Ротационный вискозиметр

Ротационный вискозиметр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Il -И C--А H... È Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Соцналмстммесммх

Республик

<»651233

К aBTQPCNQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.09.76 (21) 2400872/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 05.03.796юллетень № 9

Дата опубликования описания 08.03.79 (51) М. Кл? (01 N 11/14

Гееудератееяиай комитет

СССР ио делам изобретений и еткрмтий (53) УДК 548.137 (088.8) П. С. Дикий, К. Т. Ляхонов, P. P. Санадэе, В. М. Гарин и Ш. С. Махмудчин (72) Авторы изобретения (7)) Заявитель (54) POTALIHOHHbIA ВИСКОЗИМЕТР

Изобретение относится к устройствам для измерения вязкости жидких сред.

Известен ротационный вискоэиметр для жидкостей, содержащий корпус с редуктором, стакан, содержащий контролируемую жидкость, и электромотор с промежуточным приводом, позволяющим регулировать число оборотов выход ного вала редуктора (1 .

Ротор вискозиметра размещен на конце выхоцного вала рецуктора.

Известный ротационный вискоэиметр, содержащий коаксиальные цилиндры, оцин иэ которых соединен с приводным двигателем, а второй - с устройством для измерения момента, выполненным в виде двухстепенного гироскопа, корпус которого соединен с измерительным цилиндром, причем входная ось гироскопа совмещена с осью цращения измерительного цилиндра, а на выходной оси гироскопа установлен датчик угла, ротор которого электрически связан через усилитель с компенсирующим двигателем, механически связанным с валом измерительного цилиндра 12) .

Известное устройство не позволяет

S с достаточной точностью расширить диапазон измерений.

Llewü предлагаемого изобретения повышение точности измерений в широком диапазоне изменения вязкости.

Для этого в устройство дополнительно введен регулятор стабилизации скорости углового движения пирокамеры, состоящий из гироскопического датчика угловой скорости, усилителя сигнала сравнения, электродвигателя, связанного через редуктор с поворотным корпусом, и генератора эталонного напряжения, подключенного ко второму входу усилителя причем обмотка управления электродвигателя подключена к выхоцу усилителя.

На фиг. 1 дана кинематическая схема предлагаемого вискозиметра;

651233

Мг=Н 0) (1) где. Я вЂ” кинетический момент рот ра гироскопа; - угловая скорость гирокамеры относительно вертикальной оси 15, создаваемая двигателем 12.

Уравнение для момента сил вязкости трения определяется выражением !

da 4и=, .„> (2) где f - коэффициент сил вязкости трения;

ol угол поворота гирокамеры по оси 3. на фиг. 2 и 3 - структурные схемы измерителя вязкости.

В гирокамере 1 установлен гиромотор 2, главная ось которого перпендикулярна продолной оси 3 гирокамеры

1. Гирокамера 1 с помощью цапф и подшипников установлена в цилиндрическую полость поворотного корпуса

4, в зазоре между которыми помещена .исследуемая жидкая среда 5. На опорах

6 внутри гирокамеры 1 установлен гироскопический датчик 7 угловых скоростей, ось чувствительности которого совпадает с осью 3 гирокамеры. Не оси

8 установлен датчик 9 угла, выход которого связан электрически с входом

10 усилителя 11 . Выход усилителя соединен с управляющей обмоткой двигателя 12, в цепи которой последователь-. но включен регистрирующий прибор 13.

Двигатель 12 через редуктор 14 сообщает поворотному корпусу 4 вращательное движение относительно оси 15.

Генератор 16 эталонного напряжения подключен ко второму входу 17 усилителя 11. Датчик 18 температуры установлен внутри поворотного корпуса

4, Электромагнитный арретир 19 установлен на торцовых поверхностях поворотного корпуса и гирокамеры. На торцах поворотного корпуса установлены два штуцера 20 и 21, Измеритель вязкости работает следующим образом.

