Вібраційний віскозиметр

Вібраційний віскозиметр, який містить корпус із закріпленим на ньому датчиком в'язкості, блок живлення, генератор звукових коливань і схему вимірювань вихідного сигналу датчика, який відрізняється тим, що він додатково споряджений не менш ніж двома електровібраторами, виконаними у вигляді котушок збудження коливань, що закріплені симетрично усередині корпусу на відстані між собою, додатково споряджений не менш ніж двома підшипниками ковзання, виконаними закріпленими симетрично в отворах електровібраторів, магнітним якорем, виконаним розміщеним у отворах електровібраторів з можливістю поздовжнього переміщення відносно поздовжньої осі електровібратора та зазначених підшипників ковзання, постійним магнітом, закріпленим жорстко у геометричній середині зазначеного магнітного якоря, U 2 36052 1 3 36052 4 Найбільш близьким технічним рішенням, обПорівняльний аналіз корисної моделі з протораним за прототип, є вібраційний віскозиметр, типом показує, що вібраційний віскозиметр, що який містить корпус із закріпленим на ньому датзаявляється, відрізняється тим, що він додатково чиком в’язкості, блок живлення, генератор звукоспоряджений не менш ніж двома електровібратових коливань і схему виміру ви хідного сигналу дарами, виконаними у вигляді котушок збудження тчика [3]. коливань, що закріплені симетрично усередині Недоліками відомого вібраційного віскозиметкорпусу на відстані між собою, додатково споряра, який обрано за прототип, є низька чутливість джений не менш ніж двома підшипниками ковзанприладу, недостатня точність одержуваних реня, виконаними закріпленими симетрично в отвозультатів вимірів параметрів коливань і, як наслірах електровібраторів, магнітним якорем, док, реологічних властивостей досліджуваного виконаним розміщеним у отворах електровібратоматеріалу (речовини). рів з можливістю поздовжнього переміщення відВ основу корисної моделі покладено задачу носно поздовжньої осі електровібратора та зазнапідвищення точності визначення реологічних харачених підшипників ковзання, постійним магнітом, ктеристик і розширення асортименту матеріалів, закріпленим жорстко у геометричній середині защо досліджуються. значеного магнітного якоря, індукційними датчикаРішення технічної задачі у вібраційному віскоми, виконаними закріпленими симетрично на стінці зиметрі, який містить корпус із закріпленим у ньокорпусу із зазором щодо постійного магніту, пруму датчиком в’язкості, джерело живлення, генеражинами, розміщеними між торцем магнітного якотор звукових коливань і схему вимірювань ря та торцевою стінкою корпусу, генератор звуковихідного сигналу датчика, досягається шляхом вих коливань виконаний у вигляді підсилювача додаткового спорядження його не менш ніж двома збудження коливань низької частоти, датчик електровібраторами, виконаними у вигляді котув’язкості виконаний у вигляді диска, що закріплешок збудження коливань, що закріплені симетричний на торцевій частині магнітного якоря перпенно усередині корпусу на відстані між собою, додатдикулярно до його поздовжньої осі, пружини викокового спорядження його не менш ніж двома нані такими, що контактують з торцевою стінкою підшипниками ковзання, виконаними закріпленими корпусу та датчиком в’язкості, схема виміру ви хідсиметрично в отворах електровібраторів, магнітного сигналу датчика виконана такою, що містить ним якорем, виконаним розміщеним в отворах частотомір та реєстратор контрольованих парамеелектровібраторів з можливістю поздовжнього трів, ви ходи індукційних датчиків виконані сполупереміщення відносно поздовжньої осі електровіченими з підсилювачем збудження коливань низьбратора та зазначених підшипників ковзання, покої частоти, виходи підсилювача збудження стійним магнітом, закріпленим жорстко