РОТАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР Российский патент 1995 года по МПК G01N11/14 

Изобретение относится к измерительной технике и обогащению полезных ископаемых, конкретно к способам и средствам автоматического контроля вязкости магнетита, пульп, суспензий, флотореагентов и других жидких продуктов мокрого обогащения углей и руд и может быть использовано на углеобогатительных, железорудных, полиметаллических и других обогатительных фабриках с мокрыми способами обогащения.

Известен ротационный вискозиметр, содержащий корпус, который поворачивается на ограниченный угол в зависимости от сопротивления погруженного в исследуемую среду рабочего тела, где угол закручивания измеряется дифференциальным трансформатором, а внутренний корпус с внешним с помощью последовательно соединенных торсионов [1]
Недостатком известного вискозиметра является узкий диапазон измерения значений вязкости.

Известен ротационный вискозиметр, содержащий измерительный сосуд с входным и сливным патрубками, вращаемый синхронным двигателем в сосуде диск или цилиндр и установленный соосно с ним на свободно вращающемся валу второй диск или цилиндр, а также насаженный на второй конец свободно вращающегося вала шкив с измерителем вращающего момента на нем, в котором измеритель вращающего момента выполнен в виде перекинутого через шкив гибкого троса, который одним концом прикреплен к шкиву, а другой конец троса подпружинен к неподвижному основанию, причем на месте соединения троса с пружиной закреплена стрелка, перемещающаяся по неподвижной шкале [2]
Недостатками известного ротационного вискозиметра являются низкая точность из-за малой чувствительности к вязкости и низкая надежность работы, связанная с наличием пружины и перемещающейся по неподвижной шкале стрелки.

Техническим результатом является повышение точности измерения вязкости за счет увеличения чувствительности при одновременном повышении надежности за счет исключения движущихся друг относительно друга деталей.

Это достигается тем, что в ротационном вискозиметре, содержащем сосуд с входным и выходным патрубками, размещенные в сосуде первое цилиндрическое тело, механически связанное с синхронным двигателем, и второе цилиндрическое тело, установленное с зазором соосно первому на свободно вращающемся валу, причем второй конец вала посредством шкива соединен с измерителем момента вращения, измеритель момента вращения выполнен в виде омметра и проводника, изготовленного из токопроводной резины и заключенного в оболочку из диэлектрического эластичного упругого материала, причем один конец шнура закреплен на шкиве с обеспечением электрического контакта проводника со шкивом, а второй конец закреплен на опоре с изоляцией свободного конца проводника от опоры, при этом свободный конец проводника и шкив соединен со входами омметра.

В ротационном вискозиметре оболочка выполнена из резины.

На чертеже показан ротационный вискозиметр.

Ротационный вискозиметр содержит сосуд 1 (измерительный) с входным 2 и сливным 3 патрубками, вращаемое синхронным двигателем 4 первое цилиндрическое тело 5 (диск или цилиндр), для чего двигатель 4 соединен с приводным валом 6, который через герметизирующий подшипник 7 (сальник) пропущен в сосуд 1, а первое цилиндрическое тело 5 насажено на второй конец приводного вала 6 и установленный соосно с приводным валом 6 свободно вращающийся вал 8 со вторым цилиндрическим телом 9 (диском или цилиндром) на нижнем конце. Вал 8 пропущен через герметизирующий подшипник 10 и на выходном его конце насажен шкив 11.

Измеритель момента вращения на шкиве 11 выполнен в виде эластичного упругого шнура 12 и омметра 13. Шнур 12 выполнен в виде проводника 14, изготовленного из токопроводной резины и заключенного в оболочку 15 из изоляционного упругого эластичного материала, например, из резины или латексных изделий. Один конец шнура 12 закреплен на шкиве 11 с обеспечением электрического контакта проводника 14 со шкивом 11. Второй конец шнура 12 неподвижно закреплен на опоре 16 с изоляцией конца проводника 14 от опоры 16. Свободный конец проводника 14 и шкив (сосуд) соединены со входами омметра 13.

