Ротационный вискозиметр

Ротационный вискозиметр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОЛ ИСАНКЕ

ЙЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 52587у (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3aявлено11 05 75 (21) 2132107/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано25.08.76.бюллетень № З1 (51} И. Кл

0 01 N 11/14

Гасударственный номнтет

GoeeIe Мнннстроа СССР по делам нзооретеннй н отнрытнй (53) УДК 548.137 (088.8) (45) Дата опубликования описания 08.12,76 (72) Авторы изобретения

В, М. Гарин, К. Т. Ляхонов, Ш. С. Махмудчин, В. Б. Сташков и П. В. Шумейко (71) Заявитель (54) РОТАЦИОННЫИ ВИСКОЗИМЕТР

Изобретение относится к приборам для измерения реологических характеристик дисперсных материалов.

Известен ротационный вискозиметр, содержаший коаксиальные цилиндры, один из которых соединен с приводным двигателем, а другой — измерительный цилиндр — с устройством для измерения момента, выполненным в виде динамометра. Недостатком данного устройства является низкая точность 1О измерений за счет жесткого динамометра.

Известен прибор, в котором в качестве измерителя момента используют силоизмеритель сельсинного типа. Однако и он не

;позволяет достичь достаточной точности при 15 широком диапазоне измеряемых величин.

Наиболее близким техническим решением является прибор, содержащий коаксиальные цилиндры, приводной двигатель и измеритель, моментов. Прикладываемый момент уравно- 20 вешивается посредством противодействующего момента вращения, создаваемого компенсирующим или балансирующим механизмом.

Величина противодейстуюшего момента является мерой вязкости исследуемого вещества.Ж

В качестве балансируюшего механизма применяются злектромагнитные катушки, которые уравновешивают момент на измери:тельном сосуде путем автоматического изменения тока по сигналам от оптической .измерительной угловой системы.

Ограниченность по диапазону измерения а (измеряемые моменты не превышают 10

-с

110 дин/см, что соответствует малым ,значениям вязкости - до нескольких пз), связана с применением в данном устройся

t ве "мягкого" динамометра — электромагнит ной компенсирующей системы с .оптической. системой слежения, которая имеет ограни-, ченные возможности в компенсации измеря емого момента.

Целью изобретения является расцирение диапазона и повышение точности измерения.

Это достигается тем, что в качестве ди намометра применен двухстепенный д.ироскоп, имеющий высокую чувствительность к изменению внешних моментов и состояший из ги ромотора, устачовленного в корпусе, и датчика угла, расположенного иа выходной оси гироскопа, усилительного устройства с широ525871 ким диапазоном изменения коэффициента усиления и комценсируюшего электродвигателя с редуктором.

Корпус двухстепенного гироскопа жестко связан с измерительным цилиндром, ко-торый имеет механическую связь через ред ктор с компенсируюшим электродвигатеJ лем. Компенсирующий электродвигатель че=. .вез усилительное устроиство электрически связан с датчиком угла, статор которого жестко связан с корпусом гироскопа, а ротор датчика угла установлен на выходной оси гироскопа.

Такая конструкция позволяет совместить

/ Fl ь едином ус;ройстве достоинства мягкого д.: намометра (за счет применения высокочу-вствительного двухстепенного гироскопа) и "жесткого" динамометра (за счет применения усилителя с широким диапазоном изменения коэффициента усиления и компенсируюшего электродвигателя}.

На фиг. 1 изображено устройство, обший вид; на фиг. 2 — кинематическая схема дина мо метра.

Ротационный вискозиметр состоит из измерительного цилиндра l, который жестко связан с валом 2, у-становленным посредством подшипников 3 и 4 в муфте 5. На валу 2 расположена шестерня 6 для механической связи с компенсируюшим электродвигателем 7.

Кроме того, вал при помоши муфты 8 жестко связан с двухстепенным гироскопом

9. Муфта 5 и компенсируюший электродвигатель 7 закреплены на плите 10, установленной на подставке l l, которая снабжена четырьмя установочными винтами 12 для установки устройства горизонтально rro уроаню.

Плита 10 связана при помоши стоек 4О

13 с плитой 14, Соосно с измерительным цилиндром 1 установлен измерительный элемент 15. Вал 16 жестко связан с измерительным элементом 15 и посредством подшипников 17 и 18 закреплен в муфте 19. ц

На валу 16 установлены шестерни 20 и 21 для передачи крутяшего момента от основного электродвигателя 22 к измерительному элементу 15.

Муфта 19 укреплена на плите 14, к ко- я торой прикреплен посредством стойки 23 и стакана 24 электродвигатель 22. На стойках 13 имеются регулировочные гайки

25 для установки соосности измерительного элемента 15 и измерительного цилиндра 55

Прибор работает следующим образом.

В зазор между измерительным элементом

3 5 и измерительным цилиндром 1 залива- щ ется определенное количество исследуемого вешестьа.

Измерительный элемент 15 приводится во врашение при помоши основного электродвигателя 22, скорость этого врашения может варьироватьсч ступенчато (сменои зацепления шестерен 20 и 21) и плавно (путем изменения напряжения питания электродвигателя 22)

Момент вращения от измерительного элемента 15 за счет наличия сил вязкости в исследуемом вешестве передается к изме". рительному цилиндру 1 и представляет собой меру вязкости ьешества. Л.алее момент врашения от измерительного цилшидра 1 через ьал 2 передается-к корпусу 26 двухстепенного гироскопа 9,.

