Вибрационный вискозиметр

 

Использование: для определения вязкости химических растворов и нефтепродуктов . Сущность изобретения: вибрационный вискозиметр содержит корпус. В корпусе посредством системы упругих элементов прикреплен стержень. Стержень механически соединен с пластиной. В качестве упругих элементов использованы струны. Струны размещены между постоянными магнитами. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (! !) (s!)s G 01 N 11/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО.ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4823891/25 (22) 07.05.90 (46) 30.06.92, Бюл. М 24 (71) Рижский технический университет (72) В.И.Бересневич, С.Л.Цыфанский и

М.А,Магоне (53) 532.137 (088.8) (56) Карташов H.Н, Вискозиметры. М.: Нау.ка, 1966. с. 5-11.

Соловьев А.H. Вибрационный метод измерения вязкости жидкостей. Новосибирск:

Наука, 1970, с. 32 — 41.

Изобретение относится к области вискозиметрии и может найти применение в .различных отраслях техники и производства для определения вязкости химических растворов, нефтепродуктов, спиртов и других маловязких жидкостей;

Известны вискоэиметры капиллярного типа, принцип работы которых основан на определении времени протекания известного количества. жидкости через узкие ка пиллярные трубки.

Недостатками капиллярных вискозиметров являются сравнительно низкая производительность контроля, неприспособленность к организации непрерывных измерений.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является вибрационный вискоэиметр, основанный на измерении максимальной амплитуды колебаний погруженного в исследуемую жидкость тестового объекта (тонкой пластины).

2 (54) ВИБРАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР (57) Использование: для определения вязкости химических растворов и нефтепродуктов. Сущность изобретения: вибрационный, вискозиметр содержит корпус. В корпусе посредством системы упругих элементов прикреплен стержень. Стержень механически соединен с пластиной. В качестве упругих элементов использованы струны.

Струны размещены между постоянными магнитами. 3 ил.

Известное устройство содержит погружаемую в исследуемую жидкость тонкую пластину, прикрепленную к ней трубку, корпус, систему линейных упругих элементов в виде натянутых струн. жестко соединенных с трубкой и стенками корпуса, вибровозбудитель с защитными экранамаи и измеритель вибраций. При работе вискозиметра его колебательная система настраивается (например. путем измерения частоты вибровазбудителя) на режим с максимальной амплитудой колебаний пластины, погруженной в исследуемую жидкость, и по измеренному значению максимальной амплитуды определяется вязкость.

Недостатком известного вискозиметра является низкая чувствительность измерений.

Цель изобретения — повышение чувствительности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что вибрационный вискозиметр содержит корпус, в котором расположены стержень, жес3

1744593 тко соединенный с чувствительным элементом в виде пластины, система упругих элементов, выполненных в виде натянутых струн, жестко соединенных со стержнем и стенками корпуса, размещенный между струнами вибровозбудитель с защитными экранами и измеритель вибраций. При этом вискозиметр дополнительно содержит установленные внутри корпуса постоянные маг10 ниты; причем магниты расположены так, что силовые линии образованного ими магнит.ного поля параллельны оси стержня, а струны изготовлены из магнитного материала и

2 — амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) перемещений чувствительного элемента (пластины) вискозиметра в резонансной области частот (кривая а соответствует 20 устройству-прототипу, кривая б-объекту изобретения) на фиг. 3 — зависимость вязкости ц исследуемой жидкости (бензола) от максимальной амплитуды колебаний Уо»« чувствительного элемента (кривая а — устройство-прототип, кривая б.— объект изобретения).

Вибрационный вискозиметр (фиг. 1) содержит пластину 1, погружаемую в сосуд 2 с исследуемой жидкостью 3, и прикреплен- 30

HblA к пластине стержень 4 (тонкостенная трубка). На стержне 4 имеются отверстия 5 и 6, через которые пропущены струны 7, изготовленные из магнитного материала и играющие роль упругой системы устройства. Струны 7 жестко прикреплены к стержню 4 и стенкам корпуса 8, натянуты (с помощью специальных винтов, не показанных на схеме) и размещены в магнитных полях, образованных постоянными магнитами 9. Для возбуждения вынужденных колебаний (в направлении оси х) стержня 4 и жестко связанной с ним пластины 1 пред40 назначен вибровозбудитель, включающий встречно включенные обмотки электромагнитов 10, 11, диоды 12,.13 и генератор 14 напряжения, а для регистрации параметров колебаний — бесконтактный измеритель 15 вибраций. Для защиты от наводок вибровозбудитель оснащен защитными экранами

16.

Вибрационный вискозиметр работает следующим образом.

При проведении вибрационного контроля пластина 1 вискозиметра опускается в 55 сосуд 2 с исследуемой жидкостью 3, после чего с помощью вибровозбудителя возбуждаются вертикально направленные колебания подвесной части устройства. На струны

7, размещенные в полях постоянных магниразмещены между магнитами.

Ка фиг. 1 изображена принципиальная 15 схема вибрационного вискозиметра; на фиг.. тов 9, при этом действуют электромагнит-. ные силы притяжения, направленные в сторону смещения струн и способствующие уменьшению.(по мере роста смещейия).эквивалентной упругой восстанавливающей силы системы, В результате упругая характеристика вискозиметра преобразуется в нелинейную мягкую, благодаря чему возникающие в системе колебания также становятся нелинейными.

