Вібраційний віскозиметр

1. Вібраційний віскозометр, який містить електромагнітний збудник коливань досліджуваного матеріалу, виконаний у вигляді віброзбудника, ємність з перпендикулярними основі боковими стінками, і вторинний перетворювач показників в’язкості, який відрізняється тим, що він додатково містить корпус, балку, закріплену консольно на корпусі, на вільному кінці якої перпендикулярно осі жорсткості встановлена пластина з феромагнітними накладками, кронштейн, закріплений на балці, постійний магніт, закріплений на кінці зазначеного кронштейна, та індукційні датчики. При цьому еле 37080 містить електромагнітний збудник коливань досліджуваного матеріалу, виконаний у вигляді віброзбудника, ємність з перпендикулярними основі боковими стінками і вторинний перетворювач в'язкості (3). Недоліком вказаного вібраційного віскозометра, який обрано як прототип, є низька точність визначення показників в'язкості матеріалу, що досліджується, яка обумовлена тим, що збуджуються вимушені коливання із заданою частотою, а не власні коливання, частота яких прямо, а не посередньо, як у прототипі, залежить від в'язкості матеріалу, що досліджується, якщо останній підключений до динамічної коливальної системи. Крім того, функціональні можливості прототипу не дозволяють використовувати його для розширення асортименту матеріалів, що досліджуються, наприклад, для визначення сипучості дисперсних порошкоподібних матеріалів. Технічною задачею, яка розв'язується цим винаходом, є підвищення точності вимірювань і поширення асортименту матеріалів, що досліджуються. Рішенням технічної задачі у вібраційному віскозометрі, який містить електромагнітний збудник коливань досліджуваного матеріалу, виконаний у вигляді віброзбудника, ємність з перпендикулярними основі боковими стінками, і вторинний перетворювач показників в'язкості, є додаткове обладнання його корпусом, балкою, закріпленою консольно на корпусі, на вільному кінці якої перпендикулярно осі жорсткості встановлена пластина з феромагнітними накладками, кронштейном, закріпленим на балці, постійним магнітом, закріпленим на кінці зазначеного кронштейна, індукційними датчиками, додатковим обладнанням електромагнітного збудника коливань досліджуваного матеріалу не менш як трьома віброзбудниками, об'єднання віброзбудників у пари і встановлення їх симетрично магнітним накладкам, розміщення феромагнітних накладок симетрично осі жорсткості балки, встановлення індукційних датчиків симетрично постійному магніту, встановлення ємності на пластині осесиметрично останній, оснащення ємності герметичною кришкою, заливною горловиною та краном зливання досліджуваного матеріалу, виконання вторинного перетворювача показників в'язкості у вигляді реєстратора частоти коливань, виконання входу реєстратора частоти коливань, сполученого з виходами віброзбудників, додаткове оснащення підсилювачем збудження низької частоти, виконання входів зазначеного підсилювача збудження низької частоти сполучених з індукційними датчиками, а виходів - із входами зазначених віброзбудників. Порівняльний аналіз технічного рішення з прототипом показує, що вібраційний віскозометр, що заявляється, відрізняється тим, що він додатково містить корпус, балку, закріплену консольно на корпусі, на вільному кінці якої перпендикулярно осі жорсткості встановлена пластина з феромагнітними накладками, кронштейн, закріплений на балці, постійний магніт, закріплений на кінці зазначеного кронштейна, і індукційні датчики, при цьому електромагнітний збудник коливань досліджуваного матеріалу додатково обладнаний не менш як трьома віброзбудниками, віброзбудники об'єднано у пари і встановлено симетрично магнітним накладкам, феромагнітні накладки розміщені симетрично осі жорсткості балки, індукційні датчики встановлено симетрично постійному магніту, ємність встановлена на пластині осесиметрично останній і оснащена герметичною кришкою, заливною горловиною та краном зливання досліджуваного матеріалу, вторинний перетворювач в'язкості