ВИСКОЗИМЕТР Российский патент 1995 года по МПК G01N11/10 

Изобретение относится к средствам для определения вязкости текучей среды и может быть использовано, например, в системах машин для отделки текстильных полотен и изделий.

Известен вискозиметр для определения текучей среды, содержащий установленные в корпусе рабочий орган в виде полого цилиндра с размещенным внутри него приводным рабочим телом, имеющим обтекаемый съемный наконечник, смонтированный на штоке с возможностью поступательного перемещения, и средство для фиксации перемещения рабочего тела.

В известном вискозиметре рабочее тело выполнено в виде электромагнитного вибратора, который, имея сложные конструктивные особенности, может изменять физико-механические свойства рабочей среды только у поверхности рабочего тела, что отрицательно влияет на качество определения вязкости текучей среды, поскольку приводит к увеличению погрешности и времени измерения, а кроме того, к увеличению потребления электроэнергии.

Задача заключается в сокращении цикла измерения вязкости и упрощении конструкции за счет уменьшения перемещения рабочих органов привода и уменьшения затрат электроэнергии.

Эта задача решена изобретением. В вискозиметре, содержащем корпус с размещенным внутри него сменным рабочим органом, имеющим обтекаемый съемный наконечник, смонтированный на штоке, выполненном с возможностью вертикального перемещения, и блок контроля перемещения штока, согласно изобретению привод рабочего органа выполнен в виде шарнирно сопряженного со штоком двуплечего рычага, установленного на опоре вращения, одно плечо которого подпружинено, а на другом плече размещена ось, соединенная с курком, при этом рабочий орган размещен в цилиндре, имеющем дно и боковое отверстие, а блок контроля перемещения состоит из последовательно соединенных датчика, преобразователя сигнала и цифрового индикатора, связанных с источником питания, причем датчик выполнен с возможностью контактирования с флажком, расположенным на штоке.

В предпочтительном варианте цилиндр имеет сменный дроссель, смонтированный на дне соосно штоку, а рабочий орган установлен с возможностью взаимодействия с отверстием дросселя. Соотношение длин плеч рычага составляет 1: 10, причем длина свободного плеча относительно опоры составляет 1/10 длины другого плеча.

Выполнение привода рабочего органа в виде шарнирно сопряженного двуплечего рычага, установленного на опоре вращения, одно плечо которого подпружинено, а на другом плече размещена ось, соединенная с курком, позволяет получать равномерное поступательное перемещение рабочему органу с помощью предложенного механизма привода, а также использовать для быстрых несложных тестов и сравнительных измерений как в условиях лаборатории, так и в цехе.

Выполнение рабочего органа сменным позволяет использовать вискозиметр для проведения исследований реологических параметров любых вязких жидкостей.

Наилучший эффект устранения погрешностей измерения малых величин вязкости текучих сред обеспечивает выполнение цилиндра, имеющего торец со смонтированным соосно штоку дросселем для взаимодействия рабочего органа с отверстием дросселя.

Для обеспечения требуемого усилия перемещения рабочего органа в измеряемой жидкости и уменьшения погрешности измерения соотношение длин плеч рычага должно быть 1:10, причем длина свободного плеча рычага относительно опоры составляет 1/10 длины другого плеча.

Предлагаемое выполнение блока контроля перемещения штока из последовательно соединенных между собой датчика, преобразователя и цифрового индикатора, связанных с источником питания, причем датчик выполнен с возможностью контактирования с флажком, расположенным на штоке, позволяет производить оперативно экспресс-анализ измеряемой текучей среды в относительных единицах, данные которого показывает цифровой светоизлучающий индикатор.

Предложенный вискозиметр отличается от прототипа тем, что привод рабочего органа выполнен в виде шарнирно сопряженного со штоком двуплечего рычага, установленного на опоре вращения, одно плечо которого подпружинено, а на другом плече размещена ось, соединенная с курком, при этом рабочий орган размещен в цилиндре, имеющем дно и боковое отверстие, а блок контроля перемещения штока состоит из последовательно соединенных датчика, преобразователя и цифрового индикатора, связанных с источником питания, причем датчик выполнен с возможностью контактирования с флажком, расположенным на штоке.

