Ротационный вискозиметр

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ 890148

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф.

4 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 25.12 79 (21) 2859863/18-25 с присоединением заявки № (23) П риоритет— (5 I j NL. Кл.

3Ъаударственный комктет

СССР

С 01 И 11/14

О"убликовано 15.12.81, Бюллетень №46

Дата опубликования описания 15. 12. 81 ао делам кзабретенкй и вткрыткй (53) УДК532. 137 (088,8) Ю. Д. Барков, С. В. Исаев, С. A. Камене

Б. 3. Кашевский и В. Е. Фертман (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Ордена Трудового Красного Знамени инстит и массообмена им. А. В. Лыкова (54) РОТАЦИОННЪ|й ВИСКОЗИИЕТР

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения вязкости намагничивающихся жидкостей в магнитном поле.

Известны ротационные вискозиметры, состоящие из корпуса и двух коаксиаJlbHblx цилиндров, между которыми находится исследуемая жидкость. Приводя во вращение один из цилиндров и измеряя вращающий момент, создава1о емый на втором цилиндре, определяют вязкость испытуемой жидкости(1) и(21., Однако описанные устройства не позволяют измерять вязкость намагничивающихся жидкостей и суспензий в

15 магнитном поле, а так же производить автоматическую непрерывную запись показаний, Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ротаго ционный вискозиметр, состоящий из статора, ротора, содержащего экран с прямоугольными щелями, устройства дпя сообщения ротору крутящего момента, устройства для измерения скорости вращения ротора, укрепленного на роторе фотоприемника и источника освещения, в котором для расширения диапазона измерений, фотоприемник выполнен с протяженной чувствительной площадкой, непосредственно на ко" торой установлена неподвижная маска,. выполненная так, что ее меньшая сторона параллельна оси вращения ротора, а ширина щелей сделана равной межщелевому расстоянию. Фотоприемник имеет возможность радиального перемещения относительно источника света.

Это улучшает эксплуатационные характеристики вискозиметра(3).

Однако этот вискозиметр не позволяет производить измерение вязкости в магнитном поле, а также вести автоматическую регистрацию результатов.

Даже если поместить описанный виско- зиметр в постоянное магнитное поле, то кроме того, что ферр магнитные части его будут искажать поле, невоз89 можно получить магнитное поле во всех точках, перпендикулярное сдвиговому потоку. На некоторых участках оно будет перпендикулярно, а на некоторых— тангенциально по отношению к сдвиговому потоку, т.е. измерения не будут корректны.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и автоматизация измерений ротационного висКоэиметра.

Указанная цель достигается тем, что статор вискоэиметра выполнен в виде цилиндрического магнитопровода с полюсными наконечниками, внутри которого установлена соленоидальная катушка и термостатирующая камера.

На чертеже изображен предлагаемый ротационный вискозиметр, общий вид.

Ротационный вискозиметр имеет корпус 1, представляющий собой цилиндрический магнитопровод, изготовленный иэ магнитомягкого материала, внутренний 2 и внешний 3 съемные полюсные наконечники. Меняя диаметр полюсных наконечников можно изменять величину рабочего зазора 4, заполняемого исследуемой жидкостью 5. В корпусе вискозиметра впрессованы подшипники

6, в которых свободно может вращаться ось 7 ротора. На оси укреплен ро тор 8 вискозиметра, представляющий собой полый цилиндр иэ диэлектричес.кого немагнитного материала, Боковая стенка цилиндра может свободно, беэ трения вращаться в зазоре 4 корпуса вискозиметра. На этой же оси закреплен диск 9 с щелевым отверстием 10. Ось 7 ротора. соединена с осью

11 приводного электродвигателя 12 тор-. сионом t3, который может представлять иэ себя пружину, упругий стержень и т.д. На оси 11 приводного электродвигателя укреплен диск 14 с щелевым отверстием 15 аналогичный диску 9. Соосно с осью приводного электродвигателя установлен диск 16, он при вращении оси приводного элект" родвигателя неподвижен, но может перемещаться вокруг оси, На диске зак. реплен фотоприемник lj с затемняющим цилиндром и стрелка 18, перемещающаяся при вращении диска 16 по лимбу, занесенному на диске 19, закрепленному неподвижно. На штанге 20 . монтируется приводной электродвигатель 12, источник света 21 с фокуси0148

S l0

t5

4 рующей системой, а также неподвижный фотоприемник 22, идентичный фотоприемнику 17. Штанга закреплена на массивной подставке 23, на этой подставке закреплен и корпус 1 вискозиметра на амортизирующей прокладке 24.

Внутри корпуса вискоэиметра расположена соленоидальная катушка 25, создающая магнитный поток в рабочем зазоре. Катушка изолирована от рабочего зазора слоем термоизолятора 26 и рубашкой термостатирования 27. В стенки рабочего зазора зачеканены термопары 28, служащие для контроля температуры и ее однородности в зазоре.

Автоматическая регистрация вязкости производится посредством элект-гронной схемы, состоящей из фотоприемников 17 и 22, формирователей 29, триггера 30, генератора 31, счетчика 32, цифро-аналогового преобразователя 33, регистрирующего самопишущего прибора 34, блока питания 35, схемы совпадения 36 и цифрового регистратора 37.

Ротационный вискозиметр работает следующим образом.

