Колебательный вискозиметр

 

ОП ИСЛНИ Е )8 05

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.12.78 (21) 2703177/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (51) M. Кл.з

6 01 N 11/16

Государствеииый комитет (53) УДК 532.137 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Б. А. Нартов, В. С. Андреев и Г. П. Сидоров

Научно-исследовательский технохимический институт бытового обслуживания и г .

I Ъ

f (54) КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ ВИСКОЗИМЕТ

Изобретение относится к области электрических измерений неэлектрических величин и предназначено для использования в технологическом оборудовании по ремонту бытовой техники, а также для контроля некоторых химико-технологических процессов.

Предлагаемый колебательный вискозиметр является прибором для оценки вязкости жидких и упруговязких сред и по свое- )p му принципу деиствия относится к группе приборов, у которых время перемещения в среде подвижного элемента — зонда или период его колебаний при фиксированном уровне вынуждающего усилия однозначно 15 зависит от вязких свойств среды. В приборах могут быть применены различные элементы, например, пневматические и электрические.

Известен колебательный визкозиметр, выполненный полностью на пневматических элементах (1). В этом вискозиметре измерительный преобразователь имеет зонд, прикрепленный одним концом к гибкой мембране, а другим — опущенный в измеряемую среду. Возбуждение колебаний производится с использованием сильфонов.

Недостатком этого вискозиметра является сложность практической реализации прибора и его наладка. 30

Известен также колебательный вискозиметр, в котором пневматические элементы заменены электромеханическими (2).

Недостатком этого вискозиметра является использование электромеханических преобразователей в цепи обратной связи, в которых сигнал пропорционален скорости перемещения подвижных элементов, что не позволяет конструировать приборы с низкими скоростями перемещения подвижных элементов, т. е. предназначенных для измерения больших вязкостей.

Наиболее близким к изобретению является устройство, в котором происходят релаксационные колебания электромагнитов, управляемых схемой на транзисторах, которые переключаются по базовым цепям с помощью герконов (герметизированных механических контактов), фиксирующих крайние положения перемещающегося зонда, снабженного постоянным магнитом (3). Выходной сигнал, несущий информацию о вязкости, подается на вход частотомера.

Недостатком этого прибора является использование герконов, которые по своей сути представляют собой механические контакты, управляемые магнитным полем, что снижает надежность вискозиметра, как и применение другого контактного элемента. Необходимость постоянных M агнитов

811105 для управления герконами приводит, с одной стороны, к утяжелению (дополнительному механическому нагружению) подвижного элемента, а с другой — значительно усложняет процесс регулировки системы, так как перемещение зонда происходит с небольшой амплитудой, а для срабатывания герконов требуется большой перепад уровня магнитного потока. Кроме того, усилие, создающее колебания, и усилие, переключающее герконы, имеют одну и ту же природу — магнитную, что усложняет решение вопроса об экранировании цепи управления.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности и точности измерения.

Для достпже ия этой цели вибратор с зондом укреплен па двух элементах, выполненных из электропроводного эластомера с наполнением из мелкодисперсного металлического порошка, электрически связанных со схемой управления электромагнитом.

Кроме того, электромагнит возбуждения содержит трп одноименных полюса, причем крайние имеют обмотки возбуждения, а средний выполнен из намагниченного магнитотвердого материала.

На фиг. 1 изображен предлагаемый вискозиметр; на фиг. 2 — узел крепления вибратора с зондом; на фиг. 3 — электрическая схема замещения вискозиметра, поясняющая его принцип действия.

Колебательный вискозиметр представляет собой релаксационный генератор, времязадающим элементом которого является впоратор 1 с апериодическпм зондом 2, свободный конец которого погружается в исследуемую среду 3. Генератор собран по ключевой схеме на транзисторах Т, и Т, нагрузками которых являются возбуждающие преобразователи 4 и 5 — катушки инду ктивпости, размещенные на сердечнике электромагнита б, поляризованного постоянным магнитом 7. Наличие постоянного магнита улучшает энергетические показатели процесса формирования усилия в зазоре.

Управляют работой транзисторов управляющие преобразователи 8 и 9, представляющие собой элементы конструкции, выполненные из электропроводного эластомера.

Эластомеры находятся в узле крепления вибратора с якорями, расположенными с зазорами у полюсов электромагнита, и служат также эластичными соединениями подвижного элемента вибратора с неподвижным основанием 10. Питание вискозиметра осуществляется от источника постоянного напряжения 11. Период колебания или частоту регистрирует измеритель периода колебаний или частотомер 12.