Предложенный вискозиметр может быть использован для экспресс-контроля в легкой и пищевой промышленности, а также в химической, фармацевтической промышленности и производстве минеральных масел, позволяет более точно проводить измерение вязкости исследуемой жидкости, прост в конструктивном исполнении.

Конкретный пример выполнения вискозиметра показан на фиг. 1, 2 и 3.

Вискозиметр (фиг. 1) содержит установленный в корпусе 1 полый цилиндр 2 с размещенным внутри него приводным рабочим органом, имеющим обтекаемый съемный каплеобразный наконечник 3, смонтированный на штоке 4 с возможностью поступательного перемещения, и блок 5 контроля перемещения штока. Привод рабочего органа выполнен в виде шарнирно сопряженного со штоком 4, несущим флажок 6 и кнопку 7, и размещенным в направляющей 8 корпуса 1 двуплечего рычага 9, установленного на опоре 10 вращения, свободное плечо 11 которого связано с пружиной 12, а на другом плече 13 размещена ось 14 в пазу 15 для взаимодействия с курком 16, смонтированным с возможностью поворота на неподвижной опоре 17 в корпусе. Двуплечий рычаг 9 смонтирован на штоке 4 через вилку 18, взаимодействующую с шарниром 19, а на корпусе 1 для взаимодействия с курком 16 неподвижно установлена пластинчатая пружина 20. Рабочий орган является сменным. Полый цилиндр 2 имеет торец 21. Блок 5 контроля перемещения штока состоит из последовательно соединенных между собой датчика 22, преобразователя 23 и цифрового индикатора 24, связанных с источником 25 питания, например батарейками или аккумулятором. Для ограничения перемещения плеча 13 двуплечего рычага 9 на корпусе 1 установлен упор 26, а для взаимодействия с пластинчатой пружиной 20 на корпусе установлен конечный выключатель 27. Полый цилиндр 2 имеет также боковое отверстие 28 и расположен в емкости 29 с жидкостью 30.

На фиг. 2 показан вариант рабочего органа в исходном положении, где полый цилиндр 2 имеет сменный дроссель 31 с отверстием 32, смонтированный на торце 21 соосно штоку 4, а рабочий орган установлен с возможностью взаимодействия с отверстием 32 дросселя 31. Соотношение длин плеч 11 и 13 рычага 9 составляет 1: 10, причем длина свободного плеча 11 рычага относительно опоры составляет 1/10 длины другого плеча 13.

Для того, чтобы привести вискозиметр в рабочее положение, необходимо нажать на кнопку 7 штока 4 и перемещать шток вниз по стрелке В до тех пор, пока ось 14 курка 16 не западет в паз 15 плеча 13 (положение изображено на фиг. 1 сплошными линиями). После этого полый цилиндр 2 вискозиметра помещают в емкость 29 с измеряемой красильной жидкостью 30, которая через боковое отверстие 29 в полом цилиндре 2 заполняет последний. Для проведения замера вязкости красильной жидкости необходимо нажать на курок 16 в направлении стрелки А до тех пор, пока ось 14 курка 16 не освободится от паза 15 плеча 13. Последнее под действием усилия пружины 12 через плечо 11 поворачивается вокруг опоры 10 в направлении стрелки Б. Перемещение плеча 13 происходит до упора 26 корпуса 1. Курок 16 в нажатом положении заставляет взаимодействовать пластинчатую пружину 20 с конечным выключателем 27, электрически связанным с блоком 5 контроля перемещения штока, и подключает источник 25 питания к датчику 22, преобразователю 23 и индикатору 24.

Во время перемещения вверх штока 4 наконечник 3 перемещается в измеряемой жидкости 30. Флажок 6, расположенный на штоке 4, взаимодействует через оптический канал (на фигурах не показан) блока 5 контроля перемещения штока, сигнал от которого поступает в преобразователь 23, информация с которого высвечивается на цифровом индикаторе 24. Исходное положение подвижных элементов двуплечего рычага 9 изображено на фиг. 1 штрихпунктирной линией. Процесс измерения вязкости красильной жидкости 30 происходит в течение нескольких секунд. Показания на индикаторе 24 высвечиваются в виде цифр и имеют тем большее значение, чем больше вязкость жидкости 30.

