RU2569173C1

RU2569173C1 - Viscosimeter

Info

Publication number: RU2569173C1
Application number: RU2014119743/28A
Authority: RU
Inventors: Болеслав Иванович Ковальский; Юрий Николаевич Безбородов; Владимир Иванович Тихонов; Олег Николаевич Петров; Максим Николаевич Артемов
Priority date: 2014-05-16
Filing date: 2014-05-16
Publication date: 2015-11-20

Abstract

FIELD: instrumentation.

SUBSTANCE: in a body (1) of a viscosimeter there is a heater (2) installed, heat insulated from outside with a cylindrical cavity (5), where a cylindrical sleeve (6) is placed, installed on a platform (7), for investigated liquid. A temperature sensor 9 is submerged into the sleeve 6, being installed on a stand 8, to monitor temperature of tested liquid, and a sensitive element 10 is placed, which is installed on a yoke 11, equipped with an electromagnetic drive 12. At the same time the yoke 11 is installed on the axis of the electromagnetic drive with the possibility of rotation relative to the axis, and the sensitive element 10 is made in the form of a ball from polymer material, and is fixed on a rod 13, arranged on the working arm of the yoke with the possibility of movement in the sleeve with tested liquid. On the other arm of the yoke there is a counterbalance 14 fixed, providing for free movement of the ball in tested liquid at specified temperatures. Rotation of the yoke 11 is limited by upper 15 and lower 16 stops, fixed on the panel 17 and preventing ball release from liquid medium and contact of the ball with sleeve 6 bottom. In the middle part of the yoke there is a screen 18, interacting with a light diode 19 and a photodetector 20 installed on a panel 17, with the possibility of closing the light flux from the light diode to the photodetector as the yoke moves with the screen. At the same time the light diode 19 and the photodetector 20 are optically connected with a screen 18 to ensure setting of permanent depth of ball 10 movement in the tested liquid and registration of time of its movement from upper position that characterises viscosity of tested liquid. To control process of viscosity measurement, the temperature sensor 9 is electrically connected to the unit of testing temperature setting and measurement 22, equipped with a temperature switch, the light diode 19 and the photodetector 20 are connected to the unit of sensitive element movement control, measurement of viscosity and its registration 23, and the electromagnetic drive 12 is connected to the its control unit 24. Specified units 22, 23 and 24 are connected to a power supply unit 25 and create a system of automatic control of viscosity measurement process.

EFFECT: detection of viscosity of liquid media under different temperatures, increased accuracy of measurements and automation of measurement process and design simplification.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительных средств, в частности для измерения вязкости жидких сред при различных температурах и прозрачности.The invention relates to the field of measuring means, in particular for measuring the viscosity of liquid media at various temperatures and transparency.

Известны приборы для определения вязкости жидкостей: капиллярные, ротационные, вибрационные, ультразвуковые и др. Недостатками этих приборов являются либо сложность конструкции и трудность обработки данных измерений (ротационные), либо необходимость использования вторичных средств (вибрационные), либо невозможность измерения вязкости загрязненных сред (капиллярные).Known instruments for determining the viscosity of liquids: capillary, rotational, vibrational, ultrasonic, etc. The disadvantages of these devices are either the complexity of the design and the difficulty of processing the measurement data (rotational), or the need to use secondary means (vibrational), or the inability to measure the viscosity of contaminated media (capillary )

Известен вискозиметр, содержащий основание, емкость с исследуемой жидкостью, перемещаемый внутри нее чувствительный элемент, соединенный посредством перекинутой через блок гибкой нитью с находящимся в воздухе противовесом, и регистрирующее устройство, фиксирующее высоту подъема чувствительного элемента, причем противовес и чувствительный элемент выполнены в виде двух одинаковых пустотелых шариков равной массы, внутренняя полость шарика, погруженного в емкость с исследуемой жидкостью, заполнена этой жидкостью, а внутренняя полость шарика, являющегося противовесом, заполнена воздухом (Патент РФ №2284501 С1, дата приоритета 05.03.2005, дата публикации 27.09.2006, авторы Пожбелко В.И. и др., RU).A viscometer is known that contains a base, a container with the test liquid, a sensitive element moved inside it, connected by means of a flexible thread thrown through the block with a counterweight in the air, and a recording device that fixes the height of the sensor, and the counterweight and the sensor are made in the form of two identical hollow balls of equal mass, the inner cavity of the ball immersed in the container with the test fluid is filled with this fluid, and the inner cavity arica, which counterweight is filled with air (RF Patent №2284501 C1, priority date 05.03.2005, publication date 27.09.2006, the authors Pozhbelko VI et al., RU).