Более высокая чувствительность объек-. та изобретения подтверждается резул ьтатами экспериментальных исследований на лабораторной установке, изготовленной в соответствии с принципиальной схемой устройства, показанной на фиг. 1. В качестве исследуемой жидкости использовался бензол, вязкость д которого варьировалась посредством изменения температурного режима испытаний. Значение температуры исследуемого бензола стабилизировалось на заданном уровне (с точностью и 0,05 С) посредством его размещения в стеклянном сосуде 2 с двойными стенками (на схеме не показаны), между которыми циркулировала жидкость из термостата типа U-8. Основная часть стержня 4 была изготовлена из немагнитного материала, а его средний участок (на схеме заштрихован) — из магнитного сплава "альнико". Колебания пластины 1 и скрепленного с ней стержня 4 на струнах 7 возбуждались с помощью электромагнитного вибровозбудителя, управляемого генератором 14, Благодаря наличию диодов 12 и

13, синусоидальный электрический ток, вырабатываемый генератором 14, одну поло-. вину периода проходил через обмотку 10, другую половину периода — через обмотку

11. На магнитный участок стержня 4 при этом,действовала сила, заставлявшая стержень поочередно втягиваться то в обмотку

10, то в обмотку 11. В результате возбуждались вертикальные (в направлении оси х) колебания стержня 4 и жестко. связанной с ним пластины 1, которые регистрировались бесконтактным измерителем 15 вибраций.

На фиг. 2 изображены полученные экспериментально (при Po lka = 0,005, r = 0,8 мПа с и to = 20 С, где Po — амплитуда тестового гармонического воздействия, k — эквивалентный коэффициент жесткости упругой части вискозиметра) АЧХ перемещений чувствительного элемента вискозиметра в зоне основного резонанса при гармоническом воздействии вида Pepsin в t (кривая а соответствует устройству-прототипу, кривая б— объекту изобретения), При эотм по осям координат отложены безразмерные амплитуда Yo = хо/а и частота м =а/вьколебаний 1744593 (х — полуразмах колебаний чувствительно- вует устройству-прототипу, кривая б — объго элемента вискозиметра, а — зазор между екту изобретения). Как показывает анализ струной и постоянными магнитами, и — ча- градуировочных кривых и соответствующие стота свободных колебаний системы, в — расчеты, относительному изменению вязкочастота внешнего гармонического воздей- 5 сти д на одну условную единицу соответствует изменение информативного признака

Сопоставительный анализ приведен- Y oMBKc.íà однуединицу в устройстве-протоных АЧХ позволяет установить следующее, типе и на 1,6-1,8 единиц в объекте изобреВ устройстве-прототипе упругая характери- тения. Практически это эквивалентно стика является линейной, поэтому соответ- 10 увеличенной в 1,6-1,8 раэ чувствительности ствующая АЧХ- (кривая a) имеет измерений при использовании объекта иэохарактерный для линейных систем острый бретения для определения. вязкости исслерезонансный пик. Информативным пара- дуемой жидкости.. метром. используемым для определения Таким образом; основным техника-эковязкости у, приэтомслужитмаксимальная 15. номическим преимуществом изобретения, амплитуда колебаний У ом с, которой соот- является более высокая чувствительность ветствует точка С на АЧХ.. измерений, что в конечном счете позволяет

После введения в конструкцию вискози- с повышенной точностью определять вязметра постоянных магнитов эквивалентная кость исследуемой жидкости. упругая характеристика подвескистановит- 20 Ф о р мул а и з о б р ете н и я ся нелинейной мягкой, что соответствую- Вибрационный вискозиметр, содерщим образом отражается на АЧХ(кривая б). жащий корпус, в котором расположены

Появляется зона неоднозначности колеба- . стержень, жестко соединенный с чувстний, в пределах которой система имеет два вительным элементом в виде пластины, сиустойчивых режима движения; резонанс- 25 стема упругих элементов, выполненных в ный (участок АВ АЧХ) и нерезонансный уча- виде натянутых струн, жестко соединенйых сток (участок А В АЧХ). Наивысшая состержнемистенкамикорнуса, размещенчувствительность контроля в этом случае ный между струнами вибровозбудитель с достигается при использовании в качестве защитными экранами и измеритель вибраинформативного признака амплитуды коле- 30 ции, отл и ч а ю щи и ся тем, что, с целью баний в резонансной точке В АЧХ (макси- .повышения чувствительности измерений, мальная амплитуда Y p<>«). вискозиметр дополнительно содержит установленные внутри корпуса постоянные магПо результатам испытаний получены . ниты, причем магниты расположены так, что градуировочные кривые (фиг. 3), устанавли- 35 силовые линии образованного ими магнитвающие взаимосвязь максимальной ампли- ного поля параллельны оси стержня; а струтуды колебаний Угьс с вязкостью ны изготовлены иэ магнитного материала и . исследуемой жидкости (кривая а соответст- размещены между магнитами.

1744593. 1744593

Y„

0,3

0,2

0,7

7,2 Д

7 мыс

7,0

0,5

0,4 o borax

Составитель В. Бересневич

Редактор М. Недолуженко Техред М.Моргентал Корректор А. Осауленко

Заказ 2193 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб..4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101