Ротационный вискозиметр

Союз Советских Социалистицесиих Республик(23) Приоритет 1) И. Кл О 01 И 11/14 107/25 Гасударственный номнтет Совета Министров СССР по делам изооретеннй и открытий(43) Опубликовано 25.08.76. 13 (45) Дата опубликования опи тень Ъ) РОТАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТ применяются злектромагнитные катушки, которые уравновешивают момент на измери:тельном сосуде путем автоматического изменения тока по сигналам от оптической измерительной угловой системы.Ограниченность по диапазону измерения4 (измеряемые моменты не превышают 10-с110 дин/см, что соответствует малым ,значениям вязкости - до нескольких пз), связана с применением в данном устройстве "мягкого" динамометра - злектромаг 11 и 1- ной компенсируюшей системы с .оптической системой слежения, которая имеет ограни-, ченные возможности в компенсации измеря. емок момента.Целью изобретения является рас 1 цирение диапазона и повышение точности измерения. 5 в качестве динныйГироскоп достигается тем, что ра применен двухстеп высокую чувствитель намомет имеюший нению в ромотор е 10 сть из гии датстояшиорпу оментов и ешш устачовленного асположенного силительного у си выходн ойства чика 1 роскопа,Изобретение относится к приборам для измерения реологических характеристик дисперсных материалов.Известен ротационный вискозиметр, содержащий коаксиальные цилиндры, один из которых соединен с приводным двигателем, а другой - измерительный цилиндр - с устройством для измерения момента, выполненным в виде динамометра. Недостатком данного устройства является низкая точность 1 О измерений за счет жесткого динамометра.Известен прибор, в котором в качестве измерителя момента используют силоизмеритель сельсинного типа. Однако и он не ,позволяет достичь достаточной точности при 15 широком диапазоне измеряемых величин.Наиболее близким техническим решением является прибор, содержаший коаксиальные цилиндры, приводной двигатель и измеритель, моментов. Прикладываемый момент уравно вешивается посредством противодействуюшего момента врашения, создаваемого компенсируюшим или балансируюшим механизмом.Величина противодейстуюшего момента является мерой вязкости исследуемого вещества, 25 В качестве балансируюшего механизмаким диапазоном изменения коэффициентаусиления и компенсирующего электродвигателя с редуктором.Корпус двухстепенного гироскопа жестко связан с измерительным цилиндром, который имеет механическую связь через редуктор с компенсирующим электродвигателем. Компенсирующий электродвигатель чеюез чсилительное устроиство электрическисвязан с датчиком угла, статор которогожестко связан с корпусом гироскопа, а ротор датчика угла установлен на выходнойоси гироскопа.Такая конструкция позволяет совместитьР, дв едином ус ройстве достоинства мягкогодпнамометра (за счет применения высокочу.вствительного двухстепенного гироскопа)и "жесткого динамометра (за счет применения усилителя с широким диапазоном изменения коэффициента усиления и компенсирующего электродвигателя).На фиг, 1 изображено устройство, общийвид; на фиг, 2 - кинематическая схема дина мо метра,Ротационный вискозиметр состоит из измерительного цилиндра 1, который жесткосвязан с валом 2, установленным посредством подшипников 3 и 4 в муфте 5. На валу 2 расположена шестерня 6 для механической связи с компенсирующим электродви- ЗОгателем 7.Кроме того, вал при помощи муфты 8жестко связан с двухстепенным гироскопом9, Муфта 5 и компенсирующий электродвигатель 7 закреплены на плите 10, установленной на подставке 1 1, которая снабженачетырьмя установочными винтами 12 дляустановки устройства горизонтально по уровню,Плита 10 связана при помощи стоек 4 О13 с плитой 14, Соосно с измерительнымцилиндром 1 установлен измерительный элемент 15. Вал 16 жестко связан с измерительным элементом 15 и посредством подшипников 17 и 18 закреплен в муфте 19. 46На валу 16 установлены шестерни 20 и 21для передачи крутящего момента от основного электродвигателя 22 к измерительному элементу 15,Муфта 19 укреплена на плите 14, к ко- яторой прикреплен посредством стойки 23и стакана 24 электродвигатель 22. Настойках 13 имеются регулировочные гайки25 для установки соосности измерительного элемента 15 и измерительного цилиндра Я1,Прибор работает следующим образом. В зазор между измерительным элементом15 и измерительным цилиндром 1 залива- ц ется определенное количество исследуемоговещества.Измерительный элемент 15 приводитсяво вращение при помощи основного электродвигателя 22, скорость этого вращения может варьироватьсч ступенчато (сменои зацепления шестерен 20 и 21) и плавно (путем изменения напряжения питания электродвигателя 22)Момент вращения от измерительногоэлемента 15 за счет наличия сил вязкостив исследуемом веществе передается к изме"рительному цилиндру 1 и представляет собой меру вязкости вещества. З.