Ротационный вискозиметр

Ротационный вискозиметр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

!

ОП ИСА -Н

ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕ

798I6

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-в (22) Заявлено 29.05.73 (21) 1922882 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.08.77. Бюллетень

Дата опубликования описания 07.09 л. б 01N 11/14

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

532.137 (088.8) (72) Авторы изобретения P Фахрутдинов и В. М. Матвеев (71) Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (54) РОТАЦИОННЪ|й ВИСКОЗИМЕТР

Изобретение относится к области измерений реологических характеристик жидких сред с использованием ротационных вискозиметров.

Известен ротационный вискозиметр, выходной конец вала которого, приводимый во вращение от синхронного двигателя, погружен в жидкость, вязкость которой изменяется. Вал ротора установлен на подшипниках внутри вала статора, скорость вращения которого зависит от вязкости жидкости, поскольку обмотки возбуждения установлены неподвижно, а вращающиеся элементы статора, из|готовленные из ферромагнитного материала имеют магнитную связь через цилиндрический воздушный зазор.

Этот вискозиметр нельзя использовать в IIOтоке жидкости, поскольку будут вноситься погрешности в измерения.

Известен вискозиметр Convimeter, в котором защитная емкость предохраняет ротор вискозиметра от воздействия напора движущейся жидкости и связанных с этим фактором дополнительных погрешностей. Однако и данная конструкция не позволяет полностью исключить эти погрешности.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является вискозиметр, содержащий два коаксиально расположенных полых цилиндра, электромагнитную систему вращения внутреннего цилиндра и схему измерения угла поворота наружного цилиндра.

Это устройство применимо лишь для покоящихся сред.

Целью изобретения является создание вискозиметра ротационного типа, который устраняет погрешность измерений, обусловленную напором движущейся жидкости.

Решается эта задача тем, что на внутреннем цилиндре устанавливают ферромагнитное кольцо и две соединенные встречно компенсационные обмотки, последовательно подключенные через усилитель, выпрямитель, электронный ключ и интегрирующее звено к входу блока вычитания ошибок схемы измерения угла поворота наружного цилиндра.

15 На чертеже представлена схема предлагаемого вискозиметра.

Датчик 1 выполнен из двух полых цилиндров — внутреннего 2 и наружного 3, закрепленных между собой упругими нежесткими

20 пластинами 4.

С целью уменьшения инерционности цилиндры 2 и 3 выполнены из легких материалов.

На поверхности внутреннего цилиндра 2 закреплено металлическое кольцо 5 из ферро25 магнитного материала. На этом же цилиндре

2 размещены управляющая обмотка 6 и две компенсационные обмотки 7 и 8, включенные встречно. На наружном цилиндре 3 размещены регулирующая обмотка 9 и две измери30 тельные обмотки 10 и 11, включенные также встречно. При встречном включении обмоток

570816

7 и 8, 10 и 11 сигнал с их концов снимается только в случае смещения цилиндров 2 и 3 относительно друг друга. В исходном положении напряжения, наводимые в обмотках 7 и

10, компенсируются напряжением, наводимыми соответственно обмотками 8 и 1.1.

Регулирующая обмотка через переменное сопротивление 12 подключена к стабилизированному источнику напряжения 13, а через конденсатор 14 — к генератору 15 синусоидального напряжения. Обмотки 7 и 8 через усилитель 16, выпрямитель 17, электронный ключ 18, интегрирующее звено 19, состоящее из сопротивления 20 и конденсатора 21 подключены к одному из входов блока вычитания ошибок 22, ко второму входу которото через усилитель 23 подключены обмотки 10 и 11.

