Коливальний віскозиметр

Коливальний віскозиметр, який містить корпус, контур збудження коливань, який містить спа 3 36817 тромагнітів, забезпечення зв'язку частотноколивальної ланки з контуром збудження коливань через силопередавальні феромагнітні пластини, які жорстко і симетрично закріплені на другій консолі вала у площині його осі, сполученням виходів індукційних датчиків з електромагнітами і частотоміром. Порівняльний аналіз корисної моделі з прототипом показує, що коливальний віскозиметр, що заявляється, відрізняється тим, що він додатково містить підсилювач збудження, частотноколивальну ланку, яка містить двохконсольний вал з жорстко закріпленим на торці однієї з його консолей диском, пружини і вузли настроювання жорсткості динамічної системи, індукційні датчики, постійні магніти і частотомір, у контур збудження коливань введена додаткова пара електромагнітів, при цьому частотно-коливальна ланка зв'язана з контуром збудження коливань через силопередавальні феромагнітні пластини, жорстко і симетрично закріплені на другій консолі вала у площині його осі, а виходи індукційних датчиків сполучені з електромагнітами і частотоміром. Таким чином, коливальний віскозиметр, що заявляється, відповідає критерію корисної моделі "новизна". Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 представлено загальний вигляд коливального віскозиметра з розтинами для пояснення конструкції, на фіг. 2 наведена конструктивно-компонувальна схема коливального віскозиметра (на вигляді збоку), на фіг. 3 наведена конструктивно-компонувальна схема коливального віскозиметра (на вигляді зверху), на фіг. 4 наведена схема збудження крутильних коливань вала з диском, на фіг. 5 зображено загальний вигляд коливального віскозиметра з обладнанням, яке використовується, на фіг. 6 наведена блок-схема коливального віскозиметра, яка пояснює його роботу, на фіг. 7 наведена номограма залежності частоти авторезонансних коливань f системи "балка - ємкість - досліджуваний матеріал" від в'язкості n досліджуваного матеріалу та температури t навколишнього середовища. Коливальний віскозиметр містить ємкість 1 для досліджуваної рідини 2, яка з'єднана певним чином з корпусом 3. На корпусі 3 є вікно 4, на прозорій частині якого нанесена координатна сітка. Усередині корпуса 3 жорстко закріплені електромагніти 5, які встановлені симетрично і попарно співвісно. Зовні корпуса 3 розташовані регулювальні гвинти 6 і 7. Гвинт 6 зв'язаний з пристроєм 8 для затягування пружини 9, а гвинт 7 - з пристроєм 10 для переміщення індукційних датчиків 11, жорстко закріплених на пристрої 10. Усередині корпуса 3 у підшипниках кочення 12 закріплений вал 13 з диском 14 на вільному кінці. На валу 13 жорстко закріплені силопередавальні феромагнітні пластини 15 і 16. Пластини 15 і 16 розташовані в одній площині, що проходить крізь вісь вала 13. У пластини 15 опираються пружини 9, а на пластинах 16 закріплені постійні магніти 17, при цьому пружини 9 опираються одним кінцем у пластини 15, а другим - у пристрій 8. Виходи індукційних датчиків 11 зв'язані з входом підсилювача збудження 18. Ви 4 ходи підсилювача збудження 18 виконано зв'язаними з електромагнітами 5 і частотоміром 19. Корпус 3 кріпиться на ємкості 1 за допомогою замків 20. Входи підсилювача збудження 18 та частотоміра 19 виконано зв'язаними з джерелом живлення 21. Коливальний віскозиметр працює таким чином. Спочатку в ємкість 1 заливається досліджуване середовище 2, для чого відкриваються замки 20 і корпус 3 разом з конструктивними елементами піднімається, а ємкість 1 заповнюється до занурення диска 14 у досліджуване середовище 2 не менш ніж на 1/2 довжини вала 13. Потім корпус 3 за допомогою замків 20 закріплюється на ємкості 1. При підключенні джерела живлення 21 до підсилювача збудження 18 і частотоміра 19 прилад (коливальний віскозиметр) готовий до роботи. При цьому в індукційному датчику 11, який знаходиться в магнітному полі постійного магніту 17, відпрацьовується сигнал у вигляді електрорушійної сили (ЕРС) індукції. При цьому індукційні датчики 11 і постійні магніти 17 встановлені так, що ЕРС відпрацьовується тільки в одному з датчиків 11. Сигнал з цього датчика 11 подається на підсилювач збудження 18, де він підсилюється, і далі на діагонально-протилежні магніти 5 (див. фіг. 6). Електромагніти 5 (до яких підведений підсилений сигнал) починають діяти на силопередавальну феромагнітну пластину 15 парою сил відносно осі обертання вала 13. При цьому вал 13 буде обертатися у підшипниках кочення 12 у напрямку моменту М, створеного парою сил від електромагнітів 5(див. фіг. 4). Діагональне протилежні (відносно працюючих електромагнітів 5) пружини 9 почнуть стискуватися, накопичуючи енергію. При досягненні положення рівноваги, при якому сила від електромагнітів 5 буде дорівнювати силі затягнення пружини 9, сигнал на працюючому індукційному датчику 11 буде відсутній, а тому буде відсутній і на електромагнітах 5. Не отримуючи протидії з боку електромагнітів 5 (задіяних у перший період коливань — див. Фіг. 4), пружини 9 почнуть