Недостатком известного вискозиметра является ограниченная область использования в связи с невозможностью измерения вязкости в широком диапазоне температур.A disadvantage of the known viscometer is the limited area of use due to the inability to measure viscosity in a wide temperature range.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату принят вискозиметр, содержащий установленный в корпусе полый цилиндр с размещенным внутри него приводным рабочим органом, имеющим обтекаемый сменный каплеобразный наконечник, смонтированный на штоке с возможностью вертикального перемещения, и блок контроля перемещения штока, при этом привод рабочего органа выполнен в виде шарнирно сопряженного со штоком двуплечего рычага, установленного на опоре вращения с соотношением длин плеч рычага, составляющим 1:10, причем одно плечо рычага подпружинено, а другое соединено с осью, связанной с курком, полый цилиндр, в котором размещен рабочий орган, снабжен либо боковым отверстием для пропуска исследуемой жидкости из дополнительной емкости, либо дроссельным отверстием, выполненным в дне цилиндра с возможностью взаимодействия с ним каплеобразного наконечника, а блок контроля перемещения состоит из последовательно соединенных датчика, преобразователя сигнала и цифрового индикатора, подключенных к источнику питания, причем датчик выполнен с возможностью контактирования с расположенным на штоке флажком для получения данных экспресс-анализа измеряемой текучей среды в относительных единицах, регистрируемых цифровым индикатором, показания которого имеют тем большее значение, чем больше вязкость жидкости (Патент РФ №2029939 С1, дата приоритета 12.11.1992, дата публикации 27.02.1995, авторы Зорин А.С. и др., RU, прототип).The closest to the claimed technical essence and the achieved result is a viscometer containing a hollow cylinder installed in the housing with a drive working body inside it having a streamlined replaceable drop-shaped tip mounted on the rod with the possibility of vertical movement, and a rod movement control unit, while the drive the working body is made in the form of a two-arm lever pivotally coupled to the rod mounted on a rotation support with a ratio of lever arm lengths of 1: 1 0, and one shoulder of the lever is spring-loaded, and the other is connected to the axis associated with the trigger, the hollow cylinder in which the working body is located is equipped with either a side hole for passing the test fluid from the additional tank, or a throttle hole made in the bottom of the cylinder with the possibility of interaction with it a drop-shaped tip, and the movement control unit consists of a series-connected sensor, a signal converter and a digital indicator connected to a power source, and the sensor is made with possible contact with a flag located on the rod to obtain express analysis data of the measured fluid in relative units recorded by a digital indicator, the readings of which are all the more important the higher the viscosity of the liquid (RF Patent No. 2029939 C1, priority date 11/12/1992, publication date 02.27.1995, authors Zorin A.S. et al., RU, prototype).

Недостатком прототипа является низкая информативность вискозиметра, основанная на получении данных в относительных единицах и ограничивающая область использования в связи с невозможностью измерения вязкости в широком диапазоне температур, например от 40 до 140°C, а также сложность конструкции и низкая точность измерений из-за погрешности от пружинного привода рычага.The disadvantage of the prototype is the low information content of the viscometer, based on the receipt of data in relative units and limiting the area of use due to the inability to measure viscosity in a wide temperature range, for example from 40 to 140 ° C, as well as the complexity of the design and low measurement accuracy due to error from spring drive lever.

