Устройство для измерения вязкости жидкости

Устройство для измерения вязкости жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О rI И C A H N K 735968

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик с= ) а

1 g I

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) fl0èîëíèTåëüíîå к авт. свил-,ву (22) Заявлено 18.11-77 (2I ) 2546072/18-25

----у — -- 3 (5! )М. Кл.

601 N 11/14 с присоединением заявки ¹â€”

ГосударственныМ комитет (23) Приоритет по делам изобретейий и открытий

Опубликовано 25.05.8G. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 28.05.80 (53) УДК 538.137 (088.8) П. С. Дикий, К. Т. Ляхонов и М. П. Фуражировский (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ

ЬММ4 .м: t:

Изобретение относится к устройствам для исследования физических свойств . веществ, в том числе и для измерения вязкости жидкости.

Известно устройство для измерения вязкости жидкости Q) .

Определение вязкости капиллярньтм вискоэиметром основано на законе

Пуазейля и состоит в измерении времени протекания известного количества

l0 жидкости через узкие трубки круглого сечения при заданном перепаде давления. I

Однако турбулентность потока в капиллярах обуславливает существенные l5 погрешности в измерениях.

В ротапионных вискозиметрах исследуемая жидкость находится.в зазоре между двумя соосными телами, одно иэ которых вращается, а другое неподвижно.

Вязкость определяется по крутящему моменту при заданной угловой скорости или по угловой скорости вращающегося тела при заданном крутящем моменте(2) .

Однако при измерении вязкости данным диспозиметром разрушается структура исследуемой жидкости„за счет чего точность измерений находится в пределах 3-5%.

Действие вискозиметров с движущимся в исследуемой среде шариком, как наиболее совершенных, основано на законе Стокса. Вязкость определяется по скорости прохождения падающим или всплывающим шариком промежутков между метками на трубке вискозиметра Это ус пзойство используется при конструировании и производстве, например, вискоэиметра Гепплера, а также измерителя вязкости (31 .

Однако из а соприкосновенич шарика к стенке трубки при его движении неизбежны существенные погрешности в измерении вязкости, достигающей 1-3%.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для определения вязкости жидкостей, в котором вязкость исследуемой жидкости сацию момента вязкого трения путем поддержания перпендикулярности главной оси K гиромотора 5 к продольной оси

3-3 при вращательном движении поплавка 2 с гиромотором 5 в исследуемой жидкости; Двигатель 9 и редуктор 11 являются датчиком моментов относительно вертикальной оси 3-3. Внутри корпуса 1 установлен датчик температуры 12

Корпус 1 имеет вводной и выводной штуцеры для подвода и вывода из полости исследуемой жидкости.

Устройство для определения вязкости жидкости работает следующим образом.

В полость между поплавхом 2 и внутренней поверхностью корпуса 1 через вводной штуцер подводится исследуемая жидкость. Корпус 1 устройства устанавливается тах, чтобы продольная ось 3-3 совпадала с местной вертикалью 1, {см. фиг.2). На гиромотор 5, датчик моментов 9, усиливатель 8 и датчик угла 7 подается питание. Ротор гиромотора 5, свойства которого определяючря величиной кинетического момента Й, набирает номинальное число оборотов. С датчика угла 7 снимается сигнал, который через усилитель 8 поступает на датчик моментов 9. Под воздействием этого момента главная Ось гиромотора 5 устанавливается перпендикулярно к продольной оси 3-3 (Я, ).

Так как центр масс гиромотора 5 смещен относительно оси 6-6 подвеса на расстояние 0, то сила тяжести Г =мф создает момент М„ относительно оси

6-6, определяемый выражением 4к 6

Под воздействием момента М < в соответствии с правилом прецессии гиромотор 5 вместе с поплавком 2, выполняющим роль внешней рамки, начнет прецессировать относительно оси 3-3 с постоянной угловой скоростью о(, определяемой выражением (А =—

Н (2) Поскольку поплавок 2 вращается в исследуемой жидкости, то возникает момент сил вязкого трения относительно оси 3-3, равный н Р > (3)

Где м — удельный коэффициент вязкости.

Под действием момента М гиромо- и тор 5 начнет прецессировать относительно оси 6-6 с угловой скоростью =ф- ()

С течением времени угол увеличивается, за счет чего увеличивается и

3 735968 4 определяется временем интегрирования угловой скорости движения гирокамеры, помещенной в поворотный корпус с исследуемой жидкостью и движущейся под действием гиросКОПИчного МОМеНта и сил

5 вязхэго трения на фиксированный угол Я.