Соотношение (1:10) плеч 11 и 13 рычага 9 и усилие F пружины 12 выбраны такими, чтобы в пределах рабочего хода штока 4 при минимиальном перемещении плеча 11 рычага 9 и взаимодействующей с ним пружины 12 не превышали погрешность измерения вискозиметра, укладывающуюся в заданную величину погрешности. При измерении вязкости жидкости 30 размер рабочего органа (диаметр наконечника 3) устанавливают в зависимости от вязкости измеряемой жидкости, при этом эта зависимость обратно пропорциональная.

В конструктивном варианте исполнения полого цилиндра 2 со сменным дросселем 31, смонтированным соосно штоку 4 на торце 21 цилиндра 2, вискозиметр работает следующим образом.

Нажатием на кнопку 7 перемещают шток 4 вниз в направлении стрелки В до тех пор, пока ось 14 курка 16 не западет в паз 15, плеча 13. При этом наконечник 3 своим свободным концом 33 упирается в торец 21 цилиндра 2 и перекрывает отверстие 32 дросселя 31, а пружина 12 развивает усилие, достаточное для балансировки рычага 9. После этого полый цилиндр 2 вискозиметра помещают в емкость 29 с измеряемой красильной жидкостью 30 на величину Н, которая необходима для создания требуемого усилия перемещения рабочего тела. Для замера вязкости жидкости 30 необходимо снова нажать на курок 16, при этом ось 14 выходит из паза 15 плеча 13 и освобождает последнее. На свободный конец 33 наконечника 3 воздействует выталкивающая сила жидкости 30. Наконечник 3 со штоком 4 начинают подниматься, и процесс замера величины вязкости жидкости 30 происходит в дальнейшем в последовательности, указанной выше. Этот вариант исполнения позволяет уменьшить погрешность измерения малых величин вязкости текучих сред.

За счет конструктивных особенностей, описанных выше, предлагаемый вискозиметр более прост по сравнению с известным, а время измерения настолько мало, что позволяет производить оперативно экспресс-анализ измеряемой текучей среды. Кроме того, заявляемый вискозиметр для своей работы потребляет минимальное количество электроэнергии за счет использования для перемещения рабочих органов аккумулированной энергии пружинного привода, а также за счет подключения источника питания только в момент измерения вязкости жидкости.

В целом вискозиметр для определения вязкости, например, красильной жидкости нужен для повторяемости воспроизведения печатных рисунков и их интенсивности.

Использование: в средствах определения вязкости текучей среды. Сущность изобретения: вискозиметр содержит установленные в корпусе полый цилиндр с размещенным внутри него приводным рабочим органом, который имеет обтекаемый съемный наконечник, смонтированный на штоке с возможностью поступательного перемещения. В корпусе размещен блок для фиксации перемещения рабочего тела. Привод рабочего органа выполнен в виде шарнирно сопряженного со штоком, несущим флажок, размещенным в направляющей корпуса, двуплечего рычага, установленного на опоре вращения, свободное плечо которого подпружинено, а на другом плече размещена ось, связанная с курком, смонтированным с возможностью поворота в корпусе. Рабочий орган является сменным. Полый цилиндр имеет дно. Блок фиксации перемещения рабочего тела состоит из последовательно соединенных между собой преобразователя, датчика, выполненного с возможностью контактирования с флажком, и цифрового индикатора, подключенных к источнику питания. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. ВИСКОЗИМЕТР, содержащий корпус, в котором размещен сменный рабочий орган с приводом и обтекаемым сменным наконечником, смонтированным на штоке, выполненном с возможностью вертикального перемещения, и блок контроля перемещения штока, отличающийся тем, что привод рабочего органа выполнен в виде шарнирно сопряженного со штоком двуплечего рычага, установленного на опоре вращения, одно плечо рычага подпружинено, а другое соединено с осью, связанной с курком, при этом рабочий орган размещен в цилиндре с дном и боковым отверстием, 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 флажком, расположенным на штоке. 2. Вискозиметр по п.1, отличающийся тем, что цилиндр имеет сменный дроссель, смонтированный на дне соосно со штоком, а рабочий орган установлен с возможностью взаимодействия с отверстием дросселя. 3. Вискозиметр по пп.1 и 2, отличающийся тем, что соотношение длин плеч рычага составляет 1 : 10, причем длина свободного плеча относительно опоры составляет 1/10 длины другого плеча.