 и 20 одинаково и фоторезисторы

21 и 22 с шуитирующим.их линейными резисторами равны по своему сопротивлению, Такое состояние цепи, характеризующееся минимумом сопротивления, наступает два раза за один оборот вала редуктора и в момент времени, когда суммарный сигнал с механотронов имеет максимальное значение.

Процесс формирования выходного сигнала вискозиметра иллюстрирует фиг. 2, где показано семейство вольтамперных характеристик механотронов (а) с нанесенной на них нагруэочной характеристикой в виде вольтамперной,характеристики светодиода.

Вазовой точкой на этих характеристиках является точка (А). На фиг. 2б кривая 0щ соответствует изменению напряжения на мехонотроне 14, а

Ll — на механотроне 15. Суммарная

805122 кривая выходного сигнала имеет оги-. бающую U „ +U< .Огибающая имеет мак2 симумы в точках пересечения кривых

U è 0щ . На этих же уровнях имеет максимумй и кривая U<, формируемая составными фотоуправляемыми резисторами, однако, режим питания цепи 5 с фоторезисторами таков, что кривая сигнала компенсации U имеет миниХ мумы в точках максимума основного сигнала U +0 . Поэтому выходной сигнал U,„ формируется как разность И) 1 сигнала с датчиков, имеющего огибающую U „ +О„, и сигнала компенсации 0, Если вязкость среды возрастает, то подвижные магниты при освобождении.их от воздействня тол- Я кателей приходят до очередной встречи с этими толкателями меньший дуть, что сократит путь движения и рабочей точки на характеристиках механотронов, например, до уровня А-Б (фиг.2в)20 уровня А-A (фиг. 2г)и т.д. Максимальный выходной сигнал получается при работе вискозиметра на воздухе. Контрольная метка (К.М.) на шкале измерительного механизма 23 наносится при работе вискозиметра на воздухе и соответствует максимальному току отклонения стрелки прибора. Следовательно, в вискозиметре величина выходного сигнала зависит от вязкости контролируемой среды, что фиксируется 30 стрелочным измерительным механизмом магнитоэлектрической системы (микроамперметром).

Таким образом, предлагаемый вискозиметр отличается от известных при- 35 менением цепей из постоянных магнитов, которые создают возвратное уси- лие, действующее на подвижные элементы строго постоянного уровня, а также схемой включения механотронов в сочетании с составными фотоуправляемыми резисторами, участвующими в создании выходного сигнала, что упрощает конструкцию датчика вискозиметра при работе на инфракрасных часто" . тах воздействующего усилия, увеличивает его надежность и упрощает процесс формирования выходного сигнала со сколь угодно малой частотой, пригодного для реализации на стрелочном гриборе магнитоэлектричской системы, стрелка которого всегда указывает только величину амплитуды отклонения чувствительного элемента датчика, пропорциональную измеряемой вязкости, а не следует за медленно изменяющимся по величине во времени сигналом.

Формула изобретения

1. Вискозиметр, содержащий электродвигатель с редуктором, кривошипно-шатунный механизм и колебательный:чувствительный элемент, расположенный в корпусе, механотроны и стрелочный индикатор выходного.напряжения, отградуированный в единицах вязкости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности измерений при инфранизкочастотных колебаниях чую-< ствительного элемента, колебательными чувствительный элемент выполнен в виде двух пар постоянных магнитов, противолежащие торцы одной из пар соединены с механическими толкателями, а другие ".îðöû этой пари расположены напротив одноименных полюсов другой пары магнитов, неподвижно закрепленных в корпусе.

2. Вискозиметр по п. 1Д о т л ич а ю шийся тем, что каждый из подвижных постоянных магнитов механически соединен со своим механотроном, анод одного из которых и катод другого нагружены светодиодами составных фотоуправляемых резисторов и соединены со стрелочным измерительным прибором, а другие два электрода подключены к резистору, питаемому через последовательно соединенные фоторезисторы составных фотоуп-. равляемых резисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 284422, кл. G 01 и 11/16, 1970.

2, Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2487849, кл. G 01 N 11/16, 1977 (прототип).

805122

° let и

Ф

+ (/

t цциИПИ Заказ 10869/64

Тираж 918 Подписное

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