Устройство для измерения вязкости жидкости

Устройство для измерения вязкости жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< ц771515 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 021078 (21) 2669767/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.1080. Бюллетень ¹ 38

Дата опубликования описания 15,1080 (51)М. Кл З

G 01 И 11/14

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (5З) УДК 532. 137 (088.8) (72) Авторы изобретения

К. Т. Ляхонов и М. П. Фуражировский (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к устройствам для исследования физических свойств веществ, а также вязкости жидкости.

Известен ротационный вискозиметр 5

I; 11, в котором исследуемая жидкость помещается в зазор между двумя соосными телами, одно иэ которых вращается, а другое неподвижно. Вязкость определяется по крутящему моменту 10 при заданной угловой скорости или по угловой скорости вращающегося тела при заданном крутящем моменте. Устройство не обеспечивает достаточной достоверности измерений из-за раэру- 15 щения структуры исследуемой среды.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения вязкости (2) .

Устройство состоит из трехстепен- 20 ного неуравновешенного гироскопа, помещенного в поплавковую камеру, и системы, обеспечивающей компенсацию момента вязкого трения путем поддержания перпендикулярности главной 25 оси гироскопа продольной оси при вращательном движении поплавка с гиромотором в исследуемой жидкости. Движение поплавка в исследуемой жидкости с постоянной скоростью обеспечи- 30

2 вается за счет момента, создаваемого. силой тяжести.

Недостаток устройства состоит в зависимости его масштабного коэффициента от величины угла, характеризующего неточность установки продольной оси устройства в вертикальное положение.

Цель изобретения — повышение точности измерения вязкости жидкости.

Эта цель достигается за счет применения трехстепенного уравновешенного гироскопа в поплавковой камере и введения дополнительной системы, задающей эталонные моменты, в виде датчика моментов, установленного на оси внутренней рамки и соединенного с задатчиком калиброванных токов в обмотке управления датчика моментов.

На фиг. 1 представлена кинематическая схема устройства для измерения вязкости жидкости; на фиг. 2 — системы координат, связанные с корпусом (Ogpu) и с уравновешенным гироскопом (oxyz), установленным в кардановом подвесе в виде поплавка.

В корпусе 1, выполненном в виде полого цилиндра, с помощью цапф и подшипников помещен поплавок 2, который имеет возможность вращаться

771515

4 вокруг оси 3-3". В полости 4, образованной поплавком 2 и внутренней поверхностью корпуса 1, помещается исследуемая жидкость. В попл вке 2 установлен уравновешенный гиромотор 5, ентр масс которого лежит на пересеении оси 6-6 с продольной осью 3-3, Движение поплавка 2 вокруг оси 3-3 и гиромотора 5 вокруг оси 6-6 обеспечивает последнему две степени свободы. Третьей степенью свободы является вращение ротора гиромотора вокруг собственной оси Z ° На валу 6-6 установлены датчик угла 7 и датчик моментов 8, последний подсоединен к выходу задатчика 9 калиброванных то ков. Датчик моментов 8 и задачик 9 калиброванных токов задают эталонные моменты по оси 6-6, вызывающие преI цессию поплавка 2 вокруг оси 3-3 с постоянной угловой скоростью. Датчик угла 7 электрически связан со входом усилителя 16, выход которого соединен с управляющей обмоткой датчика моментов 11 и с регистрирующим прибором 12. Датчик моментов 11 установлен на оси 3-3 поплавка 2. Датчик угла 7, усилитель 10 и датчик моментов 11 образуют замкнутую систему, обеспечивающую компенсацию момента вязкого трения, возникающего при вращении поплавка 2 эа счет прецессии в исследуемой жидкости 4. Внутри корпуса 1 установлен датчик температуры 13

Устройство для измерения вязкости жидкости работает следующим образом.

В полость 4 между поплавком 2 и внутренней поверхностью корпуса подводится исследуемая жидкость ° . Подается питание на гиромотор 5, элементы системы компенсации моментов вязкого трения и эадатчик 9 калиброванных токов.