Однако данное устройство невозможНО ИСПОЛЬЗОВаТЬ ДЛЯ ПОСТОЯННОГО ХОНТРОlIB вязкости жидкости в замкнутых тех нологических процессах. 1О

Целью изобретения является повышение точности измерения вязкости жидкоФ сти в условиях непрерывного потока в широком диапазоне.

Это достигается тем, что цредлагаемое устройство снабжено системой компенсации момента вязкого трения, выполненной в виде датчика угла, выход которого соединен через усилитель с датчиком моментов, и регистрирующего уст- ройства, включенного последовательно с обмоткой управления датчика моментов.

На фиг. 1 представлена. кинематическая схема устройства glIB измерения вязкости жидкости на фиг. 2 — системы

25 координат, связанные с корпусом(О Щ - ) и с гиромотором (ОХЦЫ ), установленном в кардановом подвесе в виде поплавка.

Предлагаемое устройство для измерения вязкости состоит из корпуса 1, вы30 полненного в виде полого цилиндра и установленного вертикалыю, поплавка 2, который с помощью цапф и подшипников установлен в корпусе. Поплавок имеет возможность вращаться в корпусе относительно оси 3-3. В полости, образованной поплавком 2 и внутренней поверхностью корцуса 1, помещается исследуемая жидкость 4.

В поплавок 2 установлен гироможр 5, центр тяжести которого смещен относительно оси подвеса . 6-6 на нехоторое расстояние ((см. фиг.2), но находится на продольной оси 3-3 корпуса 1.

Главная ось гиромотора 5 перпенди- 45 хулярна к оси подвеса 6-6 и продольной оси 3-3. На оси 6-6 установлен датчик угла 7, выход которого связан электрически со входом усилителя 8. Выход усилителя 8 соединен с управляющей обмоткой двигателя 9, в цепи которой последовательно включен регистрирующий прибор 10. Двигатель 9 через редуктор

11 имеет механическую связь с осью

3-3 поплавка.

Датчик угла 7, усиливатель 8 и двигатель 9 с редухтором 11 образуют замкнутую систаму, Обеспечивающую компен5 7359 напряжение, снимаемое с датчика угла 7 и подаваемое через усилитель 8 на датчик моментов 9. Последний прикладывает момент Я ц относительно оси 3-3, противоположныи направлению момента M„ сил вязкого трения м = К „ (5) где К „, — передаточный коэффициент датчика моментов 9.

В установившемся движении М м =Й„10

Тогда с учетом выражение (3), (4) и (5) имеем К ц (6)

Учитывая, что p(=c005$ имеет из(6) р =c., (7)

НКай где q = — масштабный коэффициент ю1о устройства.

Из выражения (7) следует, что ygeabный коэффициент вязкого трения, à следовательно, и вязкость жидкости, прямо пропорциональна току, протекающему в обмотке управления датчика моментов

9. Величина тока измеряется с помощью регистрирующего прибора 10, проградуированного в единицах вязкости.

?5

Следует подчеркнуть, что момент Йу на вращение гиромотора 5 относительно оси 3-3 практически не оказывает влияния. Время переходных процессов в системе компенсации момента вязкого трения составляет тысячные доли секунды.

Соответствующим выбором параметров

68 6 данной системы обеспечивается достаточно малое значение угла р в установившемся режиме.

Измерение температуры исследуемой жидкости во время измерения вязкости осуществляется микроамперметром, включенным в диагональ моста, образованного разисторами и тиристором, помещенным внутри рабочей полости корпуса 1. .Формула изобретения

Устройство для измерения вязкости жидкости, содержащее гироскоп, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности непрерывных измерений вязкости, оно снабжено системой компен-, сации момента вязкого трения, выполненной в виде датчика угла, выход которот о соединен через усилитель с датчиком моментов, и регистрирующего прибора, включенного последовательно с обмоткой управления датчика моментов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 446429, кл. 5 01 N 11/08, 1972.

2. Белкин И. М. и др. Ротационные приборы. М., 1968, рис. 17 д.

3. Патент Японии № 47-12833, кл. 11190, 1972.

4. Авторское свидетельство С СР № 535481, кл. 6 0.1 и 11/14, 1975 (прототип) .