Реометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 119) 1 1 Г 1 11/14 54) РЕОИЕТР 57) Изобрет вш. Р 23политехническ измерения ре жидких сред. ширенипутемреолог Н,А.МухатТелегин ши ски ержи 8 ци пр енцию 8.8) виде 01 Г 1 дриост 13. ельство ССС 11/14, 1980 Ротационные оение, 1968 индры, вод, в льного и -21, вращ й 30. На це ьными лектр колесамдвигате имиСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское сР 940007, кл. СБелкин И.М. иборы. - М.: Машис. 1 95-197, рис . ение относится к технике ологических характеристик Цель изобретения - расциональных возможностей ения круга измеряемых х параметров, Реометр сощий 17 и измерительные помещенные в термостат толненный в виде диффередуктора 5 с приводными13 вячных валах 26, соединенных с валами 29 двигателей 30, установлены датчики 9 угла поворота. Вал 19 задающего цилиндра 17 соединен электромагнитной муфтой 7 сцепления с выходным валом 20 редуктора 5 и тормозится фрикционным тормозом 8 после отсоединения от редуктора 5. Вал 10 измерительного цилиндра 18 быстросменным штифтом 18848соединяется с,измерительной спиралью11 и может стопориться электромагнитным тормозом 13. Угол поворота измерительного вала 10 измеряется датчиком. При измерении исследуемая жидкость помещается в зазор между цилиндрами, включается привод и по углуповорота измерительного вала определяется вязкость жидкости. 3 ил.Изобретение относится к технике измерений реологических характерис-. тик жидких сред.Целью предлагаемого изобретения является расширение Функциональных воз- ,можностей. На Фиг.1 представлена кинематическаг. схема реометра; на Фиг.2 - узел соединения спирали с валом измерительного цилиндра; на Фиг,З - разрез А-А на Фиг.2.. Реометр состоит из узла 1 измерения момента, кюветы 2, отсчетного устройства 3, термостата 4, дифферен циального редуктора 5, привода б, электромагнитной муфты 7 сцепления, фрикционного тормоза 8, двух датчиков 9 угла поворота.Узел 1 измерения момента состоит из вала 10, насаженного в опорах качения, спирали 11, датчика 12 угла закручивания спирали 11, электромагнитного тормоза 13, взаимодействующего с валом 10. Спираль 11 наружным 25 концом жестко соединена с корпусом узла 1 измерения момента, а внутренним - с втулкой 14, свободно сидящей на валу 10, 1 Чтифтами 15 втулка 14 жестко соединяется с валом 10. На 30 верхнем конце вала 10 посажен движок 16 датчика 12. Выход датчика 12 соединен с входом отсчетного устройства 3.Кювета 2 состоит из задающего 17 и измерительного 18 цилиндров. Задающий цилиндр 17 жестко соединен с валом 19. Последний через электромаг- . нитную муфту 7 сцепления соединен с выходным валом 20 дифференциального редуктора 5. Измерительный цилиндр 18 жестко соединен с валом 10. Дифференциальный редуктор 5 содержит центральные зубчатые колеса 21,сателлиты 22, червячные колеса 23,червяки 24, водило 25, выходной вал20, входные валы 26. Червяки 24 жестко посажены на входных валах 26 ивзаимодействуют с червячными колесами 23, жестко соединенными с центральными зубчатыми колесами 21. Последние свободно посажены на выходномвалу 20,.жестко соединенном с водилом25, на котором свободно посаженысателлиты 22.Датчики 9 угла поворота состоятиз дисков 27, жестко посаженных налевых концах валов 26, и первичныхпреобразователей 28, взаимодействующих с метками дисков 27.Правые концы входных валов 26 соединены с выходными валами 29 привода 6, который содержит два приводныхэлектродвигателя 30 и 30 , размещенных в общем корпусе,Электромагнитная муфта 7 сцепления состоит из ведущей полумуфты 31, ведомой полумуфты 32, электромагнита 33, Полумуфта 31 посажена на скользящей шпонке на выходном валу 20 дифференциального редуктора 5 и поджата пружиной 34 вверх, Полумуфта 31 имеет фланец 35, которым она взаимодействует с электромагнитом 33, установленным неподвижно на корпусе дифференциального редуктора, Полумуфта 32 посажена на скользящей шпонке на нижнем конце вала 19 и поджата пружиной 36 вниз, На торцовых поверхностях полумуфт 31 и 32, обращенных навстречу друг другу, выполнены кулачки 37 сцепления, Таким образом, муфта сцепления является нормально замкнутой, 1318848т.е, при отсутствии напряжения на обмотке электромагнита 33 полумуфты 31 и 32 находятся н зацеплении своими кулачками 37.Фрикционный тормоз 8 состоит из 5 конуса,38, вь 1 полненного на ободе полумуфты 32, конуса 39, выполненного на подвижном кольце 40, которое установлено на резьбе в корпусе 41. Перемещение кольца 40 вверх ограничива ется упором 42. Положение кольца 40 относительно упора 42 зависит от типа проводимого эксперимента и устанавливается при подготовке реометра к работе. 15В исходном состоянии кулачки 37 полумуфт 31 и 32 находятся в зацеплении, соединяя валы 19 и 20, кольцо 40 сдвинуто вниз от упора 42, электромагнит 33 обесточен, электромагнитный тормоз 13 расторможен, спираль 11 через втулку 14 соединена штифтами 15 с валом 10, электродвигатели 30 и 30 выключены, система термостатирования выключена,25Реометр работает следующим образом.Исследуемая жидкость заправляется в зазор между задающим 17 и измерительным 18 цилиндрами, Включается система термостабилизации, и выдерживается заданное время для стабилизации заданной температуры в зоне измерения. После этого включается привод вращения задающего цилиндра 17 вклю чением электродвигателей. При этом скорость вращения задающего цилиндра 17 .определяется из соотношения2Ю21где Ю Я 2 - скорости вращения электродвигателей 30 и 30соответственно;- передаточное отношение45червячной пары.Крутящий момент от задающего цилиндра 17 передается измерительному цилиндру 18 через исследуемую жидкость. Мерой крутящего момента явля 50 ется угол закручивания спирали 11, измеряемой датчиком 12. Тогда условная вязкость жидкости определяется по известной формулеМ 55- (,-)где- условная вязкость жидкости;М - крутящий момент на измерительном цилиндре 18; и - скорость вращения задающегоцилиндра 17;К - постоянная реометра.При изучении релаксационных свойств жидкости цилиндру 17 задается некоторый угол поворота р, отсчитываемый с помощью датчиков 9 и 9 при этомР 9+ 1921.После достижения поворота, равногозаданному Ц, осуществляется включениеэлектромагнита 33. При этом фланец35 полумуфты 31 притягивается к электромагниту 33, сжимая пружину 34. Кулачки 37 выходят из закрепления. Приэтом полумуфта 32 под действием пружины 36 сдвигается вниз и прижимаетсяконусом 38 к конусу 39 кольца 40,чем обеспечивается затормаживание инеподвижность цилиндра 17. Перед проведением данного опыта кольцо 40сдвигается вверх до соприкосновенияс упором 42.Фиксируют момент на цилиндре 18в момент включения электромагнита 33,а затем через определенные промежуткивремени, по этим данным строят кривую релаксации напряжения1, =Г ( ); 1, =К . М,где г. - время;ь - напряжение сдвига;Е, - постоянная реометра.При исследовании тиксотропныхсвойств кольцо 40 перемещают вниз натакую величину, чтобы при включенииэлектромагнита 33 полумуфта 32, сдвигаясь вниз под действием пружины 3 б,не взаимодействовала с конусом 39.Задается вращение цилиндру 17 доустановившегося режима и замеряют момент вращения М. Включается электромагнит 33, При этом сбрасываетсянагрузка на время г Замеряется момент М и снова дается нагрузка выкФлючением электромагнита 33 до выходана установившийся режим М. Тиксотропные свойства оцениваются по глубине разрушения структуры.М-МОпри заданной скорости деформацииисследуемой жидкости. Степень восстановления структуры оценивается коэффициентомпМоПри изучении упругих свойств жидкости цилиндру 17 задают поворот на некоторый угол и производят запись по времени угла поворота цилиндра 17(С) по данным выходных сигналов ндатчиков 9 и 9, при этом.р (т)- .р (с)о - .3пОдновременно ведут запись угла пово рота р (1) и момента на изМерительном16цилиндре 18, В линейной области искомая упругая деформация определяется как 15(1) ч" И)-р (е)=ьч= - - -- рКл Квгде К и К,в - радиусы задающего 17и измерительного 18 цилиндров соответственно.Тогда модуль сдвига определяется 20 по закону Гука М(2)21,К 2крутящий момент;рабочая длина цилиндров 17и 18; 35средний радиус измерительнойщели, равный К =0,5 (К, +К,в),ср где М -1,тогда СМ 402 МК,При определении упругой составляющей напряжения для различных скоростей сдвига стопорят вал 10 подачей напряжения на электромагнитный тор моз 13 и задают вращение цилиндру 17. При достижении наперед заданной угловой скорости вращения цилиндра 17 его стопорят подачей напряжения на электромагнит 33 (при этом кольцо 40 находится в верхнем положении до упора 42), одновременно расфиксируют вал 10 и замеряют угол поворота 1 вала 10. Этот угол пересчитывают в напряжение сдвига, используя зависимость (2), Задавая различные скорости вращения цилиндру 17, определяют зависимость/Сгде с - напряженис сдвига в исследуемой жидкости;- угловая деформация жидкости,Используют известное выражениедля напряжений сдвига в ротационныхвискозиметрах: 30 где- упругая составляющая напряжения;относительная скоростьсдвига.Определяют релаксации упругой составляющей напряжения. По зависимости 1 р =К определяют угловую скорость вращения цилиндра 17, соответствующую максимальной величинеДля данной скорости вращения цилиндра 17 замеряют угол поворота вала 10 по описанной методике и далее через определенные промежутки времени по этим данным строят кривую релаксации упругой составляющей напряжения оЧпр =рПри определении упругой составляющей деформации для различных скоростей сдвига вынимают быстросменные штифты 15, отсоединяя спираль 11 от вала 10. По описанной методике определяют угол поворота вала 10 и пересчитывают этот угол в величину относительной деформации сдвига по выражению (1). Получается зависимостьФормула.из обретенияРеометр, содержащий кювету для исследуемой жидкости, узел измерения момента, привод, муфту сцепления, термостат и отсчетное устройство, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет расширения круга измеряемых реологических параметров, он дополнительно снабжен электромагнитным тормозом, фрикционным тормозом, дифференциальным редуктором, промежуточной втулкой и датчиком угла поворота, причем электромагнитный тормоз сопряжен с валом измерительного цилиндра кюветы, на котором посажена промежуточная втулка, соединенная жестко с внутренним концом спирали, наружный конец которой укреплен на корпусе узла измерения момента, причем промежуточная втулка соединена с валом измерительного цилиндра съемным штифтом, валы приводных электродвигателей через червячные передачи соединены с центральными колесами дифференциального редуктора, водило которого соединено электромагнитной муфтой сцепления с валом задающего цилиндра кюветы, червячные валы сопряжены с датчиками угла поворота,1318848 8мой полумуАты выполнен корпус Арикционного тормоза с вершиной, направленной в сторону ведущей полумуфты,а неподвижный конус Арикционного тормоза установлен с возможностью егоосевого перемещения,А Фи ль В.ВощанкинКравчук Корректор А.Обручар Состави Техред А едактор Л.Ланга акаэ 2500/34 Тираж 776 ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открыти 113035, Москва, Ж, Раушская наб.одписн д. 4/5 Производственно-полиграАическое предприяти причем диски с метками этих датчиковнасажены жестко на червячные валы,полумуАты электромагнитной муАтысцепления посажены на валах на скользящих шпонках и подпружинены навстречу друг другу, причем на ободе ведожгород, ул. Проектная,