у геометколивань низької частоти виконані сполученими з ричній середині зазначеного магнітного якоря, електровібраторами через фазоінвертор, постійіндукційними датчиками, виконаними закріпленими ний магніт виконаний у вигляді кільця, на корпусі симетрично на стінці корпусу із зазором щодо пота на торцевій стінці корпусу виконані отвори, стінстійного магніту, пружинами, розміщеними між ки корпусу виконані такими, що контактують з пруторцем магнітного якоря та торцевою стінкою коржинами та мають можливість переміщення відноспусу, виконанням генератора звукових коливань у но поздовжньої осі корпусу та магнітного якоря, вигляді підсилювача збудження коливань низької виходи джерела живлення виконані сполученими з частоти, виконанням датчика в’язкості у вигляді входами підсилювача збудження коливань низької диска, закріпленого на торцевій частині магнітного частоти, частотоміра та реєстратора контрольоваякоря перпендикулярно до його поздовжньої осі, них параметрів, магнітний якір оснащений втулвиконанням пружин такими, що контактують з торкою, яка виконана з полірованою поверхнею та цевою стінкою корпусу та датчиком в’язкості, викожорстко закріплена на зазначеному магнітному нанням схеми виміру вихідного сигналу датчика якорі. такою, що містить частотомір та реєстратор контТаким чином, вібраційний віскозиметр, що зарольованих параметрів, виконанням виходів індуявляється, відповідає критерію "новизна". кційних датчиків сполученими з підсилювачем Суть корисної моделі пояснюється за допомозбудження коливань низької частоти, виконанням гою креслень, де на Фіг.1 наведена конструктивновиходів підсилювача збудження коливань низької компонувальна схема вібраційного віскозиметра, частоти сполученими з електровібраторами через на Фіг.2 наведена схема вібраційного віскозиметфазоінвертор, виконанням постійного магніту у ра, яка пояснює його роботу і конструкцію, на Фіг.3 вигляді кільця, виконанням на корпусі та на торценаведена схема зовнішнього виду пристрою, на вій стінці корпусу отворів, виконанням стінок корФіг.4 наведена блок-схема вібраційного віскозимепусу такими, що контактують з пружинами та матра, яка пояснює його роботу і взаємодію конструють можливість переміщення відносно ктивних елементів, на Фіг.5 наведені загальний поздовжньої осі корпусу та магнітного якоря, виковигляд магнітного якоря з розміщеним на ньому нанням виходів джерела живлення сполученими з датчиком в’язкості та схема розміщення індукційвходами підсилювача збудження коливань низької них датчиків, на Фіг.6 надана схема розміщення частоти, частотоміра та реєстратора контрольовапристрою у ємності з досліджуваним матеріалом, них параметрів, оснащенням магнітного якоря на Фіг.7 наведена залежність частоти f власних втулкою, яка виконана з полірованою поверхнею коливань датчика в’язкості від в’язкості n досліта жорстко закріплена на зазначеному магнітному джуваного матеріалу (речовини), на Фіг.8 надано якорі. схему прокачування рідини. 5 36052 6 Вібраційний віскозиметр, як варіант конструкції підсилювача збудження 11 коливань низької час(див. Фіг.1 та Фіг.2), містить корпус 1 із торцевими тоти, частотоміра 12 та реєстратора 13 контростінками 2. Усередині корпусу 1 встановлено (жорльованих параметрів (Е*) за допомогою електричстко закріплено) електровібратори 3, які виконані, них дротів 19. Додатковим обладнанням для наприклад, у вигляді електромагнітних котушок. проведення технологічних операцій щодо визнаПри цьому електровібратори 3 конструктивно чення фізичних властивостей речовин, наприклад, встановлені усередині корпусу 1 так, щоб між ними в’язкості n, шляхом виміру параметрів коливань був зазор. Усередині котушок (електровібраторів динамічної системи (частоти f власних коливань), 3) жорстко