Зазор 4 заполняется исследуемой намагничивающейся жидкостью 5. В рубашку термостатирования 27 подается вода из термостата и устанавливается необходимый тепловой режим, контролируется с помощью термопар

28. Источником питания 35 устанавливается необходимая напряженность магнитного поля в рабочем зазоре.

Регулируя скорость вращения электродвигателя 12, устанавливают необходимую скорость сдвига в рабочем зазоре

4. Из-за вязкого сопротивления среды 5 вращение ротора 8 .вискоэиметра тормозится и диск 9, жестко связанный с ротором 8, начинает отставать по фазе от диска 14, жестко связанного с осью ll приводного электродвигателя 12. Возникший крутящий момент закручивает торсион 13, причем величина измеряемой вязкости f}potlop циональна степени закручивания торсиона или, что тоже самое, сдвигу фазы между щелями 10 и 15 дисков 9, 14..

Величина сдвига фазы между отверстиями измеряется следующим образом.

Разовое измерение вязкости. При вращении дисков 9, 14 луч источника света 21 через щели 10, 15 в дисках

9, 14 погадает на фотоприемники 17;

890148

22, которые при этом вырабатывают ными равномерно по периметру диска. электрические импульсы. Импульсы нор- Фотоприемники в этом случае нужно мируются формирователями 29(например, подключить в общую схему через свои ждущий блокинг генератор или любой формирователи по описанному принциодновибратор) и поступают на схему ю пу. совпадений 36. При отсутствии вязко- Для измерения диапазона измеряего трения (т.е ° когда жидкости в за- мых вязкостей предназначен сменный зоре нет) вращением диска 16 уста- торсион 13. Соответствующим электринавливают 0 прибора (учитывающий ческим переключением одного из фототрение. в опорах ротора, сопротивле- 1О приемников на вход электронного счетние воздуха и т. д.) так, чтобы при чика 32 измеряют частоту вращения работе вискозиметра щели 10, 15 син- ротора. Предлагаемое устройство позфазно проходили через луч источни- воляет автоматически оперативно иэка 21. мерять вязкость намагничивающихся

Далее заливают испытываемую жид--- 15 жидкостей в поперечном однородном кость, включают приводной электродви". магнитном поле при различных скоросгатель, из-за вязкого трения ротора тях сдвиговых потоков и различных

8 диск 9 отстает по фазе от диска температурах измеряемой среды.

14. Медленно вращая диск 16 с зак- Ротационный вискозиметр компактен репленным на нем фотоприемником 17 20 и не требует специального электропо направлению вращения вала электРо- магнита, он позволяет измерять такдвигателя компенсируют возникшую раз- же вязкость обычных (немагнитных) ность фаз. 0 том, что разность фаз жидкостей. Устройство автоматической скомпенсирована судят по срабатыва- регистрации позволяет производить нию схемы совпадений 36 или контроли- и непрерывную запись значений вязкосруют этот процесс по осциллографу. ти, а в случае необходимости вискоИзмеренный угол сдвига зафиксирует- зиметр может быть включен в автомася стрелкой 18 на лимбе 19. Заранее тизированную систему. Варьируя разпротарировав вискозиметр по образ- меры полюсных наконечников, можно цовым жидкостям и составив таблицы зо изменять величину рабочего зазора зависимости углов сдвига фаз от вяз- и производить исследования, связанкости, нетрудно найти по этим табли- ные со структурообразованием в магцам измеряемую вязкость. нитных суспензиях и намагничивающихАвтоматическое измерение вязкости ся жидкостях под воздействием магнитначинают с момента, когда между ще- 3g ных полей. Устройство позволяет про.лями 10 и 15 из-за вязкого трения изводить измерения и в переменном возникает разность фаз. Первый им- магнитном поле, что осуществляется лульс поступивший с фотоприемника соответствующим питанием соленои17 нормируется формирователем 29, дальной катушки. формирователь запускает триггер 3о 4в Форму о м ла изобретения

Ротационный вискозиметр, состояВторой импульс, поступивший спустя ий из статора, ротора, привода и некоторое время с фотоприемника 22 щ измерительного устройства, о.т л ичерез формирователь 29 запирает тригч а ю шийся тем, что, с целью

rep 30. Импульс, равный по длительасши ения функциональных возможносности времени между поступлением пер- 4 р р тей, статор вискозиметра выполнен в вого и второго импульсов с фотопри- те топровода ви е цилиндрического магнитопровод емников включает на это время счет- в д ц д

Э полюсными наконечниками, внутри чик 32 на счетный вход которого по- с полю

1 которого установлена соленоидная ступают импульсы с опорного стабиликатушка и термостатирующая камера. зированного генератора 31; Далее поИсточники информации, казания счетчика или. регистрируютэ спертизе и инятые во внимание при экспе ся в цифровом виде цифровым регистра- Р

1. Авторское свидетельство СССР тором 37, или преобразованные цифроN 670855, кл. G кл. 6 01 N 11/14, 1977. аналоговым преобразователем 33, пос2. Авторское свидетельство СССР тупают на аналоговый самопишущий ре- . Авторское свидет гистратор 3 . ду

34. Сле ет отметить, что У 672543, кл. G язко- 3. Авторское свидетельство СССР для увеличения частоты замеров вязкости, можно установить несколько дисН 670854, кл. G

° 01 М 11/00, 1976

) ков с фотоприемниками, расположен- (прототип

890148

Редактор С. Запесочный

Заказ 10954/66 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретение и открытий

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

И

Составитель В. Алексеев

Техред Т, 1аточка Корректор Г. Решетник

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