Вискозиметр

(19) (11) 0 1) 6 01 )( ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И СССР ТНРЬТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н(56) 1, Белоненко Н.В., Белоненко В,Н. Комплексная установка для исследования вязких и упругих жидкостей при высоких давлениях. - "Заводская лаборатория", 1977, Р 1, с, 48-50.2. Авторское свидетельство СССР486249, кл, 5 01 й 11/04, 1970 (прототип ).(54 )(57) ВИСКОЗИМЕТР, содержащий со суд для исследуемой жидкости и усфтановленный коаксиально с ним корпус, в котором размещены две излерительные катушки, две катушки подмагничивания, охватывающие каждая соответствующую измерительную катушку, источник питания, подключе ,ный к катушкам подмагничивания, и регистрирующий прибор, на вход которого включены измерительные катушки, узел сброса шарика и термостат, в который помещен корпус,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности и снижения трудоемкости измерений, онснабжен четырьмя экранами в формеполукольца, попарно охватывающимикатушки подмагничивания и подключенными к входу регистрирующего прибора, узел сброса шарика выполненв виде скобы с двумя взаимно перпендикулярными электромагнитамии трубчатым магазином, сооснымодному из электромагнитов, устанавливаемой в корпусе так, что осьвторого электромагнита совпадает сосью сосуда, и электромагнитногореле с тремя парами нормально замкнутых и двумя парами нормальноразомкнутых контактов, первый электромагнит подключен к источникупитания через одну, второй - черездве пары нормально замкнутых кон.тактов, и перекрестно - через двепары нормально разомкнутых контактов, а обмотка реле через конденсатор.подключена к входу регистрирующего прибора.Изобретение относится к измерению физических свойств материалов,в частности к приборам для измерения вязкости жидкостей.ИзВестей вискозиметр, содержащийтермостат, сосуд для исследуемойжидкости, измерительные катушкии узел сброса шарика с магнитнымлифтом для его подъема при необходимости параллельных измерений Ц,Недостатком данного вискозиметра является сравнительно низкаяточность, связанная с тем, что вустройстве не предусмотрена защита от фона, который дает нагреватель термостата, что отрицательносказывается на точности измерений,а также тем, что не предусмотреноприменение шариков разных диаметров,что приводит к увеличению погрешности измерений в условиях изменяющейся при изменении температуры вязкости. Кроме того, велика трудоемкость измерений из-за необходимостиразборки вискозиметра при замене шарика,ГНаиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому положительному эффекту является вискозиметр, содержащий корпус,коаксиальный ему сосуд с исследуемой жидкостью, на котором размещены две измерительные катушки, катушки подмагничивания, охватывающиекаждая соответствующую измерительнуюкатушку, источник питания, подключенный к катушкам подмагничивания, 35и регистрирующий прибор, на входкоторого включены измерительные катушки, узел сброса шарика, выполненный в виде серводвигателя для поворота сосуда с исследуемой жидкостью она 180 при каждом следующем измерении, и термостат, в который помещен. корпус 21 .Недостатком известного вискозиметра является сравнительно низкаяточность, связанная с тем, что неучитывается погрешность, которуювносят в показания турбулентныезавихрения в жидкости, которые образуются при быстром повороте сосуда, а также не учитывается погрешность, которую вносит угловая скорость шарика, появляющаяся при повороте сосуда, Существенную погрешностьвносит также использование шарикаодного, диаметра, и изменение расстояния между катушками практически неснижает этой погрешности. Кроме того,недостатком данного способа является трудоемкость измерений, так какдля замены шарика требуется разборка всего устройства. Цель изобретения - повышение точности и снижение трудоемкости измерений. 