Пристрій для визначення в’язкості рідини і спосіб його використання

1 Пристрій для визначення в'язкості рідини, який включає циліндричний барабан з горизонтальною віссю обертання, привід обертання барабана, чутливий елемент і датчик кута повороту елемента, який відрізняється тим, що чутливий елемент виконаний у вигляді балансирного приводу з корпусом, установленим з можливістю повороту відносно нерухомої опори навколо осі, яка співпадає з горизонтальною віссю обертання приводу, виконаним з центром ваги, ексцентричне зміщеним відносно цієї осі і зв'язаним з датчиком кута повороту 2 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що корпус приводу обладнаний змінними діапазонними вантажами 3 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що нерухома опора виконана з упорами, а корпус приводу обладнаний виступами, установленими з можливістю взаємодії з цими упорами 4 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що довжина порожнини барабана становить 0,1-0,5 її діаметра 5 Спосіб визначення в'язкості рідини, який включає обертання циліндричного барабана, заповненого рідиною, навколо горизонтальної осі, замір кута повороту чутливого елемента і визначення в'язкості, ЯКИЙ відрізняється тим, що барабан обертають зі сталою кутовою швидкістю, яку визначають з співвідношення де ш - швидкість обертання барабана, 1/с, Fr = 1 - 10 - число Фруда на радіальній поверхні порожнини барабана, R - радіус порожнини, м, g - прискорення сили ваги, м/с2 6 Спосіб за п 5, який відрізняється тим, що для дослідження рідин з високою в'язкістю приймають більше значення змінного діапазонного вантажу корпусу приводу, більше відношення довжини порожнини барабана, до и діаметра і меншу швидкість обертання барабана 7 Спосіб за п 5, який відрізняється тим, що порожнину барабана заповнюють рідиною наполовину (О ю Винахід належить до галузі дослідження властивостей текучих середовищ і може бути застосований для визначення в'язкості та інших реологічних характеристик рідин Відомий пристрій для визначення в'язкості рідини, який включає циліндричний барабан з вертикальною віссю обертання, внутрішній коаксіальний нерухомий циліндр, привод обертання барабана і датчик обертового момента циліндра [1] Спосіб використання відомого пристрою включає обертання барабана, замір обертового момента, що діє на циліндр, і визначення в'язкості Недоліком відомого пристрою є наявність датчика обертового момента та обмеження можливості регулювання значення момента, що знижує надійність, звужує діапазон чутливості, ускладнює експлуатацію та конструкцію пристрою Найближчим за технічною сутністю до винахо ду є пристрій для визначення вязкості рідини, який включає циліндричний барабан з горизонтальною віссю обертання, внутрішній коаксіальний циліндр з центром ваги, ексцентрично зміщеним відносно осі обертання барабана, привод обертання і датчик кута повороту циліндра [2] Спосіб використання відомого пристрою включає обертання барабана, замір кута повороту циліндра і визначення в'язкості Недоліком відомого пристрою є наявність магнітного датчика кута повороту коаксіального циліндра та самого циліндра, а також відсутність можливості регулювання величин момента та кута повороту, що обмежує діапазон вимірювання в'язкості, знижує надійність та ускладнює конструкцію пристрою В основу винаходу поставлена задача шляхом модернізації чутливого елемента та приводу ба ю 51256 внутрішнього тертя рідини При обертанні барабана з швидкістю, що відповідає значенню числа Фруда, меншому за 1, величина обертового момента для малов'язкої рідини ще в значній мірі поступається йоге максимальному значенню При обертанні з швидкістю, що відповідає значенню числа Фруда, більшому за 10, величина момента для сильнов'язкої рідини вже істотно поступається його екстремальному значенню, а режим усталеного обертального руху машинного агрегату стає нестійким В окремих випадках здійснення