Корпус вибратора из магнитомягкого магериала представляет собой полый цилиндр

1О

15 о

25 зо

Зд

4

13 с закрепленными на внешней поверхности двумя якорями 14 и 15 электромагнита и с внутренними выступами 1б и 17. Перпендикулярно якорям к корпусу вибратора закреплен консольно зонд 2. Неподвижное основание узла состоит из двух частей 18 и

19, изолированных одна относительно другой с помощью перегородки 20. Крепление неподвижного узла в датчике вязкости производится с помощью винта 21 с насаженной на него шайбой 22 из изолирующего материала. Пространство между внутренними выступами вибратора 1б и 17 и выступами 23 и 24 неподвижного основания заливается эластомером, который после отвердевания и соответствующей обработки образует эластичный элемент крепления, соединяющий подвижное основание вибратора с неподвижи креплением, одновременно формируя тензорезистивные элементы цепи обратной связи. Лаковые изоляционные покрытия 25 и 2б позволяют сформировать тензорезисторы с необходимой площадью прилегания к металлическим токоведущим частям, т. е. с заданной начальной величиной электрического сопротивления.

Тензорезистор 8, имеющий сопротивление

Rz, совместно с резистором RI образует делитель напряжения, питающий базовую цепь транзистора Т, с эквивалентом нагрузки Z4. Аналогичное назначение элементов схемы Rg, Rg u Zg.

Работа вискозиметра происходит следующим образом.

Транзисторы Т, и Т>, выполняя роль управляющих резисторов, изменяют ток в обмотках 4 и 5, формирующих усилия на якорях 14 и 15 вибраторов. В зависимости от того, в какой из обмоток ток больше, происходит прптягивание соответствующего якоря к полюсу электромагнита с этой обмоткой, и происходит угловое перемещение зонда. Если, например, произошло притягпвание якоря 14 к полюсу электромагнита с обмоткой 4, то зонд совершит угловое перемещение вправо. Одновременно тензорезистор 8 растянется, а 9 — сожмется.

Следовательно, сопротивление Rz увеличится, à Rg — уменьшится, что приведет к уменьшению тока транзистора Т и увеличению тока транзистора Т>. Указанное повлечет за собой увеличение тока, проходящего по обмотке 5, что вызовет увеличение усилия в зазоре между левой половиной электромагнита с обмоткой 5 и якорем 15 и уменьшение усилия в зазоре другой симметричной половины электромагнита.

Вследствие этого вибратор займет другое угловое положение и т. д., т. е. схема будет находиться в состоянии непрерывных колебаний, тем самым приводя в колебательное движение зонда, свободным концом погруженный в исследуемую среду.

811105

Период (частота) колебаний зонда зависит как от конструктивных и электрических параметров, так и от коэффициента демпфирования (вязкости) исследуемой среды. Измеритель периода колебаний 12 отградуирован в единицах вязкости, что позволяет вести непосредственный отсчет измеряемой величины по шкале прибора.

Предлагаемый вискозиметр отличается наличием тензорезисторов из элсктропроводного эластомера в цепи о.,рагной связи, изменяющих свое сопротивление в такт с колебаниями вибратора таким образом, что эти изменения имеют противофазный характер. Эти же тензорезисторы используются и как элементы эластичного соединения (подвески) подвижной и неподвижной частей узла крепления вибратора.

Ввиду простоты предлагаемый колебательный вискозпмстр найдет применение в технологическом оборудовании, обеспечивающем высококачественный ремонт бытовой техники и при проведении научно-исследовательских работ как элемент экспериментальных установок.

Формула изобретения

1. Колебательный вискозиметр, содержащий электромагнит возбуждения колебаний вибратора с зондом, электрическую схему управления электромагнитом, узел крепления вибратора, регистратор выходного сигнала и блок питания, отличающийся

5 тем, что, с целью повышения надежности и точности измерения, вибратор с зондом укреплен на двух элементах, выполненных из электропроводного эластомера с наполнением пз мелкодисперсного металлического

10 порошка, электрически связанных со схемой управления электромагнитом.

2. Вискозиметр по п. 1, отл и ч а ю щи йс я тем, что электромагнит возбуждения содержит три одноименных полюса, причем

15 крайние имеют обмотки возбуждения, а средний выполнен из намагниченного магнитотвердого материала.

Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 314118, кл. G 01Х 11114, 1970.

ы 2. Авторское свидетельство СССР

¹ 369468, кл. G OIX 11/16, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 284422, кл. G 01N 11/16, 1969 (прототип) .

Редактор Е, Абрамова

Составитель В. Филатова

Техред О. Павлова

Корректоры: О. Тюрина и А. Степанова

Заказ 368/10 Изд. № 184 ТираМ 915 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2