закріплено не менш ніж два підшипники що взаємодіє з досліджуваним матеріалом 20 (рековзання 4, які виконані, наприклад, з фторопласту човиною), є ємність 21. При контрольних дослі(матеріалу, що має один з найменших коефіцієнтів дженнях у ємність 2 наливають рідку речовину 20 і тертя). Усередині котушок (електровібраторів 3) та розміщують пристрій (вібраційний віскозиметр). підшипників ковзання 4 проходить магнітний якір 5, Переміщення індукційних датчиків 14 відносно що конструктивно виконаний двополюсним. Як постійного магніту 9 здійснюється за допомогою варіант конструктивного виконання, магнітний якір регулювальних (торцевих) стінок 2 корпусу 1, які 5 виконано з двох частин, які з’єднані між собою за (як варіант конструктивного виконання) виконано у допомогою різьби 6, а на краях зазначеного магнівигляді кришок з можливістю повертання відносно тного якоря 5 встановлено з натягом втулки 7, які осі корпусу 1 по різьбі 22 на зазначеному корпусі 1. виконані з бронзи, зовнішня поверхня втулок 7 Збудження коливань датчика в’язкості 8 здійснювиконана полірованою для зменшення коефіцієнта ється за допомогою подачі живлення з генератора тертя між підшипниками ковзання 4 та поверхнею звукових коливань (підсилювача збудження 11 втулок 7. На торцях магнітного якоря 5 закріплені коливань низької частоти) на електровібратори 4. жорстко датчики в’язкості 8. Як варіант конструкВібраційний віскозиметр працює таким чином. тивного виконання, датчик в’язкості 8 виконано у Попередньо проводять тарування вібраційного вигляді диску, який закріплено перпендикулярно віскозиметра за еталонними значеннями величин поздовжній осі магнітного якоря 4. У геометричній в’язкості v досліджуваного матеріалу (речовини) середині магнітного якоря 5 жорстко закріплено 20, що отримані за допомогою інших відомих мепостійний магніт 9 (N/S). При цьому магнітний якір тодів контролю, описаних, наприклад, у [4]. Для 5 виконано з можливістю поздовжнього переміцього збуджують коливання датчика в’язкості 8 з щення відносно поздовжньої осі електровібратора власною (авторезонансною) частотою і приводять 3 та зазначених підшипників ковзання 4. Між тордо відповідності частоту власних коливань f датчицем магнітного якоря 5 і торцевою стінкою корпусу ка в’язкості 8 з в’язкістю n досліджуваного матері1 розміщені пружини 10, при цьому пружини 10 алу (речовини) 20 для кожного з численних дослівиконано так, що вони контактують з торцевою джуваних матеріалів (речовин) 20. За одержаними стінкою 2 корпусу 1 і датчиком в’язкості 8. Генеравнаслідок контролю значеннями частоти f власних тор звукових коливань 11 виконано у вигляді підколивань і відомих величин в’язкості n матеріалу силювача збудження коливань низької частоти, а (речовини) 20 будують графік залежності частоти f схема виміру вихідного сигналу датчика в’язкості 8 власних коливань датчика в’язкості від в’язкості n виконана такою, що містить частотомір 12 та рематеріалу (речовини) 20 (див. Фіг.7). Відповідно до єстратор 13 контрольованих параметрів (Е*). У графіка залежності f=f(n), кожному із значень часзазорі між електровібраторами 3 встановлені індутоти власних коливань f датчика в’язкості 8 буде кційні датчики 14. Зазначені індукційні датчики 14 відповідати визначене значення в’язкості v матерівстановлені без можливості переміщення відносно алу (речовини) 20. постійного магніту 9 (N/S). Кожний з датчиків 14 Маючи тарувальний графік залежності частоти виконаний розміщеним із зазором щодо постійного f власних коливань датчика в’язкості 8 від в’язкості магніту 9. Виходи індукційних датчиків 14 виконано n досліджуваного матеріалу (речовини) 20 (див. сполученими з підсилювачем збудження 11 колиФіг.7), приступають до досліджень. вань низької частоти, а