виконано у вигляді реєстратора частоти коливань, вхід реєстратора частоти коливань виконано сполученим з виходами віброзбудників, а в контур збудження коливань додатково включено підсилювач збудження низької частоти, входи якого виконано сполученими з індукційними датчиками, а виходи з входами зазначених віброзбудників. Таким чином, вібраційний віскозометр, що заявляється, відповідає критерію винаходу "новизна". Винахід пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 представлено загальний вигляд приладу, на фіг. 2 наведено конструктивно-компонувальну схему вібраційного віскозометра, на фіг. 3 наведено графік залежності частоти авторезонансних коливань f системи "балка-ємність-досліджуваний матеріал" від в'язкості v досліджуваного матеріалу та температури t навколишнього середовища, на фіг. 4 зображено блок-схему пристрою, на фіг. 5 та фіг. 6 показано схеми збудження крутильних коливань ємності з рідкою речовиною (досліджуваним матеріалом) за допомогою електромагнітів. Вібраційний віскозометр містить електромагнітні збудники коливань досліджуваного матеріалу, які виконано у вигляді віброзбудників 1, індукційні датчики 2, між якими міститься постійний магніт 3, закріплений на кінці кронштейну 4, підсилювач збудження низької частоти 5, виходи якого сполучені з віброзбудниками 1, другорядний перетворювач в'язкості, який виконано у вигляді реєстратора частоти коливань, наприклад, частотоміра 6, вхід якого виконано сполученим з виходами віброзбудників 1, дозатор, який складається з мірного стакану 7, пружини 8 та контрольної мітки 9, нанесеної на силову раму 10. На силовій рамі 10 консольно закріплена балка 11. На вільному кінці балки 10 жорстко закріплено пластину 12 з феромагнітними накладками 13. На вільному кінці пластини 12 жорстко закріплена ємність 14. Ємність виконано з перпендикулярними основі боковими стінками. Ємність 14 розташовано на балці 11 і пластині 12 симетрично їх подовжнім осям. Ємність 14 конструктивно містить герметичну кришку, на якій виконано заливну горловину 15. На нижній поверхні ємності 14 виконано кран зливання 16. В ємність 14 через заливну горловину 15 заливається рідка речовина 17. Віброзбудники 1 закріплені на силовій рамі 10 жорстко і осесиметрично своїм подовжнім осям, при цьому віброзбудники 1 конструктивно розмішуються попарно з осьовим зазором між осердям. Віброзбудники 1 конструктивно є електромагніти. Пластина 12 довжиною 1, при цьому плечі вищезгаданої пластини 12 відносно осі жорсткості балки 11 є конструктивно рівними між собою і дорівнюють величині 1/2 (див. фіг. 2). Вібраційний віскозометр працює таким чином. Перед вмиканням приладу у мірний стакан 7 поміщають досліджуваний матеріал (див. позицію 17, фіг. 2), наприклад, рідку речовину (як рідка ре 2 37080 човина може бути нафта, бензин, гас, рідкі мастила та інші матеріали, які мають можливість коливатися при відхиленні ємності від горизонталі) у кількості, яка визначається мірним стаканом 7 по контрольних мітках 9 за допомогою відтарованої пружини 8. Потім точно виміряна маса досліджуваного матеріалу поміщається в ємність 14 крізь заливну горловину 15, яка виконана у герметичній кришці ємності 14. Вмикається прилад (подається напруга до підсилювача збудження низької частоти 5, виходи якого зв'язані з віброзбудниками 1, та до вторинного перетворювача показників в'язкості, який виконано у вигляді реєстратора частоти коливань, наприклад, частотоміра 6, вхід якого сполучений з виходами віброзбудників 1. При русі постійного магніту 3 між індукційними датчиками 2 у останніх виникає сигнал у вигляді електрорушійної сили індукції з частотою авторезонансних крутильних коливань динамічної системи - балка 11 з ємністю 14 і досліджуваним матеріалом 17. Відпрацьований датчиками 2 сигнал надходить до підсилювача збудження низької частоти 5. Проходячи крізь підсилювач 5, підсилений сигнал подається на обмотки блоків силових електромагнітів 1 (електромагнітні збудники коливань досліджуваного матеріалу, які