Ротор гиромотора 5, свойства которого определяются величиной кинематического момента Н, набирает номиналь« ное число оборотов. Для того чтобы измерить вязкость, необходимо, чтобы поплавок 2 вращался в исследуемой жидкости с постоянной скоростью R (фиг. 2) вокруг оси 3»3 (). С этой целью с помощью задатчика 9 калиброванных токов задается требуемая величина тока в обмотке управления датчика моментов 8, установленного на внутренней оси 6-6 . За счет протекания тока i, датчик моментов 8 создает момент М„, приложенный по оси х (6-6 ) и определяемый из выражения:, N)(- КПМ„1, (1) где К М„- передаточный коэффициент датчика моментов 8, установленного по оси х.

Под воздействием данного момента в соответствии с правилом прецессии, гиромотор гироскопа 5 вместе с поп-. лавком 2 начнет прецессировать относительно оси q (3-3 3 с постоянной угловой скоростью Й, определяемой параметрами гироскопа и величиной 1 иэ выражения

$ У

Ф

Мк K* „(Н Н (2) 5 где Н - кинетический момент гироскойа, равный произведению главного момента инерции ротора гироскопа на

ceo угловую скорость.

Поскольку поплавок 2 вращается в исследуемой жидкости, то возникает

® момент сил вязкого трения, приложенный относительно оси q (3-3 ) и равный мз„= ю с, (3) где f — удельный коэффициент вязкости .

Под действием момента Мз гиромоЯ

15 уор 5 начнет прецессировать относи1гельно оси х (6-6 ) с угловой ско.ростью, определяемой из выражения м

Я

Н Н (4)

С течением времени увеличивается угол ф поворота гиромотора 5 относительно оси х (6-6 ). Угол измеряется датчиком угла 7, установленным на оси х, и преобразуется в электрический сигнал, пропорциональный углу {b .

Напряжение с датчика угла 7 подается в усилитель 1О системы компенсации момента сил вязкого трения, где усиливается и преобразуется в ток IpMrl, Ю протекающий в обмотке управления датчика моментов 11, установленного на внешней оси g (3-3 ). Датчик моментов

11 преобразует ток 1ом в механический момент, приложенный по оси q u

З5 противоположно направленный моменту сил вязкого трения Мэ пЦ 1 ам 1 Ом где К ч — передаточный коэффициент датчика моментов 11, установленного на оси g

В установившемся движении М полностью компенсируется моментом и м системы компенсации, т.е.

Мом ™э Тогда

"дм 1

; Р,М 1 ™б "ДМ (7) где К вЂ” масштабный коэффициент прибора, определяемый параметрами гиро,скопа и величиной тока i>, задавае.мой в зависимости от диапазона измерений вязкости.

Из выражения (7) следует, что ток, протекающий в обмотке управления датчика моментов 11, пропорционален удельному коэффициенту вязкого трения, а следовательно, и вязкости жидкости. Величина тока измеряется с помощью регистрирующего прибора 12, @j проградуированного в единицах вязкости.

Следует подчеркнуть, что момент

Мвм на вРаЩение гиРомотоРа 5 относительно оси 3-3 с угловой скоростьз д к практически не оказывает влйяния.

771515

Время переходных процессов в системе компенсации момента вязкого трения составляет тысячные доли секунды. Соответствующим выбором параметров данной системы обеспечивается значение угла ф в установившемся режиме мал м, что практически не влияет на величину Н. Для расширения диапазона измерения вязкости от долей до сотен пауз при калибровке прибора в эадатчике 9 калиброванных токов предусматривает-ся несколько значений величины для различных пределов измерений.

Формула изобретения

Устройство для измерения вязкости жидкости, содержащее корпус, в котором удтановлен пустотелый пепла -.зх, снабженный трехстепенным гироскопом, и систему компенсации, момента вязкого трения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, поплавок снабжен уравновешенным трехстепенным гироскопом, на одном иэ валов которого установлен датчик моментов, соединенный с задатчиком калиброванных токов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Белкин И.М. и др. Ротационные приборы. М., "Машиностроение", 1968, с. 47.

2. Авторское свидетельство СССР . по заявке 9 2546072/18, кл. И 01 М 11/14, 26.05.78.

БПИИПИ Заказ 6684/54

Тирак 1029 Подписное Филиал ППП Патент г.ужгород,ул.Проектная, 4