розтискуватися, намагаючись повернутися у положення рівноваги. Вал 13 з диском 14 почне провертатися у зворотний бік. У другий період коливань у роботу вступає другий індукційний датчик 11 (на фіг. 1-3 симетрично розташований відносно осі вала 13 другий індукційний датчик 11 конструктивно не показаний), сигнал з якого, після підсилення у підсилювачі збудження 18, буде надходити на два інших діагональне протилежні електромагніти 5, які впливають парою сил (іншого знаку) на силопередавальну феромагнітну пластину 15, при цьому вони будуть надавати їй безконтактне додатковий рух у зворотний бік відносно першого півперіоду коливань. Таким чином, виникають механічні коливання системи "вал 13 - диск 14 - пружини 9", що не затухають, і співфазні з ними електричні коливання в системі "датчик 11 - підсилювач збудження 18 електромагніти 5", частота яких дорівнює частоті власних коливань системи "вал з диском - досліджуване середовище 2". Вимірювання частоти 5 36817 власних коливань здійснюється за допомогою електронно-лічильного частотоміра 19. Залежно від щільності досліджуваного середовища 2, тертя між диском 14, який занурено у досліджуване середовище 2, і середовищем, буде різним. Наскільки середовище 2 буде меншої щільності, настільки сила тертя буде менше, а частота власних крутильних коливань f більше. І навпаки, у середовищі більшої щільності сили зчеплення середовища і диска можуть бути настільки значними, що при певній (початковій) жорсткості динамічної системи зусиль від електромагніта 5 не вистачить, щоб їх подолати. У цьому випадку, за допомогою регулювальних гвинтів 6 і 7 (див. Фіг. 13), індукційні датчики 11, які конструктивно виконані жорстко закріпленими на пристосуваннях 8 і 10, переміщуються у бік постійного магніту 17. Зменшення зазору між датчиком 11 і постійним магнітом 17 призводить до того, що збільшується величина сигналу, що виробляється датчиком 11 у вигляді ЕРС індукції, і, як наслідок, збільшується потужність сигналу, який надходить від підсилювача збудження 18 на електромагніти 5. Одночасно, шляхом стиснення за допомогою гвинтів 6 пружин 9 досягають деякого збільшення частоти обертання вала 13 і, як наслідок, зменшення амплітуди коливань (кута повороту a - див. фіг. 4) зазначеного вала 13. Зменшення кута повороту a вала 13 з диском 14 буде сприяти зменшенню сили тертя між середовищем 2 і диском та підвищить чутливість частотно-вибіркової ланки. При виконанні контрольного вимірювання в'язкості досліджуваного матеріалу 2, яким може бути, наприклад, нафта, бензин, гас, спирт, молоко, сметана та інші речовини, вимірюють частоту f авторезонансних (власних) коливань частотноколивальної ланки. Тертя між собою диска 14 та досліджуваного матеріалу 2 призведе до виникнення дисипативних сил тертя і, як наслідок, до зменшення частоти f авторезонансних коливань системи "вал 13 з диском 14 - досліджуване середовище 2". Знаючи виміряні раніше еталонні частоти коливань f частотно-коливальної ланки в ємкості з досліджуваним матеріалом 2, параметри якого виміряні іншими засобами вимірювань, і по 6 рівнюючи їх з показниками частотоміра 19 при контрольному вимірюванні, отримують за номограмою залежності частоти авторезонансних коливань f системи "балка - ємкість - досліджуваний матеріал" від в'язкості v досліджуваного матеріалу та температури t навколишнього середовища, величину в'язкості v дослідного матеріалу (див. номограму на фіг. 7). Наприклад, при контрольному вимірюванні в'язкості v досліджуваного матеріалу була отримана частота авторезонансних коливань f1. Згідно з номограмою, на осі f знаходять величину f1, проводять перпендикуляр до сімейства кривих t (на фіг. 3 - зазначено t1, t2, t3 та t4) відповідно до температури t3 (як приклад), переходять паралельно базовій осі до графіка зміни в'язкості n і, опускаючи перпендикуляр з точки перетину графіка на вісь n, отримують величину фактичної в'язкості n 1 досліджуваного матеріалу. Використання як показника щільності досліджуваного середовища частоти власних коливань дозволить підвищити точність визначення щільності досліджуваного середовища, розширити функціональні можливості приладу для вимірювання щільності не тільки рідких середовищ, але й інших середовищ більшої в'язкості та щільності. Використання запропонованого пристрою можливе не тільки у виробничих умовах, але й у польових; він також може бути розташований у конструкції тари для зберігання різноманітних речовин, наприклад, у бочках для пального літальних апаратів, в ємкостях для зберігання пального на автозаправних станціях, в ємкостях для перевезення молока, друкарських фарб та інше. Контроль за вимірюванням фізико-хімічних властивостей вищезазначених речовин, у цьому випадку, може вестися дистанційно. Джерела інформації: 1. А.С. СРСР № 717625, 1980 p., МПКG011 1/16 - аналог. 2. А.С. СРСР № 238875,1966 p., МПКG011 1/16 - аналог. 3. A.C. СРСР № 789704,1980 p., МПКG011 1/16 - прототип. 7 36817 8 9 Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 36817 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601