виконано у вигляді віброзбудників 1, при цьому сигнал подається у кожні напівперіоди коливань на обмотки діагонально протилежних електромагнітів 1 (див. фіг. 5). При цьому в електромагнітах 1 виникає змінне магнітне поле (N/S), енергія якого крізь феромагнітні накладки 13 пластини 12, що закріплена на балці 11 перпендикулярно осі жорсткості останньої, передається на консольно закріплену балку 11 із закріпленою на ній ємністю 14 з досліджуваним матеріалом 17, викликаючи її коливання відносно осі жорсткості балки 11 (див. фіг. 6). Змінне відхилення пластини 12 з ємністю 14 з досліджуваним матеріалом 17, що закріплені на балці 11, призводять до виникнення коливань відносно осі жорсткості балки 11 з авторезонансною частотою. Оскільки плечі пластини 12 відносно осі жорсткості балки 11 є рівними між собою, а електромагніти 1 мають однакові характеристики, сили дії F на кожне з плеч пластини 12 будуть також однакові і вони будуть збуджувати тільки крутильні коливання балки 11 з ємністю 14. Коливання балки 11 з ємністю 14 будуть передаватися на досліджуваний матеріал 17, який знаходиться у ємності 14, викликаючи його коливання у замкнутій порожнині. Співударяння хвиль досліджуваного матеріалу призведе до виникнення дисипативних сил і, як наслідок, до зменшення частоти f авторезонансних коливань системи "балка-ємність-досліджуваний матеріал". Знаючи виміряні раніш еталонні частоти коливань f порожньої ємності 14 і ємності з досліджуваним матеріалом, коли ємність заповнена останнім на 100%, і порівнюючи їх з показниками частотоміра 6 при контрольному вимірюванні, отримують за номограмою залежності частоти авторезонансних коливань f системи "балка-ємність-досліджуваний матеріал" від в'язкості V досліджуваного матеріалу та температури t навколишнього середовища, величину в'язкості V досліджуваного матеріалу (див. номограму на фіг. 3). 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 сім'ї кривих t (на фіг. 3 - зазначено t1, t2 , tз та t 4), відповідно до температури t3 (як приклад), переходять паралельно базовій осі до графіка зміни в'язкості V, і, опускаючи перпендикуляр з точки перетину графіка на вісь V, отримують величину фактичної в'язкості V1 досліджуваного матеріалу. Зливання досліджуваного матеріалу 17 робиться з ємності 14 крізь кран 16. Підвищення ефективності використання вібраційного віскозометра, що заявляється, порівняно з прототипом, досягається за рахунок того, що принцип дії вібраційного віскозометра, що заявляється, заснований на створенні самозбуджувального контуру, який складається з балки з ємністю, пластини, індукційних датчиків, підсилювача збудження низької частоти, при цьому консольна балка з ємністю в цьому контурі є частотно-вибірковою ланкою, яка дозволяє збуджувати коливання (крутильні) динамічної системи тільки з авторезонансною частотою. Використання у пристрої схеми самозбуджувального контуру, а в схемі - високочутливого індукційного датчика велосиметричного типу, забезпечує значне підвищення точності вимірювання і дозволяє поширити коло досліджуваних матеріалів. Роздільне та ізольоване розташування силових електромагнітів (віброзбудників), індукційних датчиків (за межами магнітного поля, що наводиться віброзбудниками), винесення за допомогою кронштейна постійного магніту із зони дії магнітного поля, що наводиться віброзбудниками, підвищує чутливість приладу. Запропонований вібраційний віскозометр може бути використаний також і для визначення сипучості дисперсних порошкоподібних матеріалів. ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ. 1. Авторське свідоцтво СРСР №238875, МПК G 01 N 11/16, 1966 р. - аналог. 2. Авторське свідоцтво СРСР №685957, МПК G 01 N 11/16, 1977 р. - аналог. 3. Авторське свідоцтво СРСР №775667, МПК G 01 N 11/16, 1977 р. - прототип. 3 37080 Фіг. 1 4 37080 Фіг. 2 Фіг. 3 Фіг. 2 Фіг. 3 5 37080 Фіг. 4 6 37080 Фіг. 5 Фіг. 6 7 37080 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ____________________________________________________________ 8