винаходу для дослідження рідин з високою в'язкістю приймають більше значення змінного діапазонного вантажу корпусу приводу, більше відношення довжини порожнини барабана до и діаметра і меншу швидкість обертання барабана Це здійснення способу є таким, якому віддається перевага з точки зору розширення діапазону вимірювання в'язкості рідин шляхом регулювання величини кута повороту чутливого елемента та величини обертового момента, що сприймається барабаном Використання більшого діапазонного вантажу забезпечує зменшення кута повороту чутливого елемента під дією значного момента, обумовленного силами внутрішнього тертя в сильнов'язкій рідині Використаннябільшого співвідношення розмірів порожнини при В окремих випадках здійснення винаходу корнезмінному и об'ємі та меншої швидкості обертанпус приводу обладнаний змінними діапазонними ня барабана забезпечує зниження обертового мовантажами Це виконання пристрою забезпечує мента ВІДПОВІДНО ДЛЯ дослідження рідин з низьможливість регулювання величина кута повороту кою в'язкістю можна прийняти менше значення чутливого елемента під дією обертового момента, діапазонного вантажу, що забезпечує збільшення що викликаний силами внутрішнього тертя в рідикута повороту елемента під дією незначного моні мента, а також співвідношення розмірів порожнини Крім того, нерухома опора виконана з упората більшу швидкість обертання барабана, що зами, а корпус приводу обладнаній виступами, устабезпечує підвищення момента новленими з можливістю взаємодії з цими упорами Це дозволяє обмежити поворот корпусу Крім того, порожнину барабана заповнюють приводу під дією реактивних сил інерції під час рідиною наполовину Це здійснення способу є ташвидкого прискорення або сповільнення обертанким, якому віддається перевага з точки зору підня барабана вищення чутливості пристрою за рахунок збільшення обертового момента, що сприймається Крім того, довжина порожнини барабана стабарабаном, оскільки момент при цьому має макновить 0,1 - 0,5 и діаметра Це виконання присимальне значення строю є таким, якому віддається перевага з точки зору підвищення його чутливості за рахунок збіНа фіг 1 показаний заявлений пристрій з частльшення сил внутрішнього тертя в рідині, що ковим розрізом в вертикальній площині, що співсприймаються поверхнею порожнини барабана, падає з осями обертання, вид збоку, на фіг 2 при взаємодії рідини з торцьовими стінками поропристрій при обертанні та визначенні в'язкості з жнини При виконанні порожнини з таким співвідчастковим розрізом в вертикальній площині, що ношенням розмірів, меншим за 0,1, значно зросперпендикулярна осям, вид спереду тають її радіальні габарити При виконанні її з Пристрій для визначення в'язкості рідини співвідношенням, більшим за 0,5, не досягається включає циліндричний барабан 1 з горизонтальістотного збільшення сил тертя ною віссю обертання О, патрон 2, механічну передачу 3 і балансирний привод з горизонтальною Вирішення поставленої в основу винаходу завіссю обертання О' Ротор 4 електродвигуна придачі досягається також тим, що в способі визнаводу встановлений на валу 5, який через вмонточення в'язкості рідини при використанні такого ваний редуктор 6 приводить передачу 3 в оберпристрою, який включає обертання циліндричного тання Статор 7 електродвигуна змонтований на барабана, заповненого рідиною, навколо горизонкорпусі 8 приводу, який встановлений в підшипнитальної осі, замір кута повороту чутливого елемеках 9 з можливістю повороту відносно нерухомої нта і визначення в'язкості, згідно винаходу, бараопори навколо осі обертання О' Корпус 8 приводу бан обертають зі сталою кутовою швидкістю, яка обладнаний штангою 10 з змінними діапазонними відповідає значенню числа Фруда на радіальній вантажами 11, виступами 12 і стрілкою 13 Неруповерхні його порожнини 1 - 10 Це здійснення хома опора обладнана упорами 14 і шкалою 15 способу є таким, якому віддається перевага з