65 указанная цель достигается тем,что вискозиметр, содержащий сосуддля исследуемой жидкости и установленный коаксиально с ним корпус, вкотором размещены две измерительныекатушки, две катушки подмагничивания, охватывающие каждая соответствующую измерительную катушку, источник питания, подключенный к катушкам подмагничивания, и регистрирующий прибор, на вход которого включены измерительные катушки, узелсброса шарика и термостат, в которыйпомещен корпус, снабжен четырьмяэкранами в форме полукольца, попарноохватывающими катушки подмагничивания и подключенными к входу регистрирующего прибора, узел сброса шарика выполнен в виде скобы с двумявзаимно перпендикулярными электромагнитами и трубчатым магазином, соосным одному из электромагнитов,устанавливаемой в корпусе так, чтофось второго электромагнита совпадает с осью сосуда; и электромагнитного реле с тремя парами нормальнозамкнутых и двумя парами нормальноразомкнутых контактов, первый электромагнит подключен к источнику питания через одну, второй - черездве пары нормально замкнутых контактов, и перекрестно - через две парынормально разомкнутых контактов,а обмотка реле через конденсаторподключена к входу регистрирующегоприбора,Экраны в форме полукольца, попарно охватывающие катушки подмагничивания, играют двоякую роль. С одной стороны, полукольца позволяютэкранировать измерительные катушкиот внешних наводок, с другой стороны, полукольца образуют обкладкиконденсатора, включенные в колебательный контур вместе с соответствующей измерительной катушкой, что повышает выходной сигнал. Количествоэкранов связано с количеством измерительных катушек, т.е. вдвоебольше (четыре 1. Выполнение узласброса шарика в виде скобы с двумявзаимно перпендикулярными электромагнитами и трубчатым магазином, соосно одному из электромагнитов,устанавливаемой в корпусе так, чтоось второго электромагнита совпадает с осью сосуда, позволяет размещать скобу надососудом, с помощьюгоризонтального электромагнита извлекать шарики из магазина, с помощью вертикального. электромагнитафиксировать каждый шарик, а затемсбрасывать его в сосуд. Использование электромагнитного реле, включенного соответствующим образом,позволяет включать и выключатьгоризонтальный электромагнит, атакже изменять полярность включенияВискозиметр работает следующим образом.Исследуемый материал, напримерпек, засыпают в раздробленном состоянии или заливают в расплавленномсостоянии в центральный сосуд, Калибровка вискозиметра проводится напрозрачной жидкости с помощью фотоэлектрического регистратора пролета шарика, состоящего из двух фотосопротивлений и двух ламп, установленных попарно на стойках по разныестороны от стакана б. После окончания калибровки фотоэлектрический регистратор снимается и вискозиметр 40 помещается в вакуумный термошкафСНВС. Для более точного измерениятемпературы на дно стакана б такжепомещается исследуемый материалнапример пек, а для выравнивания 45 температуры по длине столба жидкости весь вискозиметр может быть помещен в цилиндрический экран из немагнитного и неэлектропроводногоматериала с хорошей теплопроводностью.При поданном напряжении на катушку 10 горизонтального и на катушку13 вертикального электромагнитовпервый иэ шариков 8 устанавливаетсямежду их сердечниками 11 и 12 надустьем сосуда. При быстром отключении питания катушки 10 и смене полярности питания катушки 13 с последуювертикального электромагнита, что дает возможность сначала притянутьшарик, зафиксировать его, а затемоттолкнуть (шарик во время Фиксации несколько намагничивается 1. Существенного для процесса измеренияускорения шарика не происходит, таккак намагничивание за короткийсрок времени слабое, сила отталкивания невелика и шарик по существупросто падает с вертикального электромагнита. Подключение обмотки реле через конденсатор к входу регистрирующего прибора позволяет регистрировать на диаграммную лентуприбора. импульс, соответствующийподаче напряжения на обмотку реле,а значит и сброс очередного шарика.