ВИСКОЗИМЕТР

Вискозиметр
Полезная модель относится к области приборостроения и может быть использована для определения вязкости жидкости при проведении лабораторных исследований и учебной практики.
В настоящее время широко применяются различные модели вискозиметров, которые делятся на четыре основные группы: капиллярные, ротационные, с падающим шариком, вибрационные.
Принцип действия капиллярных вискозиметров основан на определении вязкости по измерению скорости вытекания струи жидкости или газа из капилляра. В ротационных вискозиметрах измеряется крутящий момент, передаваемый через исследуемую жидкость от одного цилиндра (конуса или сферы) другому. В вискозиметрах с падающим шариком вязкость определяется по установившейся скорости падения шарика в исследуемой среде. В вибрационных вискозиметрах вязкость определяется по затуханию колебаний зонда осциллятора (камертона), помещенного в исследуемую жидкость. К этому типу вискозиметров и относится предлагаемая полезная модель.
Известен вибрационный вискозиметр для определения вязкости жидкости, содержащий осциллятор (камертон) (Энциклопедический словарь по металлургии. М.: Интермет Инжиниринг, 2000).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели (прототипом) является вибрационный вискозиметр, содержащий закрепленный камертон, «Вибрационный вискозиметр» патент №612160, приоритет 19.01.77.
Большинство существующих моделей вибрационных вискозиметров для определения вязкости требуют сравнительно больших объемов жидкостей (100 и более мл), что не всегда возможно, например, при исследовании дорогих или токсичных жидкостей, а также при реологическом анализе крови. Кроме того, промышленно выпускаемые модели 2
вискозиметров имеют узкий диапазон измерений, а внешние условия существенно влияют на результаты экспериментов, при этом их переградуировка трудоемка.
В заявленной полезной модели предлагается конструкция вискозиметра, принцип действия которого основан на измерении времени затухания звуковых колебаний высокодобротного камертона в исследуемой жидкости.
Технический результат полезной модели направлен на повышение точности измерения вязкости жидкости и достигается тем, что одна из ножек камертона, колеблющаяся в кювете исследуемой жидкости, имеет изогнутый алюминиевый стержень, на конце которого находится зонд из пенопласта, имеющего низкую теплопроводность, при этом исключается изменение температуры жидкости за счет отвода тепла через зонд вискозиметра.
Полезная модель состоит из высокодобротного камертона 1, закрепленного с помощью стержня, в одну из ножек камертона 6 ввинчен изогнутый алюминиевый стержень 3, на конце которого находится шарообразный зонд 4 из материала с низкой теплопроводностью, например, пенопласта (используется, чтобы исключить изменение температуры жидкости за счет отвода тепла через зонд), кювета 5, компьютера 7, соленоида 8, втягивающего бойка 9, микрофона 10.
Работает полезная модель следующим образом. Зонд погружается в кювету 5 с исследуемой жидкостью, температуру которой можно изменять при помощи нагревательного элемента, при этом регистрация температуры производится при помощи термопары, помещенной в кювету. Для работы вискозиметра в «капельном» режиме (при наличии малых объемов проб) жидкость помещается на ножки камертона 6 в виде капель, площадь которых определяется при помощи окуляр-микрометра. Импульс с выхода звуковой карты компьютера 7 усиливается и подается на соленоид 8. Колебания камертона усиливаются втягивающимся в соленоид бойком 9. Запись 3
звуковых колебаний осуществляется с помощью микрофона 10, подключенного к компьютеру 7. В этой схеме колебания камертона затухают медленнее, что позволяет проводить измерения на жидкости с большей вязкостью.
Отличительной особенностью полезной модели является невозмущающий характер измерений (не вносятся температурные и другие возмущения), что позволяет проводить исследования вязкости в зависимости от температуры жидкости, при этом вязкость регистрируется в режиме реального времени с использованием малых объемов проб (менее 0,1 мл) в широком диапазоне. Простота конструкции и доступность ее компонентов делают данную полезную модель значительно дешевле, чем промышленно выпускаемые вискозиметры.
Конструкция полезной модели использовалась для определения вязкости глицерина с примесью воды. Измеренные температурные зависимости вязкости глицерина хорошо согласуются с теоретической моделью и свидетельствуют о высокой точности измерений предлагаемым вискозиметром.