Задачей изобретения является расширение области использования и повышение информативности за счет определения вязкости жидких сред, в частности смазочных масел, в температурном интервале от 40 до 140°C, а также упрощение конструкции, повышение точности измерений и автоматизация процесса измерения.The objective of the invention is to expand the field of use and increase information content by determining the viscosity of liquid media, in particular lubricating oils, in the temperature range from 40 to 140 ° C, as well as simplifying the design, increasing the accuracy of measurements and automating the measurement process.

Для решения поставленной задачи предложен вискозиметр, содержащий корпус, цилиндрический стакан для исследуемой жидкости, в котором расположен с возможностью вертикального перемещения чувствительный элемент, снабженный приводом, и блок контроля перемещения чувствительного элемента, подключенный к источнику питания. Согласно изобретению, вискозиметр выполнен с возможностью измерения вязкости исследуемой жидкости при различных температурах и снабжен системой управления процессом измерения, при этом в корпусе вискозиметра установлен теплоизолированный снаружи нагреватель с цилиндрической полостью, в которую помещен установленный на платформе цилиндрический стакан для исследуемой жидкости, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения совместно с платформой и фиксации в верхнем положении при установке стакана с испытуемой жидкостью в полости нагревателя, при этом в стакан погружен датчик температуры для контроля температуры испытуемой жидкости, установленный на стойке и электрически связанный с блоком задания и измерения температуры испытания, снабженным переключателем температуры, чувствительный элемент, погружаемый в жидкость, установлен на коромысле, снабженном электромагнитным приводом, связанным с блоком его управления, первый вход которого соединен с блоком задания и измерения температуры испытания, а второй вход соединен с блоком контроля перемещения чувствительного элемента, измерения вязкости и ее регистрации, при этом коромысло установлено на оси этого привода с возможностью поворота относительно ее, а чувствительный элемент выполнен в виде шара из полимерного материала и закреплен на стержне, расположенном на рабочем плече коромысла с возможностью перемещения в стакане с испытуемой жидкостью и ограничения крайнего верхнего и нижнего положений с помощью верхнего и нижнего упоров, закрепленных на панели и предотвращающих выход шара из жидкой среды и касание шара дна стакана, коромысло снабжено также установленным на другом плече противовесом, обеспечивающим свободное перемещение шара в испытуемой жидкости при заданных температурах, со стороны рабочего плеча в средней части коромысла установлен экран, взаимодействующий с установленными на упомянутой панели светодиодом и фотоприемником с возможностью перекрытия светового потока от светодиода на фотоприемник при перемещении коромысла с экраном, при этом панель закреплена в корпусе перпендикулярно плоскости экрана и снабжена соответствующим пазом, а светодиод и фотоприемник, оптически связанные с экраном, для обеспечения задания постоянной глубины перемещения шара в испытуемой жидкости и регистрации времени его перемещения, характеризующего вязкость испытуемой жидкости, электрически связаны с блоком контроля перемещения чувствительного элемента, измерения вязкости и ее регистрации, при этом указанные блоки связаны с блоком питания и ими образована система автоматического управления процессом измерения вязкости испытуемой жидкости, определяемой по формуле $μ = \frac{П - К}{t g α}$

,To solve this problem, a viscometer is proposed that includes a housing, a cylindrical glass for the test liquid, in which a sensitive element equipped with a drive is located with the possibility of vertical movement, and a sensor for controlling the movement of the sensitive element connected to a power source. According to the invention, the viscometer is configured to measure the viscosity of the test fluid at different temperatures and is equipped with a control system for the measurement process, while a visually insulated heater with a cylindrical cavity is installed in the body of the viscometer, into which a cylindrical cup for the test fluid mounted on the platform is placed, which can be returned - translational movement together with the platform and fixation in the upper position when installing the glass with the test fluid in the heater cavity, while a temperature sensor is immersed in the glass to monitor the temperature of the test liquid, mounted on a rack and electrically connected to the unit for specifying and measuring the temperature of the test, equipped with a temperature switch, a sensing element immersed in the liquid is mounted on the beam equipped with an electromagnetic drive associated with its control unit, the first input of which is connected to the unit for setting and measuring the test temperature, and the second input is connected to the control unit the length of the sensitive element, measuring viscosity and its registration, while the beam is mounted on the axis of this drive with the possibility of rotation relative to it, and the sensitive element is made in the form of a ball of polymer material and is mounted on a rod located on the working arm of the rocker with the ability to move in a glass with the test fluid and limiting the extreme upper and lower positions using the upper and lower stops fixed on the panel and preventing the ball from leaving the liquid and touching the ball of the bottom of the stack on, the rocker arm is also equipped with a counterweight mounted on the other arm, which ensures free movement of the ball in the test fluid at given temperatures, a screen is installed on the side of the working arm in the middle part of the rocker arm, interacting with the LED and photodetector installed on the said panel with the possibility of blocking the light flux from the LED a photodetector when moving the beam with the screen, while the panel is fixed in the housing perpendicular to the plane of the screen and provided with a corresponding groove, and a LED and a photodetector, optically coupled to the screen, to provide a constant depth of movement of the ball in the test fluid and record the time of its movement, characterizing the viscosity of the test fluid, are electrically connected to the control unit for the movement of the sensing element, measuring viscosity and its registration, while these blocks are connected with a power unit and they formed a system for automatically controlling the process of measuring the viscosity of the test fluid, determined by the formula

μ = \frac{P - TO}{t g α}

,

где П - среднеарифметическое значение показаний вискозиметра, имп; where P is the arithmetic mean of the readings of the viscometer, imp;

К - константа вискозиметра, зависящая от геометрии чувствительного элемента, глубины его погружения в испытуемую жидкость и диаметра стакана для испытуемой жидкости, имп;K is the constant of the viscometer, depending on the geometry of the sensitive element, the depth of its immersion in the test fluid and the diameter of the glass for the test fluid, imp;

α - угол наклона тарировочной зависимости показаний вискозиметра от вязкости эталонных жидкостей.α is the angle of inclination of the calibration dependence of the viscometer readings on the viscosity of the reference liquids.

На фиг. 1 показана блок-схема заявляемого вискозиметра; на фиг. 2 представлен тарировачный график вискозиметра; на фиг. 3 приведены графические зависимости вязкости от температуры испытания для различных групп масел.In FIG. 1 shows a block diagram of the inventive viscometer; in FIG. 2 shows the calibration schedule of the viscometer; in FIG. Figure 3 shows the graphical dependence of viscosity on test temperature for various groups of oils.

Заявляемый вискозиметр содержит установленный в корпусе 1 нагреватель 2, снабженный нагревательным элементом 3 и внешней термоизоляцией 4. Нагреватель 2 выполнен с цилиндрической полостью 5, в которую помещен цилиндрический стакан 6 для исследуемой жидкости, установленный на платформе 7 с возможностью возвратно-поступательного перемещения совместно с платформой и фиксации в верхнем положении при установке стакана 6 с испытуемой жидкостью в полости 5 нагревателя. Для этого цилиндрический стакан 6 может быть снабжен снаружи канавкой, а в платформе может быть выполнен ответный Т-образный паз и установлен фиксатор, ограничивающий перемещение платформы (условно не показано). В стакан 6 погружен установленный на стойке 8 датчик температуры 9 для контроля температуры испытуемой жидкости и помещен чувствительный элемент 10, который установлен на коромысле 11, снабженном электромагнитным приводом 12. При этом коромысло 11 установлено на оси электромагнитного привода с возможностью поворота относительно оси, а чувствительный элемент 10 выполнен в виде шара из полимерного материала и закреплен на стержне 13, расположенном на рабочем плече коромысла с возможностью перемещения в стакане с испытуемой жидкостью. На другом плече коромысла закреплен противовес 14, обеспечивающий свободное перемещение шара в испытуемой жидкости при заданных температурах. Поворот коромысла 11 ограничен верхним 15 и нижним 16 упорами, закрепленными на панели 17 и предотвращающими выход шара из жидкой среды и касание шара дна стакана 6. Со стороны рабочего плеча в средней части коромысла установлен экран 18, взаимодействующий с установленными на панели 17 светодиодом 19 и фотоприемником 20 с возможностью перекрытия светового потока от светодиода на фотоприемник при перемещении коромысла с экраном. Панель 17 закреплена на основании корпуса перпендикулярно плоскости экрана 18 и снабжена пазом 21. Светодиод 19 и фотоприемник 20 оптически связаны с экраном 18 для обеспечения задания постоянной глубины перемещения шара 10 в испытуемой жидкости и регистрации времени его перемещения из верхнего положения, характеризующего вязкость испытуемой жидкости. Для управления процессом измерения вязкости при температурах в диапазоне от 40 до 140°C датчик температуры 9 электрически связан с блоком задания и измерения температуры испытания 22, снабженным переключателем температуры, светодиод 19 и фотоприемник 20 связаны с блоком контроля перемещения чувствительного элемента, измерения вязкости и ее регистрации 23, а электромагнитный привод 12 связан с блоком его управления 24. Первый вход блока управления электромагнитным приводом 24 соединен с блоком задания и измерения температуры испытания 22, а второй вход соединен с блоком контроля перемещения чувствительного элемента, измерения вязкости и ее регистрации 23. Указанные блоки 22, 23 и 24 связаны с блоком питания 25 и образуют систему автоматического управления процессом измерения вязкости.The inventive viscometer comprises a heater 2 installed in the housing 1, equipped with a heating element 3 and external thermal insulation 4. The heater 2 is made with a cylindrical cavity 5, in which a cylindrical glass 6 for the test fluid is placed, mounted on the platform 7 with the possibility of reciprocating movement together with the platform and fixation in the upper position when installing the glass 6 with the test fluid in the cavity 5 of the heater. For this, the cylindrical cup 6 can be provided with a groove on the outside, and a reciprocal T-groove can be made in the platform and a latch installed to limit the movement of the platform (not shown conditionally). A temperature sensor 9 mounted on a rack 8 is immersed in the glass 6 to monitor the temperature of the test liquid and a sensing element 10 is placed, which is mounted on the beam 11, equipped with an electromagnetic drive 12. The beam 11 is mounted on the axis of the electromagnetic drive with the possibility of rotation about the axis, and the sensitive element 10 is made in the form of a ball of polymer material and is mounted on a rod 13 located on the working arm of the rocker arm with the ability to move in a glass with the test fluid. A counterweight 14 is secured to the other arm of the beam, providing free movement of the ball in the test fluid at given temperatures. The rotation of the rocker arm 11 is limited by the upper 15 and lower 16 stops fixed on the panel 17 and preventing the ball from escaping from the liquid and touching the ball of the bottom of the cup 6. From the side of the working arm, a screen 18 is installed in the middle part of the rocker arm, which interacts with the LED 19 installed on the panel 17 and photodetector 20 with the possibility of blocking the light flux from the LED to the photodetector when moving the beam with the screen. The panel 17 is fixed on the base of the housing perpendicular to the plane of the screen 18 and provided with a groove 21. The LED 19 and the photodetector 20 are optically coupled to the screen 18 to provide a constant depth of movement of the ball 10 in the test fluid and record the time of its movement from the upper position characterizing the viscosity of the test fluid. To control the process of measuring viscosity at temperatures ranging from 40 to 140 ° C, the temperature sensor 9 is electrically connected to the unit for setting and measuring the test temperature 22, equipped with a temperature switch, the LED 19 and the photodetector 20 are connected to the unit for controlling the movement of the sensitive element, measuring viscosity and its registration 23, and the electromagnetic drive 12 is connected to its control unit 24. The first input of the control unit of the electromagnetic drive 24 is connected to the unit for setting and measuring the temperature of the test 22, and the second input connected to the control unit moving the sensor, for measuring the viscosity and register 23. These blocks 22, 23 and 24 are connected with the power supply 25 and form a system of automatic control of viscosity measurement process.

На передней панели вискозиметра расположены элементы управления, включающие кнопки: «Сеть» - для подачи напряжения на блок питания 25; «Пуск» - для подачи напряжения на нагревательный элемент 3 с блока задания и измерения температуры 22; «Промывка» - для подачи импульсного напряжения на электромагнитный привод 12 с блока его управления 24 для промывки шара 10 и стакана 6 (условно не показано).On the front panel of the viscometer are controls, including buttons: "Network" - to supply voltage to the power supply 25; "Start" - to supply voltage to the heating element 3 from the unit task and temperature measurement 22; "Flushing" - to supply a pulse voltage to the electromagnetic drive 12 from its control unit 24 to flush the ball 10 and the glass 6 (not shown conditionally).

Для измерения вязкости в сСт (мм²/с) вискозиметр необходимо оттарировать при температуре 100°C на жидкостях с известной вязкостью и построить тарировочный график зависимости вязкости от показаний вискозиметра, выраженных в импульсах, так как показания зависят от диаметра чувствительного элемента (шара) 10, глубины погружения шара в жидкость, зависящей от длины экрана 18, перекрывающего световой потока от светодиода 19. Тарировочный график, приведенный на фиг. 2, представляет зависимость, которая описывается линейным уравнением:To measure the viscosity in cSt (mm ² / s), the viscometer must be calibrated at a temperature of 100 ° C on liquids of known viscosity and a calibration curve should be constructed for the viscosity versus the viscometer readings expressed in pulses, since the readings depend on the diameter of the sensitive element (ball) 10 , the depth of immersion of the ball in the liquid, depending on the length of the screen 18, overlapping the light flux from the LED 19. The calibration graph shown in Fig. 2, represents the dependence, which is described by a linear equation:

где П - показания вискозиметра при измерении вязкости жидкостей с известной вязкостью, имп; К - коэффициент, определяемый точкой пересечения зависимости П=f с осью ординат, зависящий от конструктивных особенностей шара, глубины его погружения в жидкость и диаметра стакана для исследуемой жидкости, имп; α - угол наклона зависимости П=f(µ) к оси абсцисс.where P is the viscometer reading when measuring the viscosity of liquids with known viscosity, imp; K is the coefficient determined by the point of intersection of the dependence P = f with the ordinate axis, depending on the design features of the ball, its immersion depth in the liquid and the diameter of the glass for the studied liquid, imp; α is the angle of inclination of the dependence П = f (µ) to the abscissa axis.

Так как показатели К и tgα являются постоянными, то вязкость измеряемой жидкости зависит только от значения показателя П, характеризующего время опускания шара в жидкости на постоянную глубину, выраженное в импульсах.Since the indices K and tgα are constant, the viscosity of the measured fluid depends only on the value of the exponent P, which characterizes the time of lowering the ball in the fluid to a constant depth, expressed in pulses.

Вискозиметр работает следующим образом. Стакан 6 заполняется испытуемой жидкостью массой 9 граммов и устанавливается в паз на платформу 7, которая поднимается и фиксируется в верхнем положении, при этом стакан 6 устанавливается в полости 5 нагревателя 2. На блоке 22 с помощью установленного на передней панели переключателя устанавливается необходимая температура (от 40 до 140°C) для измерения вязкости. При нажатии кнопки «Сеть» на передней панели прибора (условно не показано) подается напряжение на блок питания 25, от которого запитываются блоки 22, 23 и 24. Далее при нажатии кнопки «Пуск» напряжение с блока задания и измерения температуры 22 подается в нагреватель 2. Температуру нагревания испытуемой жидкости контролирует датчик температуры 9. При достижении установленной температуры нагреватель 2 обесточивается, и с блока 22 подается сигнал на блок 24, с которого импульсное напряжение подается на электромагнитный привод 12. При этом коромысло 11 совместно с шаром 10 совершает колебания от верхнего 15 до нижнего 16 упоров, происходит перемешивание испытуемой жидкости и охлаждение ее до заданной температуры, так как при отключении нагревателя за счет градиента температуры нагревателя температура жидкости увеличивается. При точном достижении установленной температуры коромысло 11 фиксируется в верхнем положении, и после подачи сигнала с блока 22 электромагнитный привод 12 обесточивается, и шар 10 под собственным весом перемещается в жидкости вместе с коромыслом 10 от верхнего 15 до нижнего 16 упоров. При этом также происходит перемещение экрана 18, и в момент перекрытия светового потока от светодиода 19 на фотоприемник 20 экраном 18 подается импульсное напряжение на расположенный в блоке 23 счетчик импульсов (условно не показано).The viscometer operates as follows. The glass 6 is filled with a test fluid weighing 9 grams and is installed in the groove on the platform 7, which is lifted and fixed in the upper position, while the glass 6 is installed in the cavity 5 of the heater 2. On the block 22, the required temperature is set using the switch installed on the front panel (from 40 to 140 ° C) for measuring viscosity. When you press the "Network" button on the front panel of the device (not shown conditionally), voltage is supplied to the power supply 25, from which the blocks 22, 23 and 24 are powered. Then, when you press the "Start" button, the voltage from the set and temperature measurement unit 22 is supplied to the heater 2. The temperature of the test liquid is controlled by the temperature sensor 9. When the set temperature is reached, the heater 2 is de-energized, and from block 22 a signal is sent to block 24, from which the pulse voltage is supplied to the electromagnetic drive 12. At the same time, rocker 1 1 together with the ball 10 oscillates from the upper 15 to the lower 16 stops, the test liquid is mixed and cooled to a predetermined temperature, since when the heater is turned off due to the temperature gradient of the heater, the temperature of the liquid increases. When the set temperature is precisely reached, the rocker 11 is fixed in the upper position, and after the signal from the block 22 is supplied, the electromagnetic actuator 12 is de-energized, and the ball 10 moves with its own weight in the liquid together with the rocker 10 from the upper 15 to the lower 16 stops. In this case, the screen 18 also moves, and at the moment of the overlap of the light flux from the LED 19 to the photodetector 20, the screen 18 supplies a pulse voltage to the pulse counter located in block 23 (not shown conditionally).

Время перемещения шара 10 в жидкости зависит от ее вязкости, а его значение измеряется и регистрируется цифровым индикатором, связанным со счетчиком импульсов и также расположенным в блоке 23 (условно не показано). Значение вязкости определяется по среднеарифметическому значению индикатора из пяти опытов. Для этого после индикации первого опыта нажимается кнопка «Пуск», и опыт повторяется. После пятикратного измерения вязкости платформа 7 со стаканом 6 опускается в нижнее положение, стакан вынимается из паза платформы 7, испытуемая жидкость сливается, а стакан 6 заполняется промывочной жидкостью, устанавливается на платформу 7 и поднимается в нагреватель 2. Далее нажимается кнопка «Промывка», при этом на электромагнитный привод 12 из блока 24 подается импульсное напряжение, что обеспечивает колебания коромысла 11 с шаром 10 от верхнего 15 до нижнего 16 упоров и промывку шара. После промывки шара 10 и протирки стакана 6 вискозиметр готов к дальнейшей работе.The travel time of the ball 10 in the liquid depends on its viscosity, and its value is measured and recorded by a digital indicator associated with a pulse counter and also located in block 23 (not shown conditionally). The viscosity value is determined by the arithmetic mean value of the indicator from five experiments. To do this, after indicating the first experiment, the "Start" button is pressed, and the experiment is repeated. After measuring the viscosity five times, the platform 7 with the glass 6 lowers to the lower position, the glass is removed from the groove of the platform 7, the test liquid is drained, and the glass 6 is filled with washing liquid, installed on the platform 7 and lifted into the heater 2. Then, the “Rinse” button is pressed, when this pulse electromagnetic voltage is supplied to the electromagnetic drive 12 from the block 24, which provides oscillations of the rocker arm 11 with the ball 10 from the upper 15 to the lower 16 stops and flushing the ball. After washing the ball 10 and wiping the glass 6, the viscometer is ready for further work.

По формуле (1) по результатам пятикратного измерения определяется вязкость испытуемой жидкости в сСт.According to the formula (1), the viscosity of the test fluid in cSt is determined by the results of a five-fold measurement.

Для получения вязкостно-температурной зависимости в диапазоне температур от 40 до 140°C стакан 6 заполняется испытуемой жидкостью один раз, и при каждой температуре производят пять измерений. Температура испытания задается с помощью переключателя, установленного на передней панели прибора. Графические зависимости вязкости от температуры испытания приведены на фиг. 3 в логарифмических координатах для минеральных моторных масел: Роснефть Optimum 10W-40 SQ/CD (график а); Лукойл Стандарт 10W-40 SF/CC (график б); минерального трансмиссионного масла Bizol 80W-90 GL5 (график в) и синтетического трансмиссионного масла Bizol 75W-90 GL5 (график г). Данные зависимости имеют линейный характер.To obtain a viscosity-temperature dependence in the temperature range from 40 to 140 ° C, the beaker 6 is filled once with the test liquid, and five measurements are made at each temperature. The test temperature is set using the switch located on the front panel of the device. Graphical dependences of viscosity on test temperature are shown in FIG. 3 in the logarithmic coordinates for mineral motor oils: Rosneft Optimum 10W-40 SQ / CD (graph a); Lukoil Standard 10W-40 SF / CC (schedule b); Bizol 80W-90 GL5 mineral transmission oil (chart c) and Bizol 75W-90 GL5 synthetic transmission oil (chart g). These dependencies are linear.

Преимущества предлагаемого вискозиметра заключаются в использовании малого объема испытуемой жидкости, возможности получения вязкостно-температурной зависимости, сокращении времени измерения, автоматизации процесса измерения и упрощении конструкции.The advantages of the proposed viscometer are the use of a small volume of the test liquid, the possibility of obtaining a viscosity-temperature dependence, reducing the measurement time, automating the measurement process and simplifying the design.

Claims

A viscometer comprising a housing, a cylindrical glass for the test fluid, in which a sensing element provided with a drive is arranged for vertical movement, and a sensing element moving control unit connected to a power source, characterized in that the viscometer is configured to measure the viscosity of the test fluid at various temperature and is equipped with a control system for the measurement process, while a heater insulated from the outside is installed in the viscometer case a cylindrical cavity in which a cylindrical glass for the test liquid mounted on the platform is placed, made with the possibility of reciprocating movement together with the platform and fixation in the upper position when installing the glass with the test liquid in the heater cavity, while the temperature sensor is immersed in the glass to monitor the temperature test liquid mounted on a rack and electrically connected to the unit for specifying and measuring the temperature of the test, equipped with a temperature switch ry, the sensitive element immersed in the liquid is mounted on the beam equipped with an electromagnetic drive connected to its control unit, the first input of which is connected to the test temperature setting and measurement unit, and the second input is connected to the control unit for moving the sensitive element, viscosity measurement and its registration, while the beam is mounted on the axis of this drive with the possibility of rotation relative to it, and the sensing element is made in the form of a ball of polymer material and is mounted on a rod laid on the working arm of the rocker arm with the ability to move in a glass with the test fluid and limit the extreme upper and lower positions using the upper and lower stops fixed on the panel and preventing the ball from leaving the liquid and touching the ball of the bottom of the glass, the rocker is also equipped with another a counterweight providing free movement of the ball in the test fluid at given temperatures, from the side of the working shoulder in the middle part of the rocker arm there is a screen interacting with a LED and a photodetector on the said panel with the possibility of blocking the light flux from the LED to the photodetector when moving the rocker arm with the screen, the panel mounted in the housing perpendicular to the plane of the screen and provided with a corresponding groove, and the LED and photodetector optically coupled to the screen to provide a constant the depth of movement of the ball in the test fluid and recording the time of its movement, characterizing the viscosity of the test fluid, are electrically connected to the control unit To move the sensitive element, measure the viscosity and register it, while these blocks are connected to the power unit and they formed a system for automatically controlling the process of measuring the viscosity of the test fluid, determined by the formula

where:
P - arithmetic mean value of the viscometer, imp;
K is the constant of the viscometer, depending on the geometry of the sensitive element, the depth of its immersion in the test fluid and the diameter of the glass for the test fluid, imp;
α is the angle of inclination of the calibration dependence of the viscometer readings on the viscosity of the reference liquids.