Работа вискозиметра основана на измерении крутящего момента, возникающего на оси 8 цилиндрического тела 9, погруженного в исследуемую жидкость 17, при взаимном перемещении цилиндрического тела 9 и жидкости 17. Крутящий момент М прямо пропорционален угловой скорости вращения цилиндрического тела 9 ω и вязкости жидкости
М К ω η, где К постоянный коэффициент, зависящий от конструкции цилиндрических тел вискозиметра.

При постоянной угловой скорости ω вращения вала 6 крутящий момент на шкиве 11 однозначно определяет вязкость жидкости.

Момент вращения, создаваемый цилиндрическим телом 5 (диском или цилиндром), передается через жидкость 17 цилиндрическому телу 9 (диску или цилиндру). Цилиндрическому телу 5 вращательное движение сообщается синхронным двигателем 4. Вращающий момент, возникающий на цилиндрическом теле 9, а следовательно, и на шкиве 11, насаженном на одном валу 8 с цилиндрическим телом 9, пропорционален динамической вязкости жидкости 17. Этот момент уравновешивается силой упругой деформации шнура 12, жестко соединенного со шкивом 11. Значение деформации шнура 12 можно наблюдать по показаниям омметра 13. Характерной особенностью вискозиметра является широкий диапазон измеряемых значений вязкости 0,01-1000 Па.с). Класс точности вискозиметра около 0,7% измеряемой вязкости.

Сущность повышения точности при измерении вязкости заключается в увеличении чувствительности к вязкости. При закручивании шкива 11 растягивается шнур 12, причем растяжение шнура происходит в пределах упругих деформаций. При увеличении длины шнура 12 увеличивается и длина проводника 14. Так как в пределах упругих деформаций объем проводника 14 остается постоянным, то одновременно с увеличением длины l проводника 14 во столько же раз уменьшается и его поперечное сечение S, чтобы сохранился постоянным объем проводника. Известно, что сопротивление любого проводника R увеличивается прямо пропорционально его длине l и уменьшается прямо пропорционально поперечному сечению S, а также зависит от удельного сопротивления токопроводящей резины ρ, из которой изготовлен проводник. Изменение сопротивления проводника при деформации регистрируется омметром.

Повышение надежности работы вискозиметра связано с исключением самых ненадежных элементов пружины с подвижной стрелкой, которая в процессе измерения перемещается по неподвижной шкале. В предлагаемом вискозиметре вместо этого использован подключенный к концам проводника простой, надежный и дешевый омметр, показания которого зависят от измеряемой вязкости жидкости. Поэтому омметр легко градуируется непосредственно в единицах вязкости.

Сущность изобретения: ротационный вискозиметр содержит сосуд с входным и выходными патрубками, размещенные в сосуде первое цилиндрическое тело, механически связанное с синхронным двигателем, и второе цилиндрическое тело, установленное с зазором соосно первому на свободно вращающемся валу, причем второй конец вала посредством шкива соединен с измерителем момента вращения. Измеритель момента вращения выполнен в виде омметра и проводника, изготовленного из токопроводной резины и заключенного в оболочку из диэлектрического эластичного упругого материала. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. РОТАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР, содержащий сосуд с входным и выходным патрубками, размещенные в сосуде первое цилиндрическое тело, механически связанное с синхронным двигателем, и второе цилиндрическое тело, установленное с зазором соосно с первым на свободно вращающемся валу, причем второй конец вала посредством шкива соединен с измерителем момента вращения, отличающийся тем, что измеритель момента вращения выполнен в виде омметра и проводника, изготовленного из токопроводной резины и заключенного в оболочку из диэлектрического эластичного упругого материала, причем один конец проводника закреплен на шкиве с обеспечением электрического контакта проводника с шкивом, а второй конец на опоре с изоляцией свободного конца проводника от опоры, при этом свободный конец проводника и шкив соединены с входами омметра. 2. Вискозиметр по п. 1, отличающийся тем, что оболочка выполнена из резины.