виходи підсилювача збуПеред початком досліджень заповнюють ємдження 11 коливань низької частоти виконано ність 21 досліджуваним матеріалом (речовиною) сполученими з електровібраторами 3 через фазоі20 до визначеного рівня (див. Фіг.6). Після цього нвертор 15. Фазоінвертор 15 служить для подачі вібраційний віскозиметр занурюють у ємність 21 з посиленого сигналу з підсилювача збудження 11 досліджуваним матеріалом (речовиною) 20 так, коливань низької частоти почергово на кожний з щоб корпус 1 пристрою був повністю занурений у двох електровібраторів 3 для приведення у дію досліджуваний матеріал 20 на глибину не менш магнітного якоря 5. На корпусі 1 та на торцевій ніж дві величини корпусів (див. Фіг.8, на якій навестінці 2 корпусу 1 виконано, відповідно, отвори 16 і дено схему прокачування рідини в один з періодів 17, при цьому кількість отворів 16 і 17 з однієї часколивань). тини корпусу 1 повинна дорівнювати кількості Електричні дроти 19 від індукційних датчиків отворів 16 і 17 з другої частини корпусу 1. Сумарна 14 і електровібраторів 3 вібраційного віскозиметра площа отворів 16 і 17 з однієї частини корпусу 1 з’єднують з входами, відповідно, підсилювача збуповинна дорівнювати сумарній площі отворів 16 і дження 11 коливань низької частоти (генератора 17 з другої частини корпусу 1. Стінки 2 корпусу 1, звукових коливань) і частотоміра 12 (реєстраційнощо контактують з пружинами 10, виконані з можго приладу). Ви ходи підсилювача збудження 11 ливістю переміщення відносно поздовжньої осі коливань низької частоти і реєстраційного приладу корпусу 1 та магнітного якоря 5. Виходи джерела (частотоміра 12) з’єднують електричними дротами живлення 18 виконано сполученими з входами 19 з входом джерела живлення 18 (див. Фіг.3, 4). 7 36052 8 Проводять перевірку занурення пристрою у ромагнітного поля на магнітний якір 5 буде дорівдосліджуваний матеріал (речовину) 20 і проникнювати силі затягування пружини 10), згаданий нення досліджуваного матеріалу (речовини) 20 у магнітний якір 5 зупиниться. У цей момент індукпорожнини корпусу 1 пристрою. Робочий орган ційний датчик 14 (лівий – відповідно до схеми на (диск) датчика в’язкості 8 повинен бути цілком заФіг.1 та Фіг.2) припинить виробляти сигнал у винуреним у згаданий досліджуваний матеріал (реглядіЕРС індукції (сигнал буде дорівнювати "нучовину) 20, а порожнини корпусу 1 повністю заполю"), а задіяний електровібратор 3 знеструмиться. вненими досліджуваним матеріалом 20 (див. Рухомий магнітний якір 5 під дією пружини 10 Фіг.6). (правої – відповідно до схеми на Фіг.2), яка опираВмикають джерело живлення 18 і подають жиється одним кінцем у рухому стінку 2 корпусу 1, а влення на підсилювач збудження 11 коливань нидругим - у датчик в’язкості 8 (диск), почне перемізької частоти і реєстраційний прилад (частотомір щуватися в зворотну сторону. При цьому постій12). ний магніт 9 почне взаємодіяти з іншим індукційПри взаємодії магнітного поля постійного магним датчиком 14 (правим - відповідно до схеми на ніту 9 з індукційними датчиками 14 в одному з них Фіг.1 та Фіг.2). Визначений датчик 14 почне вироб(наприклад, лівому - відповідно до Фіг.1 та Фіг.2) ляти сигнал у вигляді ЕРС індукції та за вищевкабуде вироблятися сигнал у вигляді електрорушійзаною схемою подавати його на підсилювач збуної сили (ЕРС) індукції. З цього індукційного датчидження 11 коливань низької частоти (генератор ка 14 сигнал у вигляді ЕРС індукції буде подаватизвукових коливань), а потім, вже підсилений, на ся на підсилювач збудження 11 коливань низької котушку електровібратора 3 (праву - відповідно до частоти і з останнього (вже підсилений) - через схеми на Фіг.1 та Фіг.2) через фазоінвертор 15, яка фазоінвертор 15 на обмотки котушки електровіббуде працювати у другий