Корпус 26 двухстепенного гир скопа жестко установлен на вану 2 так, что в, одпая ось g гироскопа совгадает с осью вра— шения А. измерительного цилиндра 1. Выходной осью чинамометра ь. яется ссь X ги=роскопа, относительно которой установлен датчик угла 27, состояший из ротора и сга=тоюа. Статор датчика угла жестко устаноьлен на корпусе 26, а ротор — на оси у, и имеет возможность врашаться относительно статора. Ротор датчика угла злектричесю связан через усилительное устройство 28 с компенсируюшим электродвигателем 7, работаюшим в заторможенном режиме. Двига:— тель 7 механически связан åpeà шестерни

6 с вертикальной осью измерительного цилиндра 1, При подаче питания на гиромотор гироскопа ротор 29 последнего начинает врашаться с большой угловой скоростью. Вектор Н направленный по оси Ь гироскопа, близок по величине к вектору главного момента количества. движения ротора. Ь первоначальный момент измерительный цилчндр 1 и гироскоп находятся в покое.

В какой-то моь ент времени начинается врашение измерительного элемента 15 с угловой скоростьюЮ . = счет вязкости исследуемого вещества относительно вертикальной оси d возникает момент МВ, являюшийся функцией вязкости и угловой скорос-.ти ж .

При ш = C0n st

Мв = (r(j (1) где q — вязкость исследуемого вешест-.ва.

Момент Мв передается на гироскоп, вызывая его процессию вокруг выходной осВ

Хс угловой скоростьюу . Благодаря процессии гироскопа возникает гироскопический момент Мгу Ц „, стремяшийся совместить вектор Н с вектором J по кратчайшему пу=ти. Этот гироскопический момент действует

ОтнОсительнО Оси d измерительнОго элемента

Х. > и направлен по оси g гироскопа.

Гироскопический момент Мгу противоположен по направлению моменту Мв и раве.. ему по величине, т. е. уравновешивает возмущающий момент.

Одновременно с этим, вследствие процессии гироскопа с угловой скоростью ф, Он поворачивается на угол 8, благодаря чем с датчика угла процессии 27 снимается сиг= нал, поступающий на усилительное "--стройст

Во 28 и далее — на компенсирующий двигатель 7. Зтот двигатель прикладъ?вает относитопьно оси 6 момент I5

Мк - К""где К вЂ” передаточный коэффициент тракта датчика угла — усилительное устрой-ство — компенсирующий двигатель.

Момент Мк также противоположен по .зыку моменту Мв, су.. марный момент,;.ей=. ствуюший Отн=сительн:: ocH ., будет "у = М5 -- агу — Мк = М6-HP — К) > (2) По мере увеличения угла ), мо ент, действу?оший ча гироскоп, уменьшается. процессия гироскопа замедляется, H наконец, она прекрашается.

Таким образом, в у" ановивше? ся режи-. ме Мгу = О и момент Мв уравновешивается 31» только моментом Як компенсирующего двигателя: Мк = КЬ = ИЬ (ф откуда

МЬ

K. (III

1 где |II+ — установившееся значение угла Я. 35

С учетом (1) приК=сопь1 можно записать

=j (It).

Измеряя величину установившегося зна чения угла Я, например, при помощи высо.-. кочувствительного электроизмерительного прибора можно определить значения вязкости исследуемого вещества.

Процесс установления гироскопа в положение, соответствующее (4 ), происходит за очень мальш проме>куток времени, исчисляемый тысячными долями секунды.

Для повышенич точности измерений применен двухстепечной гироскоп, который обладает наибольшей чувствительностью к изменению момента.

Расширение диапазона измерений в предлагаемом устройстве достигается двумя способами: — изменением передаточного коэффиш?енто

К трак а датчик угла — ус?1лительное

-стрсйство — ком?1енсирующий электродвигатель — редуктор (формула 4), за с-:ет из ="=ен1я коэффициента усиления усили— тельногс .-стройства или изменения передато =ногс =ис.?а pàäóêòop,l ко?.щенсирующего электродвигателя (гп1бо того и дру;oro вместе); — заменой гироскопа с необход1;—

1 мым кинематическим моме -:том, = это:.? сл:.чае достаточно иметь набор сменчых двухсте (енных гироскопоь).

Формглаизобротен»»:

Роташ1сннъц1 Впскэзимэтр, содер>ха1ш?Й коакснальные ци>п>?ндры, оди?1 из которь1Х соединен с приводным двигателем, а друГOI ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ЦИЛИНДР— С УСтР" й— ством для измерения момента, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности измерения, устройстьо для измерения момента въшолнено в виде двухстепенного гироскопа, корпус которого соединен с измерительным цилиндром, причем входная ось гироскопа совмещена с осью вращения измерительного цил?1ндра, а на выходной оси гироскопа установлен датчик угла, рот: р которого электрически связан через усилитель с компенсирующим двигателем, механически связанным с валом измерительчого цилиндра.

27

Составитель B. Вошанкин

Редактор Л. Народная Техред Г. Родак Корректор Н. Ковалева

Заказ 5131/491 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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