Генератор 24 прямоугольных .импульсов напряжения одним выходом подключен к управляющей обмотке 6, другим — к электронному ключу 18 и третьим через блок развертки

25 — к горизонтальным пластинам осциллографической трубки 26.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 24, работающий как в непрерыв,ном режиме, так и в режимеоднократногозапуска, выдает прямоугольные импульсы напряжения, которые одновременно поступают на электронный ключ 18, на торизонтальные отклоняющие пластины осциллографической трубки 26 через блок развертки 25 и на управляющую обмотку 6 датчика 1, находящегося в контролируемой среде. Под действием каждото импульса в управляющей обмотке 6 возникает линейнонарастающее магнитное поле, которое, взаимодействуя с постоянным магнитным полем обмотки 9 смещает с линейной скоростью в осевом направлении цилиндр 2 относительно цилиндра 3. Начало движения цилиндра 2 от момента подачи импульса, его скорость, характер движения зависят от свойств жидкости. Естественно и амплитуда сигнала, снимаемого с обмоток 10 и 11 будет также зависеть от этих свойств. Этот сигнал с выхода усилителя 23 через блок вычитания ошибок 22 поступает на вертикальные отклоняющие пластины осциллографической трубки 26, на экране которой возникает изображение реологической кривой раствора в координатах: развертывающее напряжение — напряжение сигнала.

Скорость развертывающего напряжения нужно изменять пропорционально амплитуде прямоугольного импульса, подаваемого на управляющую обмотку 6, и она может быть проградуирована в единицах измерения напряжения сдвига. Напряжение сигнала, пропорциональное скорости движения цилиндра

2, может быть проградуировано в единицах градиента скорости, По реологической кривой определяют параметры, характеризующие данный раствор и характер их изменений.

После прекращения действия каждого импульса цилиндр 2 за счет электромагнитной

65

55 силы между постоянным матнитным полем обмотки 9 и ферромагнитным кольцом 5 возвращается в исходное положение, Частота повторения импульсов генератора

24 при непрерывном режиме работы выбирается из расчета получения непрерывного изображения на экране осциллографической трубки 16 — 24 гц. При работе устройства в режиме однократного запуска экран осциллографической трубки должен обеспечивать длительное послесвечение.

Для более .подробного изучения начальной части реолотической кривой растворов со слабой структурой в блоке развертки предусмотрено регулирование скорости развертывающего устройства.

Так как в практике измерений реологических параметров приходится встречаться с дисперсными системами с различной по прочности структурой и вязкостью, то для получения реоло гических кривых в широком диапазоне значений измеряемых параметров, в генераторе 24 предусмотрено регулирование амплитуды импульсов, подаваемых на управляющую обмотку 6 с одновременным увеличением или уменьшением электроматнитной силы сцепления между цилиндрами 2 и 3 путем изменения величины постоянного тока, протекающего по обмотке 9. Регулирование его производится сопротивлением 12.

При измерении реологических характеристик движущихся растворов за счет движения ,последних происходит смещение внутреннего цилиндра 2 относительно наружного 3, вследствие чего на концах обмоток 10 и 11 возникает сигнал ошибки. Для ее компенсации в схеме предусмотрены две компенсационные обмотки 7 и 8, включенные встречно, переменное напряжение в которых трансформируется от регулирующей обмотки 9, подключенной через конденсатор 14 к генератору 15. Электрические параметры обмоток 7 и 8 равны, поэтому если цилиндры 2 и 3 находятся в исходном положении, то на выходе обмоток 7 и 8 сигнал отсутствует, При смещении цилиндров 2 и 3 относительно друг друга на концах обмоток 7 и 8 возникает сигнал ошибки, который через усилитель 16, выпрямитель 17, электронный ключ 18 поступает на интегрирующее звено 19, конденсатор которого одновременно выполняет роль запоминающего элемента и далее в блок 22, где и происходит его вычитание из сигнала с измерительных обмоток.

Формула изобретения

Ротационный вискозиметр, содержащий два. коаксиально расположенных полых цилиндра, электромагнитную систему вращения внутреннего цилиндра и схему измерения угла поворота наружного цилиндра, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью исключения влияния движения контролируемой среды на результаты измерения, на внутреннем цилиндре закреплено ферромагнитное кольцо и установлены две со570816 единепные встречно компенсационные обмотки, последовательно подключенные через усилитель, выпрямитель, электронный ключ и ин/К /7

ыха

Составитель В. Вощанкин

Техред И. Позняковская Корректор Л. Брахнина

Редактор H. Коляда

Заказ 1891/11 Изд. № 686 Тлра>к 1109 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

Р:

r 1

I тегрирующее звено к входу блока вычитания ошибок схемы измерения угла поворота наружного цилиндра, Я 1