напівперіод коливань, і ратора 3 (наприклад, лівої - відповідно до Фіг.1 та на вхід реєстраційного приладу (частотоміру 12). Фіг.2) і на вхід реєстраційного приладу (частотоміПід дією електромагнітного поля зазначеної котуру 12). При цьому обмотки котушки електровібрашки 3 (правої- відповідно до схеми на Фіг.1 та тора 3 утворюють електромагнітне поле. Під дією Фіг.2) рухомий магнітний якір 5 почне переміщатиелектромагнітного поля, яке утворено обмотками ся убік іншої котушки 3 (лівої - відповідно до схеми котушки електровібратора 3, рухомий магнітний на Фіг.1 та Фіг.2), стискаючи пружину 10 (ліву – якір 5, що конструктивно виконаний двополюсним, відповідно до схеми на Фіг.1 та Фіг.2). При цьому буде виштовхуватися зі згаданої котушки 3 у надосліджуваний матеріал 20 буде всмоктуватися прямку іншої котушки 3 (правої - відповідно до крізь отвори 17 на торцевій стінці 2 корпуса 1 схеми на Фіг.1 та Фіг.2), яка не працює у перший (правої частини корпуса 1 згідно зі схемою на Фіг.1 напів-період коливань. Рухомий магнітний якір 5, та Фіг.2) в порожнину, яка створена зазначеною що опирається на підшипники ковзання 4, буде стінкою 2, внутрішньою стінкою корпусу 1 та зовковзати по них практично без тертя (у зв’язку з нішньою поверхнею датчика в’язкості 8, і одночастим, що матеріал для підшипників ковзання 4 вино виштовхується з порожнини, яка створена внубирається з мінімальним коефіцієнтом тертя, натрішньою поверхнею датчика в’язкості 8, приклад, фторопласт, а визначені підшипники коввнутрішньою стінкою корпусу 1 та торцем електрозання 4 додатково контактують із полірованою вібратора 3, через отвори 16 на корпусі 1. У цей поверхнею втулки 7 рухомого магнітного якоря 5). же момент часу в іншій (у лівій частині корпусу 1, Переміщення рухомого магнітного якоря 5 буде згідно зі схемою на Фіг.1 та Фіг.2) досліджуваний викликати стиск пружини 10 (правої - відповідно до матеріал 20 буде всмоктуватися крізь отвори 16 на схеми на Фіг.1 та Фіг.2). При цьому досліджуваний корпусі 1 в порожнину, яка створена внутрішньою матеріал 20 буде всмоктуватися крізь отвори 17 на поверхнею датчика в’язкості 8, внутрішньою стінторцевій стінці 2 корпусу 1 (лівої частини корпусу 1 кою корпусу 1 та торцем електровібратора 3, і визгідно зі схемою на Фіг.1 та Фіг.2) у порожнину, яка штовхуватись з порожнини, яка створена зазначестворена зазначеною стінкою 2, внутрішньою стінною стінкою 2, внутрішньою стінкою корпусу 1 та кою корпусу 1 та зовнішньою поверхнею датчика зовнішньою поверхнею датчика в’язкості 8 (див. в’язкості 8, і одночасно виштовхується з порожниФіг.1 та Фіг.2). ни, яка створена внутрішньою поверхнею датчика Таким чином, виникають незатухаючі у часі в’язкості 8, внутрішньою стінкою корпусу 1 та тормеханічні коливання динамічної системи "магнітцем електровібратора 3, через отвори 16 на корний якір 5 - пружини 10" і пов’язаного з нею датчипусі 1. У цей же момент часу в іншій (правій частика в’язкості 8, що занурений у досліджуваний мані корпусу 1 згідно зі схемою на Фіг.1 та Фіг.2) теріал (речовину) 20. Залежно від в’язкості n досліджуваний матеріал 20 буде всмоктуватися досліджуваного матеріалу (речовини) 20 частота крізь отвори 16 на корпусі 1 в порожнину, яка перекачування рідини 20 крізь отвори 16 та 17 створена внутрішньою поверхнею датчика буде різною. При цьому і частота f власних колив’язкості 8, внутрішньою стінкою корпусу 1 та торвань зазначеної динамічної системи буде різною цем електровібратора 3 і виштовхуватись з пороза всіх інши х рівних умов (сили попереднього затяжнини, яка створена зазначеною стінкою 2, внутгування пружин 10, визначеного вигляду датчика рішньою стінкою корпуса 1 та зовнішньою в’язкості 8, відстані між індукційними датчиками 14 поверхнею датчика