алее моментвращения от измерительного цилшидра 1через вал 2 передается-к корпусу 26 двухстепенного гироскопа 9,Корпус 26 двухстепенного гир"скопажестко установлен на вану 2 так, что в,;.омная осьгироскопа совгадает с осью вращения А, измерительного цилиндра 1. Выходцой осью чинамометра яв.яется ссьХ гг=роскопа, относительно которой установлендатчик угла 27, состоящий из ротора и сгатоюа. Статор датчика угла жестко установлен на корпусе 26, а ротор - на оси х иимеет возможность вращаться относительностатора. Ротор датчика угла злектрическгсвязан через усилительное устройство 28с компенсирующим электродвигателем 7, работающим в заторможенном режиме. Двига: -тель 7 механически связан через шестерниб с вертикальной осью измерительного цилиндра 1,При подаче питания на гиромотор гироскопа ротор 29 последнего начинает вращатьсяс большой угловой скоростью. Вектор Ннаправленный по осиЬ гироскопа, близок повеличине к вектору главного момента количества. движения ротора. Ь первоначальныймомент измерительный цилчндр 1 и гироскопнаходятся в покое.В какой-то момент времени начинаетсявращение измерительного элемента 15 сугловой скоростьюЮ .счет вязкости исследуемого вещества относительно вертикальной оси 3, возникает момент МВ, являющийся функцией вязкости и угловой скорос-,ти ж.При ш = сОа 51Мв =(г (1)где г( - вязкость исследуемого вещест-" ва.Момент Мв передается на гироскоп, вызывая его процессию вокруг выходной оси Х с угловой скоростью я . Благодаря процессии гироскопа возникает гироскопический момент МгуЦ, стремяшийся совместить вектор Н с вектором Я по кратчайшему пу=- ти. Этот гироскопический момент действуетОтносительно Оси 3. измерительнОго элемента 3 5 и направлен по оси Ц гироскопа.Гироскопический момент Мгу противоположен по направлению моменту Мв и раве,.ему по величине, т. е. уравновешивает возмушаюший момент.Одновременно с этим, вследствие процессии гироскопа с угловой скоростью ф , он поворачивается на угол,8 , благодаря чему. с датчика угла процессии 27 снимается сигнал, поступавший на усилительное устройст во 28 и далее - на комненсируюший двигатель 7. Зтот двигатель прикладывает относитопьно оси 6. момент йМк К .где К - передаточный коэффициент тракта датчика угла - усилительное устрой ство - компенсируюший двигатель,Момент Мк также противоположен по знаку моменту Мв, суммар 1 гь 1 й момент,;. ей= ствуюший относительно оси., будетИц : = М."; - . 11,гп - Мк = Мб -Н,Ь - К)11 12)По мере увеличения угла ), момент, цейству 1 оший ча гироскоп, уменьшается,.процессия гироскопа замедляется, и наконец, она прекрашается.Таким образом, в у" 1 ановивше 1 ся режиме Мгу = О и момент Мв уравновешивается ЗО только моментом Мк компенсирующего двигателя: Мк = КЬ = ИЬоткудаМЬК(чъ где " - установившееся значение угл. Я . 35 С учетом (1) приК=сопь 1 можно записатьР = 1).Измеряя величину установившегося зна- чения угла , например, при помоши высокочувствительного электроизмерительного прибора можно определить значения вязкости исследуемого вешества. Про 11 есс установления гироскопа в положение, соответствуюшее (4), происходит за очень мальп 1 промежуток времени, исчисляемый тысячными долями секунды.Для повышенич точности измерений применен двухстепечной гироскоп, который обладает наибольшей чувствительностью к изменению момента.Расширение диапазона измерений в предлагаемом устройстве достигается двумя способами; - изменением передаточного коэффиш 1 ента К тракта датчик угла - ус 11 лител ное устройство - комче 11 сируюший эле 1.Тродвигатель - редуктор (формула 4), за счет из.1 "11 ен 11 я коэффициента усиления у си 1 ш, тельного устройства или изменения передато 1 ногс 1 исла редуктора компенсируюшего электродвигателя (либо того и дру.гого вместе); - заменой гироскопа с необходп 1 мым кинематическ 11 м 1 оментох 1,в этом случае достаточно иметь набор сменчых двухсте 1 енных гироскопов.Ф о р м .;а и з о б р о т е и и яРота 1 И 1 снный впскэзиметр, содержацц 1 Й;:оаксчальные цилиндры, один из которых соединен с приводным дв 11 гателем, а другой измепительный цилиндр - с устр" йством для измерения момента, о т л и - ч а ю ш и й с я тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности измерен.:1 я, устройство для измерения момента выполнено в виде двухстепенного гироскопа, корпус которого соединен с измерительным цилиндром, причем входная ось гироскопа совмешена с осью врашения измерительного цилиндра, а на выходной оси гироскопа установлен датчик угла, рот: р которого электрически связан через усилитель с компенсируюшим двигателем, механически связанным с валом измерительчого цилиндра.Заказ 5131/491 Тираж 1029 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская набд. 4/5филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4