Вибрационный вискозиметр

)5 6 01 М 11/ ОБРЕТ рситет фанский и ы. М.: Науй метод извосибирск: явля ний ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ 1(71) Рижский технический униве(56) Карташов Н.Н, Вискозиметка, 1966, с. 5-11.Соловьев А.Н. Вибрационнымерения вязкости жидкостей. ННаука, 1970, с. 32 - 41.Г Изобретение относится к области вискозиметрии и может найти применение в .различных отраслях техники и производст- . ва для определения вязкости химических растворов, нефтепродуктов, спиртов и других маловязких жидкостей;Известны вискоэиметры капиллярного типа, принцип работы которых основан на определении времени .протекания известного количества. жидкости через узкие ка пиллярные трубки,Недостатками капиллярных вискозиметров являются сравнительно низкая производительность контроля, неприспособленность к организации непрерывных измерений. .Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущностии достигаемому результату является вибрационный вискоэиметр, основанный на измерении максимальной амплитуды колебаний погруженного в исследуемую жидкость тестового объекта (тонкой пластины). г(54) ВИБРАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР (57) Использование: для определения вязкости химических растворов и нефтепродуктов, Сущность изобретения: вибрационный, вискозиметр содержит корпус. В корпусе посредством системы упругих элементов прикреплен стержень. Стержень механиче. ски соединен с пластиной. В качестве упругих элементов использованы струны. Струны размещены между постоянными магнитами. 3 ил. Известное устройство содержит погружаемую в исследуемую жидкость тонкую пластину, прикрепленную к ней трубку, корпус, систему линейных упругих элементов в виде натянутых струн. жестко соединенных с трубкой и стенками корпуса, вибровозбудитель с защитнымиэкранамаи и измеритель вибраций. При работе вискозиметра его колебательная система настраивается (например. путем измерения частоты вибровозбудителя) на режим с максимальной амплитудой колебаний пластины, погруженной в исследуемую жидкость, и по измеренному значению максимальной амплитуды определяется вязкость,Недостатком известного вискозиметра ется низкая чувствительность измереЦель изобретения - повышение чувствительности измерений.Поставленная цель достигается тем, что вибрационный вискозиметр содержит корпус, в котором расположены стержень, жестко соединенный с чувствительным элементом в виде пластины, система упругих элементов, выполненных в виде натянутых струн, жестко соединенных со стержнем и стенками корпуса, размещенный между струнами вибровозбудитель с защитными экранами и измеритель вибраций. При этом вискозиметр дополнительно содержит установленные внутри корпуса постоянные маг 10 ниты; причем магниты расположены так, что силовыелинии образованного ими магнит.ного поля параллельны оси стержня, а струны изготовлены из магнитного материала и 2 -амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) перемещений чувствительного элемента (пластины) вискозиметра в резонансной области частот (кривая а соответствует 20устройству-прототипу, кривая б-объекту изобретения) на фиг, 3 - зависимость вязкости ц исследуемой жидкости (бензола) от максимальной амплитуды колебаний Уомакс чувствительного элемента (кривая а - устройство-прототип, кривая б. - объект изобретения),Вибрационный вискозиметр (фиг. 1) содержит пластину 1, погружаемую в сосуд 2с исследуемой жидкостью 3, и прикрепленный к пластине стержень 4 (тонкостенная трубка). На стержне 4 имеются отверстия 5 и 6, через которые пропущены струны 7, изготовленные из магнитного материала и играющие роль упругой системы устройства. Струны 7 жестко прикреплены к стержню 4 и стенкам корпуса 8, натянуты (с помощью специальных винтов, не показанных на схеме) и размещены в магнитных полях, образованных постоянными магнитами 9. Для возбуждения вынужденных колебаний (в направлении оси х) стержня 4 и жестко связанной с ним пластины 1 пред 40 назначен вибровозбудитель, включающий встречно включенные обмотки электромагнитов 10, 11, диоды 12, 13 и генератор 14 напряжения, а для регистрации параметров колебаний - бесконтактный измеритель 15вибраций, Для защиты от наводок вибровозбудитель оснащен защитными экранами16,50 Вибрационный вискозиметр работает следующим образом.При проведении вибрационного контроля пластина 1 вискозиметра опускается в 55 сосуд 2 с исследуемой жидкостью 3, после чего с помощью вибровозбудителя возбуждаются вертикально направленные колебания подвесной части устройства, На струны 7, размещенные в полях постоянных магниразмещены между магнитами,Ка фиг. 1 изображена принципиальная 15 схема вибрационного вискозиметра; на фиг тов 9, при этом действуют электромагнитные силы притяжения, направленные в сторону смещения струн и способствующиеуменьшению.(по мере роста смещейия).эквивалентной упругой восстанавливающей силы системы, В результате упругая характеристика вискозиметра преобразуется в нелинейную мягкую, благодаря чему возникающие в системе колебания также становятся нелинейными.