Конструкция узла сброса шарика исистема регистрации позволяет применять вискозиметр для твердеющихматериалов, например каменноугольного пека, вязкость которого изменяется, в частности, при изменении температуры на 10 С (с 100 до 110 С) на порядок, изменяющих свою вязкость под действием изменения температуры на несколько порядков. В этомслучае применение других вискозиметров затруднительно, что связанос необходимостью точного измерениятемпературы и поддержания ее постоянства по всему столбу исследуемойжидкости, а также необходимостью . использования шариков различного диаметра в различных диапазонах вязкости для достижения минимальной погрешности во всем интервале ее изменения, вследствие чего возникают проблемы с измерением сигнала в катушках индуктивности при пролете шарика, и с механизмом сбрасывания шариков.На Фиг,1 показан вискоэиметр,общий вид; на фиг 2 - схема управления сбросом шарика.Вискозиметр содержит корпус (не показан ), в котором размещено оснорание 1, где на центрирующих кольцах 2 установлены измерительные катушки 3. Катушки подмагничивания 4, питаемые постоянным током, охвачены попарно полукольцами 5 и размещены на внешнем кварцевом. стаканеб, в котором впаян чехол 7 для термопары. Шарик 8 сбрасывается в центральный сосуд из узла сброса шарика,состоящий иэ скобы 9, установленной на стакане б, горизонтального электгомагнита с катушкой 10 и сердечника 11, вертикального электромагни" та с сердечником 12 и катушкой 13и двухколенной трубки-магазина 14с набором различных шариков 8, размещенных в требуемой последовательностиКатушки 3 соединены между собой и с полукольцами 5 параллельнои через конденсатор 15 подключены 5 10 15 20 25 к входу усилителя 16 типа УЭУМ,на выход которого с фонопонижающимконденсатором 17 включен регистрирующий прибор 18 типа Н 338. Кроме двухвэаимноперпендикулярных электромагнитов с катушками 13 и 10, накоторых резмещены обмотки 19 и 20,и магазина 14, в узле сброса шарикаимеется также реле с обмоткой 21,питание на которую подается черезтумблер 22, имеющее контакты 23 - 26,Обмотки 20 и 19 катушек электромагнитов 10 и 13 подключены: первая черезнормально замкнутые контакты 23 и 26с реле 21, перекрестно через нормально разомкнутые контакты 24 и 25с реле .21, а через тумблер 27 к источнику постоянного напряжения 28,а вторая обмотка 19 через тумблер 29и нормально замкнутые контакты 30к источнику постоянного напряжения28. Обмотка 21 через конденсатор 31подключена к входу усилителя 16, ачерез него к регистрирующему прибору18. щей подачей питания на катушку 10указанный шарик 8 падает в основание1, а следующий шарик 8 занимает его место. Пролет шарика 8 в катушках3 регистрируетсяв виде пиков надиаграммной ленте самописца 18, амплитуда которых пропорциональна размеру шарика 8, что исключает ошиб 109238010 ки при обработке результатов измерений, Использование полуколец 5 позволяет снизить фон при регистрации пролета шарика 8 и увеличить амплитуду полезного сигнала.Отключение питания катушки 10 и смена полярности питания катушки 13 выполняется следующим образом.При включении питания катушек 10 и 13 связанными тумблерами 27 и 29 первый шарик 8 устанавливается между сердечниками 11 и 12, при отключении тумблером 22 питания обмотки 21 реле нормально замкнутые контакты 23, 26 и 30 размыкаются, а нормально разомкнутые контакты 24 и 25 замыкаются в ре:ультате чего полярность питания обмотки 20 катушки13 изменяется на противоположную,а обмотка 19 катушки 10 обесточивавтся. Применение изобретения позволяет повыситьо точность измерений в среднем на 6-10 за счет использования шариков разного диаметра в разных диапазонах вязкости при снятии температурной вязкости, а так же за счет снижения фона и увеличения амплитуды сигнала; снизить трудоемкость измерений в среднем на 15-20 эа счет исключения разработки вискоэиметра при замене шарика.Тираж 82 ударствен ам изобрете ар ЖрПодписого комитета СССРний и открытийаушская наб д, 4