Пристрій для вимірювання в’язкості рідини

Пристрій для вимірювання в'язкості рідини, що містить вібратор, збуджувач коливань і вимірювач, який відрізняється тим, що вібратор виконаний у вигляді асиметричного біморфного п'езоелемента, що складається з металевої пластини та дискового елемента, причому п'єзоелемент біморфного елемента має дві системи електродів, одна з яких підключається до генератора електричних коливань, а друга - до лічильника електричних коливань, крім того, пристрій обладнаний інструментом у вигляді тривісного еліпсоїда, прикріпленого до металевої пластини біморфного елемента, що описується рівнянням Х2/а2 + Y2/y2 + Z2/c2 = 1, Винахід відноситься до вимірювальної техніки і може бути використаний для вимірювання в'язкості рідини Відомий пристрій для вимірювання в'язкості рідини, що містить посудину, що містить калібровану дозу рідини, калібрований капіляр, посудину для зливу рідини і вимірювач часу (див Кульман А Г Физическая и коллоидная химия М Пищепромиздат, 1963, с 86, рис 18, а также Маляров Г Л "Тр Всес н-и Института метрологии", 1959, вып 37 (97), с 125) Недоліком цього пристрою є його складність і неможливість автоматизації вимірювань Відомий пристрій для вимірювання в'язкості рідини, що містить посудину з досліджуваною рідиною, калібровану тверду кульку, вимірювач часу (див Кульман А Г Физическая и коллоидная химия М Пищепромиздат, 1963, с 86, рис 18, а также Маляров Г А "Тр Весе н-и Института метрологии", 1959, вып 37 (97), с 125) Недоліком цього пристрою є його складність і неможливість автоматизації вимірювань Відомий пристрій для вимірювання в'язкості рідини, що містить вібратор, збуджувач коливань і вимірювач, причому вібратор виконаний у вигляді порожнього циліндра, закріпленого по торцях і здійснюючого крутильні коливання, збуджувач виконаний у вигляді електромагніта, що сприймає коливання (див А с СССР №427269, G 01 N 11/00, Б И №17,1974) Вказаний пристрій найбільш близький по технічній сутності до пристрою, що заявляється, і вибраний в якості прототипу Недоліком його є відома складність конструкції В основу винаходу поставлена задача удосконалення пристрою для вимірювання в'язкості рідини шляхом використання в якості вібратора асиметрич ного біморфного п'езоелемента, що складається з металевої пластини та дискового елемента, причому п'єзоелемент біморфного елемента має дві системи електродів, одна з яких підключається до генератора електричних коливань, а друга - до лічильника електричних коливань, крім того, пристрій обладнаний робочим інструментом у вигляді тривісного еліпсоїда, прикріпленого до металевої пластини біморфного елемента, що описується рівнянням де а, у, с - ПІВОСІ еліпса, X, Y, Z - координати в декартовій системі X2/a2+Y2/y2 Z 2 / c 2 =1,(1) де а і в і с - ПІВВІСІ еліпса, X , Y , Z - координати в декартовій системі Це дозволяє підвищити точність вимірювання в'язкості рідини Запропонований пристрій містить вібратор, збуджувач коливань і вимірювач ВІДМІННІСТЬ запропонованого пристрою від прототипу полягає в тому, що в я кості-вібратора використовується асиметричний біморфний п'єзоелемент, що складається з металевої пластини та дискового елемента, причому п'єзоелемент біморфного елемента має дві системи електродів, одна з яких підключається до генератора електричних коливань, а друга - до лічильника електричних коливань, крім того, пристрій обладнаний робочим інструментом у вигляді тривісного еліпсоїда, прикріпленого до металевої пластини біморфного елемента, що описується рівнянням (1) Кожна з визначених ВІДМІННИХ ознак є необхідною, а всі разом достатніми для досягнення технічного результату Технічним результатом даного винаходу є підвищення точності вимірювання в'язкості рідини Винахід пояснюється кресленням, де - на фіг показана структурна схема пристрою со (О 61321 Запропонований пристрій містить генератор електричних коливань 1, вібратор 2, виконаний у вигляді асиметричного біморфного елемента, робочий інструмент 3, у вигляді тривісного еліпсоїда, тверда тяга 4, посудина 5 з рідиною 6 і лічильник 7 На гґєзоелементі біморфного елемента 2 виконані вхідна 8 і вихідна 9 системи електродів, підключених ВІДПОВІДНО до генератора 1 і лічильника 7 Пристрій працює наступним чином На електрод 8 п'єзоелемента біморфного елемента 2 надходить імпульсна напруга від генератора електричних коливань 1 і в біморфному елементі виникають ВІЛЬНІ затухаючи коливання, які вигинаються, число яких підраховується лічильником 7 Число вільних коливань 2L 1 I n - , (2) R. FU a де f c n - частота проходження імпульсів, f_ - резонансна частота п'єзоелемента, L - еквівалентна індуктивність, R-I - втрати в п'єзоелемепті, F?2 - в'язкість рідини, F?3 - ультразвукові втрати Одночасно з біморфним елементом коливається і робочий інструмент 3, коливання до якого передаються через тягу 4 4 Затухання коливань залежить як від величини внутрішнього тертя R-], в'язкості рідини R2 , так і від ультразвукових втрат R3 у навколишнє середовище При безпосередньому контакті вібратора з рідиною, величина цих втрат велика і залежить від площі контакту, що приводить до зменшення точності вимірювань У запропонованому винаході вібратор безпосередньо не контактує з рідиною, втрати в повітря дуже малі, тому точність вимірювань може бути підвищена Приклад конкретного застосування У конкретному випадку був використаний біморфний елемент з металевою пластинкою діаметром 32, товщиною 0,2 мм зі сталі 40Х і п'єзоелемент діаметром 24, товщиною 0,2 мм із п'єзокераміки ЦТС-19 У центрі біморфного елемента закріплена тяга з латунного дроту діаметром 0,6 і довжиною 15 мм До тяги припаяний робочий інструмент у вигляді тривісного еліпсоїда розмірами 2 і 3 мм, висотою 5 мм із латуні Л63 При вимірюванні в'язкості біморфний елемент установлювався на посудину з рідиною, а робочий інструмент занурювався в рідину на глибину 10 мм Вимірювалась в'язкість води, гліцерину і касторової оли Результати вимірювань приведені в таблиці 1 Таблиця 1 Результати вимірювань в'язкості рідини Назва дослідної рідини Вода Гліцерин Касторова олія Спосіб вимінювання В'язкість за відомим способом В'язкість заданим способом при 20°С, спз при 20°С 1,009 1,0051 1473 1500 988 1001 Експериментально встановлено, що саме таке виконання пристрою дозволяє підвищити точність вимірювань в'язкості рідини Комп'ютерна верстка Н Лисенко Підписне Тираж 39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119