Более высокая чувствительность объек-. та изобретения подтверждается резул ьтатами экспериментальных исследований на лабораторной установке, изготовленной в соответствии с принципиальной схемойустройства, показанной на фиг. 1. В качестве исследуемой жидкости использовался бензол, вязкость д которого варьировалась посредством изменения температурного режима испытаний. Значение температуры исследуемого бензола стабилизировалось на заданном уровне (с точностью + 0,05 С) посредством его размещения в стеклянном сосуде 2 с двойными стенками (на схеме не показаны), между которыми циркулировала жидкость из термостата типа 0-8. Основная часть стержня 4 была изготовлена из немагнитного материала, а его средний участок (на схеме заштрихован) - из магнитного сплава "альнико", Колебания пластины 1 и скрепленного с ней стержня 4 на струнах 7 возбуждались с помощью электромагнитного вибровозбудителя, управляемого генератором 14, Благодаря наличию диодов 12 и 13, синчсоидальный электрический ток, вырабатываемый генератором 14, одну поло-. вину периода проходил через обмотку 10, другую половину периода - через обмотку 11. На магнитный участок стержня 4 при этом,действовала сила, заставлявшая стержень поочередно втягиваться то в обмотку 10, то в обмотку 11. В результате возбуждались вертикальные (в направлении оси х) колебания стержня 4 и жестко. связанной с ним пластины 1, которые регистрировались бесконтактным измерителем 15 вибраций.На фиг. 2 изображены полученные экспериментально (при Ройа = 0,005, д = 0,8 мПа с и ьо = 20 С, где Ро - амплитуда тестового гармонического воздействия, К - эквивалентный коэффициент жесткости упругой части вискозиметра) АЧХ перемещений чувствительного элемента вискозиметра в зоне основного резонанса при гармоническом воздействии вида Рози вт(кривая а соответствует устройству-прототипу, кривая б - объекту изобретения),При эотм по осям координат отложены безразмерные амплитуда Уо = хо/а и частота ю =а/вьколебаний(хо - полуразмах колебаний чувствительно- вует устройству-прототипу, кривая б - объго элемента вискозиметра, а - зазор между екту изобретения). Как показывает анализ струной и постоянными магнитами, йЬ - ча- градуировочных кривых и соответствующие стота свободных колебаний системы, и- расчеты, относительному изменению вязко- частота внешнего гармонического воздей сти д на одну условную единицу соответствует изменение информативного признакаСопоставительный анализ приведен- Уомакс.на однуединицу в устройстве-протоных АЧХ позволяет установить следующее, типе и на 1,6-1,8 единиц в объекте изобре- В устройстве-прототипе упругая характери- тения. Практически это эквивалентно стика является линейной, поэтому соответ увеличенной в 1,6-1,8 раэ чувствительности ствующая АЧХ. (кривая. а) имеет измерений при использовании объекта иэохарактерный для линейных систем острый бретения для определения. вязкости исслерезонансный пик. Информативным пара- дуемой жидкости.метром. используемым для определения Таким образом; основным технико-эковязкости д, приэтомслужитмаксимальная 15. номическим преимуществом изобретения . амплитуда колебаний Уос, которой соот- является более высокая чувствительность ветствует точка С на АЧХ измерений, что в конечном счете позволяетПосле введения в конструкцию вискози- с повышенной точностью определять вязметра постоянных магнитовэквивалентная кость исследуемой жидкости,упругая характеристика подвескистановит ф о р мул а и з о б р ете н и я ся нелинейной мягкой, что соответствую- Вибрационный вискозиметр, содерщим образом отражается на АЧХ(кривая б). жащий корпус, в котором расположены Появляется зона неоднозначности колеба- . стержень, жестко соединенный с чувстний, в пределах которой система имеет два . вительным элементом в виде пластины, сиустойчивых режима движения; резонанс стема упругих элементов, выполненных в ный (участок АВ АЧХ) и нерезонансный уча- виде натянутых струн, жестко соединенйых сток (участок А В АЧХ). Наивысшая состержнемистенкамикорнуса, размещен- чувствительность контроля в этом случаеный между струнами вибровозбудитель с достигается при использовании в качестве защитными экранами и измеритель вибраинформативного признака амплитуды коле ции, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью баний в резонансной точке В АЧХ (макси-,повышения чувствительности измерений, мальная амплитуда Уоз,) вискозиметр дополнительно содержит установленные внутри корпуса постоянные магПо результатам испытаний получены . ниты, причем магниты расположены так, что градуировочные кривые (фиг. 3), устанавли силовые линии образованного ими магнитвающие взаимосвязь максимальной ампли- ного поля параллельны оси стержня; а струтуды колебаний Угьс с вязкостью ны изготовлены иэ магнитного материала и . у исследуемой жидкости (кривая а соответст- размещены между магнитами., 1744593 5 0,2Составитель В, Бересневич едактор М. Недолуженко Техред М.Моргентал Корректор А. Осауленко каз 2193 ТиражПодписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР .113035, Москва, Ж, Раушская наб,.4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина