Ротационный вискозиметр

О Й И 4:-А ИИ Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Соаетсммх Свеналмстммеоэх ееспублкн(22) Заявлено 01.09,76 (21) 2400872/18-25 (51) М, Кл 18 11/14 нсоеднненнем заявки-ееудератееянай комитет СССР ее делам езобретеней н еткрмтейблнковано 05.03.7 Дата опубликования описания 08.03.7 П. С. Дикий, К,Р. Санадэе, В. М. Гаринмудчин Ляхонов,и Ш. С. 72) Авторы изобретен(54) РОТАЦИОННЫИ ВИСКОЗИМЕТ Изобретение относится к устройсам для измерения вязкости жидких Известен ротационный вискоэиметр для жидкостей, содержащий корпус с редуктором, стакан, содержащий контролируемую жидкость, и электромотор с промежуточным приводом, позволяющим регулировать число оборотов выходного вала редуктора 13Ротор вискозиметра размещен на конце выходного вала редуктора.Известный ротационный вискоэиметр содержащий коаксиальные цилиндры, оц иэ которых соединен с приводным двигателем, а второй - с устройством для измерения момента, выполненным в вице 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 связдн через усилитель с компенсирующимдвигателем, механически связанным свалом измерительного цилиндра Д . Известное устройство не позволяет5 с достаточной точностью расширитьдиапазон измерений,Цельпредлагаемого изобретенияповышение точности измерений в широком диапазоне изменения вязкости,Для этого в устройство дополнительно введен регулятор стабилизации скорости углового движения пирокамеры,состоящий из гироскопического датчикаугловой скорости, усилителя сигналасравнения, электродвигателя, связанного через редуктор с поворотным корпусом, и генератора эталонного напряжения, подключенного ко второму входуусилителя, причем обмотка управленияэлектродвигателя подключена к выходуусилителя.На фиг. 1 дана кинематическаясхема предлагаемого вискозиметра;М=Н о (1)где, Я - кинетический момент ротора гироскопа;о - угловая скорость гирокамеры относительно вертикальной оси 15,создаваемая двигателем 12,Уравнение для момента сил вязкости трения определяется выражением баМв=(2) где т " коэффициент сил вязкоститрения; а - угол поворота гирокамерыпо оси 3. на фиг, 2 и 3 - структурные схемыизмерителя вязкости,В гирокамере 1 установлен гиромотор 2, главная ось которого перпендикулярна продол ной оси 3 гирокамеры1. Гирокамера 1 с помощью папф иподшипников установлена в цилиндрическую полость поворотного корпуса4, в зазоре между которыми помещенаисследуемая жидкая среда 5. На опорах6 внутри гирокамеры 1 установлен гироскопический датчик 7 угловых скоростей, ось чувствительности которого совпадает с осью 3 гирокамеры. На оси8 установлен датчик 9 угла, выходкоторого связан электрически с входом10 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 17усилителя 11. Датчик 18 температурыустановлен внутри поворотного корпуса4, Электромагнитный арретир 19 установлен на торцовых поверхностях поворотного корпуса и гирокамеры. На торцахповоротного корпуса установлены дваштуцера 20 и 21,Измеритель вязкости работает следующим образом.Поюсть между гирокамерой 1 иповоротным корпусом 4 через вводныйштуцер 20 заполняется исследуемойжидкостью 5. Вязкость жидкости измеряется в процессе движения гирокамеры под действием гироскопическогомомента, величина которого определяется по формулеВ устаноВившемся ДВиженин Выполняется следующее равенство(4) Из формулы (4) следует, что коз( фициент сил вязкого трения, а, следовательно, и вязкость жидкости прямо-пропорционален угловой скорости вращения корпуса измерителя при условиида= соп,Угловая скорость движения гирокамеры измеряется с помощью гиро- ЗОскопического датчика угловых скоростей, сигнал с которого сравниваетсяс эталонным напряжением Оз, котороеподбирается %ри калибровке прибора.Разностный сигнал усиливается в усилителе и затем поступает на обмотку 35управления двигателя 12, скоростьвращения выходного вала которого пропорциональна току в обмотке управления. 40 Дифференциальное уравнения движения гирок ам еры Оа да4 - +Г - + Кга, дф дФ(5) фЯгде л - момент инерции гирокамерыотносительно оси 3;- коэффициент сил вязкости трения;Кг- коэффициент упругих сил.Уравнение гироскопического датчика угловых скоростей (ГДУС), измеряющего угловую скорость Ьдус =К,ду, а,(6) где Огдус- выходное напряжение ГДУС;Кщ. - коэффициент пропорциональности. Стабилизация утловой скорости гирокамеры (дФ ) осуществляется регулятором, состоящим из гироконического датчика угловых скоростей, усилителя и двигателя. Структурная схема регулятора совместно с гироскопом, гирокамерой и исследуемой жидкостью 25представлена на фиг, 2.(8) где Кс - коэффициент усиленияусилителя по напряжению.Уравнение нагрузки1 нагр= Кн Оюс, (9) где Ки - коэффициент передачи цепи нагрузки.Уравнение электродвигателя с редук тором ар = К дв 1 нагр,(10) Иа) = Мг, (11)где Нц, кинематический момент роторагироскопа.В соответствии с формулой (5)передаточная функция гирокамеры а(Р 4Мг(Р) Ар +1 Р+КгУчитывая формулу (10), примем в качестве выходной величины, пропорциональной вязкости жидкости, ток в цепи нагрузки электродвигателя, а в качестве входной величины. - напряжение ОТогда структурную схему можно представить в виде, указанном на фиг.3, на фиг, 3 дан также точный коэффициент замкнутой системы(12) Юмагр Ку Ккккккк к к ккк,к,к Е(1 Э) Параметры регулятора подбираются так, чтобы(14) где (ор и Кда - соответственно скорость и коэффициент передачи электродвигателя с редуктором,Ускоренное уравнение двухстепенного гироскопа Тогда получим Оэ Кгдус КдаН 5 т, е, при Оэ - собрат, имеется линейная зависимость между током в цепинагрузки (обмотка управления электродвигателя) и коэффициентом вязкости,а, следовательно, и вязкостью жидкости, Измерительный прибор амперметр)градуируется в единицах вязкости.В процессе измерения вязкости арретирующий механизм периодическивозвращает камеру в нулевое положение,Измерение температуры исследуемой жидкости во время определениявязкости осуществляется микроамперметром, включенным в диагональ мос 20 та, образованного резисторами и тиристором, помещенным внутри рабочейполости корпуса.Формула и э о б р е т е н и яРотационный вискозиметр, содержащий гвдрокамеру, установленную в циЗе линдрическом поворотном корпусе, за -зор межцу которыми заполнен исслдуемой жидкостью, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышептя точности измерения в широком диапазоне 35 изменения вязкости, в него дополнительно введен регулятор стабилизации скорости углового движения гирокамеры,состояший, из гироскопического датчикаугловой скорости, усилителя сигнала 40 сравнения, электродвигателя, связанного через редуктор с поворотным корпусом, и генератора эталонного напряжения, подключенного ко второму входуусилителя, причем обмотка управления 45 электродвигателя подключена к выходуусилителя.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Ивейцарский патент, гй 474055,кл. Э 01 й 11/14, 1969.2. Авторское свидетельство СССР1 Ф 5 Э 5481, кл. Я 01 Й 11/14.651233 Фиг. Фие.ЗИПИ Заказ 795/40 Т 1089 Подписное илиал ППП "Пагент, г, Ужгород, ул. Проектн