точБарабан 1 має циліндричну порожнину радіуса R, ки зору підвищення чутливості пристрою за рахудовжина якої L становить 0,1 - 0,5 її діаметра нок збільшення обертового момента, що сприймається барабаном і обумовлений силами Визначення в'язкості за допомогою заявленого рабана для збільшення обертового момента, що сприймається контактною поверхнею та викликаний силами внутрішнього тертя в рідині, створення можливості регулювання значень цього момента і кута повороту елемента та виключення необхідності використання коаксіального циліндра забезпечити розширення діапазону вимірювання в'язкості, підвищення надійності та спрощення конструкції пристрою Вирішення поставленої технічної задачі досягається тим, що в пристрої для визначення в'язкості рідини, який включає циліндричний барабан з горизонтальною віссю обертання, привод обертання барабана, чутливий елемент і датчик кута повороту елемента, згідно винаходу, чутливий елемент виконаний у вигляді балансирного приводу з корпусом, установленим з можливістю повороту відносно нерухомої опори навколо осі, яка співпадає з горизонтальною віссю обертання приводу, виконаним з центром ваги, ексцентрично зміщеним відносно цієї осі, і зв'язаним з датчиком кута повороту Виконання чутливого елемента у вигляді балансироного приводу забезпечує можливість регулювання діапазону чутливості та виключення необхідності використання коаксіального циліндра 51256 Для дослідження рідин з низькою або високою в'язкістю встановлюють на штанзі 10 різні ЗМІННІ діапазонні вантажі 11, заповнюють наполовину рідиною і закріплюють в патроні 2 барабани 1 з різним співвідношенням довжини і діаметра порожнини та приводять їх в обертання з різними швидкостями ш за рахунок зміни передаточного числа редуктора 6 і передачі 3 або регулювання електродвигуна При цьому шкалу 15 вимірювання відхилення стрілки 13 градуюють з урахуванням числа зазначених варіацій параметрів системи Під час швидкого прискорення барабана 1 при розбігу або швидкого сповільнення при вибігу виступи 12 корпусу 8 взаємодіють з упорами 14 опори і обмежують максимальний кут а повороту корпуса Приклад виконання пристрою та здійснення способу радіус порожнини барабана R = 0,1м, довжина порожнини L = 0,02 - 0,1м, об'єм досліджуваної рідини в барабані (0,314 - 1,57)103 м3, швидкість обертання барабана ш = 9,9 - 31,3 1/с Джерела інформації 1 Белкин И М , Виноградов Г В , Леонов А И Ротационные приборы Измерение вязкости и физико-механических характеристик материалов М Машиностроение, 1968 -с 45 2 А С СССР № 1111072, кл G01N11/14, 1984, Бюл №32 пристрою здійснюється в такій ПОСЛІДОВНОСТІ Порожнину барабана 1 наполовину заповнюють досліджуваною рідиною 16 Барабан 1 закріплюють в патроні 2 і приводять в обертання навколо горизонтальної осі О з сталою швидкістю ш При цьому на внутрішню поверхню барабана 1 з боку рідини 16 діє момент сил опору Мо, величина якого залежить від реологічних характеристик досліджуваного середовища Корпус 8 повертається навколо осі О' обертання приводу до тих пір, поки момент опору Мо не зрівноважиться моментом сил ваги М в відносно осі О', що діє на корпус 8 в напрямку, протилежному дм момента Мо Величина Мо визначається співвідношенням Мо = М в * і * n = G * О'С * sma * і * п., де Мо - момент сил опору, Нм, М в = G * О'С * sma момент сил ваги, Нм, G - сила ваги корпуса 8 з вантажами 11, Н, О'С - відстань центра ваги С корпуса 8 з вантажами 11 від осі обертання О', м, a - кут повороту корпуса 1, рад , і - передаточне число редуктора 6 і передачі 3, п - коефіцієнт корисної дії приводу Реологічні характеристики досліджуваного середовища визначають за величиною виміряного в положенні рівноваги за допомогою шкали 15 відхилення а стрілки 13 від положення, яке вона займає при нерухомому барабані 1, при обертанні барабана з заданою швидкістю ш //// 7 4 5 Фіг. 1 6 9 м Фіг. 2 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71