в’язкості 8 (див. Фіг.1 та Фіг.2). і постійним магнітом 9, параметрами котушки 3, Зазначена пружина 10 при своєму стиску буде сумарної площі отворів в обох частинах корпусу накопичувати енергію. Наприкінці переміщення приладу). При дотриманні усіх вищевказаних умов рухомого магнітного якоря 5, коли буде досягнено частота f власних коливань динамічної системи рівноважного положення (коли сила впливу елект"магнітний якір 5 - пружини 10" і пов’язаного з нею 9 36052 10 датчика в’язкості 8 буде відповідати визначеній ється згаданими індукційними датчиками 14. Унавеличині в’язкості v досліджуваного матеріалу (реслідок цього відбувається збільшення величини човини) 20. сигналу з підсилювача збудження низької частоти За допомогою реєстраційного приладу (напри11, що подається на електровібратор 3. Це приклад, електронно-обчислювального частотоміра зводить до зростання величини електромагнітного 12), визначають фактичну частоту f 1 власних колиполя, яке буде впливати на магнітний якір 5. При вань датчика в’язкості 8, що буде відповідати факцьому здійснюється визначене коригування у реєстраційному приладі (частотомірі 12). тичному значенню в’язкості n 1 досліджуваного маПідвищення ефективності застосування вібратеріалу (речовини) 20. Для цього на графіку ційного віскозиметра, що заявляється, порівняно з залежності f=f(n) (див. Фіг.7) на осі f вибирають прототипом досягається за рахунок підвищення фактичне значення частоти f1 власних коливань, точності визначення частоти коливань магнітного проводять перпендикуляр до перетину з графіком і якоря із закріпленим на ньому датчиком в’язкості, з точки перетину з графіком опускають перпендиякий є зануреним у досліджуване середовище (рекуляр на вісь n. Отримане значення в’язкості n 1 човину), а саме, за рахунок використання авторебуде відповідати фактичній в’язкості n 1 досліджузонансних режимів коливань динамічної системи, ваного матеріалу (речовини) 20 (див. Фіг.7). що найбільш точно відображають зміну впливу на Для спрощення операції з визначення фактичзгадану динамічну систему. Використовується коної величини в’язкості n реєстраційний прилад ливальна система самоналагоджувального типу, (частотомір 12) може бути відградуйованим за динамічні характеристики якої залежать тільки від значеннями в’язкості. жорсткості вмонтованих пружних елементів (пруЗ метою підвищення чутливості динамічної сижин) і від реологічних характеристик досліджувастеми "магнітний якір 5 - пружини 10" і з’єднаного з ного середовища, зокрема, від в’язкості. нею датчика в’язкості 8 (що необхідно при досліДжерела інформації: джуванні матеріалу з великою в’язкістю, напри1. А.с. СРСР №1242763,1985, МПК G01N11/16 клад, смоли, фарби) передбачене регулювання - аналог. (затягування) пружин 10 шляхом закручуван2. А.с. СРСР №1043525,1983, МПК G01N11/16 ня/викручування торцевих стінок 2 корпусу 1 по - аналог. різьбі 22 на корпусі 1. При збільшенні ступеня за3. А.с. СРСР №685957, 1979, МПК G01N11/16 тягування пружин 10 підвищується чутливість ви- прототип. щезгаданої динамічної системи вібраційного віско4. Орел Н.И., Губачек Э.В., Березин Б.И., Возиметра при досліджуванні речовин, що мають долазская В.М. Справочник технологавелику в’язкість n. Зближення за допомогою рухополиграфиста. Ч. 5. Печатные краски. - М.: Книга, мих стінок 2 (як варіант конструктивного виконан1988. - С.188-202, §4.3. Реологические свойства ня) пружин 10 призводить до підвищення жорсткокрасок для издательских целей. сті динамічної системи "магнітний якір 5 - пружини 10" і з’єднаного з нею датчика в’язкості 8 та, у свою чергу, до посилення сигналу, що виробля 11 36052 12 13 36052 14 15 Комп’ютерна в ерстка В. Мацело 36052 Підписне 16 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