Полость между гирокамерой 1 и поворотным корпусом 4 через вводный штуцер 20 заполняется исследуемой жидкостью 5. Вязкость жидкости измеряется в процессе движения гирокамеры под действием гироскопического момента, величина которого определяется по формуле

В установившемся движении вы: юл» няется следукмцее равенство

da

HQ) Ф (3) или

Н вЂ” сй

da

d t. (4) Из формулы (4) следует, что коэ ( фициент сил вязкого трения, е, следовательно, и вязкость жидкости прямо- пропорционален угловой скорости apaiue ния корпуса измерителя при условии

da

= con, Стабилизация утловой скорости гирокамеры (d t ) осуществляется регуля20 тором, состоящим из гироконического датчике угловых скоростей, усилителя и двигателя. Структурная схема регулятора совместно с гироскопом, гирокамерой и исследуемой жидкостью

25 представлена на фиг. 2.

Угловая скорость движения гирокамеры измеряется с помощью гироЗО скопического датчика угловых скоростей, сигнал с которого сравнивается с эталонным напряжением Од, которое подбирается % ри калибровке прибора.

Разностный сигнал усиливается в усилителе и затем поступает на обмотку

35 управления двигателя 12, скорость вращения выходного вала которого пропорциональна току в обмотке управления.

d à da

4 — +f — + Кга, Д 2 Дф (5) 49 где А - момент инерции гирокамеры относительно оси 3; — коэффициент сил вязкости трения;

Кг- коэффициент упругих сил.

Уравнение гироскопического датчике угловых скоростей (ГДУС), измеряющего угловую скорость

О„дус =К,ду,а, (6) где Огдус- выходное напряжение ГДУС;

Km@. коэффициент пропорциональности.

4Q

Дифференциальное уравнения движения гирок ам еры !51233 (7) Уравнение сумматора

ЛО =Оэ-Иглу

Тогда получим

Оэ к.,„ x„, н где 0э - эталонное напряжение.

Уравнение усилителя о =к„,ь(), (8) где К!г — коэффициент усиления усилителя по напряжению.

Уравнение нагрузки

1»агр=K»Us< ю (9) где К» — коэффициент передачи цепи нагрузки.

Уравнение электродвигателя с редук тором ар= Кд»1»агр, (10) Hcd = lulr, (11) где Нц, кинематический момент poropa гироскопа.

В соответствии с формулой (5) передаточная функция гирокамеры а (р)

/Ч г (р) А Р + f Ð + К г

Учитывая формулу (10), примем в качестве выходной величины, пропорциональной вязкости жидкости, ток в цепи нагрузки электродвигателя, а в качестве вхоцной величины. — напряжение О

Тогда структурную схему можно прецставить в виде, указанном на фиг.

3, на фиг. 3 дан также точный коэффициент замкнутой системы (12) Ьагр к к»

К К

f (1Э) Параметры регулятора подбираются так, чтобы

f m К» Н Кдв К»с Кгдус (14) где сэр и Кдв — соответственно скорость и коэффициент передачи электродвигателя с редуктором.

Ускоренное уравнение двухстепенного гироскопа т, е. при Оэ - const имеется линейная зависимость между током в цепи нагрузки (обмотка управления электродвигателя) и коэффициентом вязкости, а, следовательно, и вязкостью жидкости. Измерительный прибор (амперметр) градуируется в единицах вязкости.

В процессе измерения вязкости арретирующий механизм периодически возвращает камеру в нулевое положение.

Измерение температуры исследуемой жидкости во время определения вязкости осуществляется микроамперметром, включенным в диагональ моста, образованного резисторами и тиристором, помещенным внутри рабочей полости корпуса.

Формула изобретения

Ротационный вискозиметр, содержащий гидрокамеру, установленную в ци 6 линдрическом поворотном корпусе, за— зор межцу которыми заполнен иссл дуемой жидкостью, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повыще птя точности измерения в широком диапазоне

3S изменения вязкости, в него дополнительно введен регулятор стабилизации скорости углового движения гирокамеры, состоящий. из гироскопического датчика угловой скорости, усилителя сигнала

4о сравнения, электродвигателя, связанного через редуктор с поворотным корпусом, и генератора эталонного напряжения, подключенного ко второму входу усилителя, причем обмотка управления

4э электродвигателя подключена к выходу усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. И!вейцарский патент, hh 474055, кл. G 01 и 11/14, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

No 5Э5481, кл. G 01 Й 11/14.