РОТАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР Российский патент 2011 года по МПК G01N11/10 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения вязкости различных жидкостей, в частности полимерных растворов.

Известен ротационный вискозиметр (см., например, авторское свидетельство СССР №1073627, кл. G01N 11/14, опубликовано в БИ №6, 15.02.84), содержащий корпус, термостатированную камеру для исследуемой среды с установленным в ней соосно внутренним цилиндром, который соединен с приводом вращения посредством ведущего и ведомого валов с жестко закрепленными дисками, упругий элемент, воздействующий на преобразователь момента и измерительную систему, упругий элемент и преобразователь момента, жестко прикрепленные к корпусу. Упругий элемент снабжен опорой, неподвижно закрепленной на его свободном конце, в которой установлена с возможностью вращения ось с двумя жестко закрепленными дисками, расположенными в плоскостях дисков ведущего и ведомого валов и взаимодействующими с ними.

Недостатками данного вискозиметра являются наличие трения в подшипниках оси, что приводит к значительной погрешности измерений, а также сложность конструкции.

Известен также ротационный вискозиметр (см., например, авторское свидетельство СССР №1242759, кл. G01N 11/14, опубликовано в БИ №25 07.07.86), содержащий насадку, закрепленную на валу, другой конец которого через пружину соединен с корпусом, кювету для исследуемого вещества, электропривод, резистивный датчик угла закручивания пружины и схему преобразования угла закручивания пружины во временной интервал.

Недостатками данного ротационного вискозиметра является погрешность измерений, обусловленная влиянием трения в подшипниках измерительного вала.

Наиболее близким по технической сущности является ротационный вискозиметр (см., например, авторское свидетельство №1455282, кл. G01N 11/14, опубликовано в БИ №4 30.01.89), содержащий наружный и внутренний коаксиальные цилиндры, упругий элемент в виде торсиона внутреннего цилиндра, электромагнитный арретир внутреннего цилиндра, электромагнитный тормоз верхнего конца торсиона и датчик его угла закручивания, а также привод вращающегося цилиндра в виде узла закручивания торсиона.

Недостатками этого вискозиметра являются сложность и большая погрешность измерения, обусловленная влиянием трения в подшипниках.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и уменьшение погрешности измерения.

Решение задачи достигается тем, что в вискозиметре, содержащем привод с вращающимся цилиндром на его валу и воспринимающий цилиндр, соединенный с упругим элементом и датчиком угла поворота воспринимающего цилиндра, воспринимающий цилиндр выполнен в виде стакана, закрепленного на поворотном диске, который посредством П-образных плоских пружин, размещенных равномерно вокруг вала и закрепленных радиально по периферии дисков, связан с неподвижным диском упругого элемента, а диски снабжены осевыми отверстиями для прохода вала. Датчик угла поворота воспринимающего цилиндра может быть выполнен на базе тензорезисторов, наклеенных на поверхности одной из П-образных плоских пружин.

На фиг.1 показано устройство предложенного ротационного вискозиметра. Вискозиметр содержит привод 1 с закрепленным на его валу 2 вращающимся цилиндром 3, который расположен внутри воспринимающего цилиндра 4, выполненного в виде стакана, соосно закрепленного на поворотном диске 5. Последний посредством П-образных плоских пружин 6, размещенных равномерно (с одинаковым угловым шагом) вокруг вала 2 в радиальных плоскостях, связан с неподвижным диском 7. Плоские П-образные пружины 6, подвижный 5 и неподвижный 7 диски образуют упругий элемент, соединенный с воспринимающим цилиндром. Пространство между вращающимся 3 и воспринимающим 4 цилиндрами заполнено контролируемой жидкостью. На одну из П-образных плоских пружин 6 могут быть наклеены тензорезисторы 8 датчика угла поворота воспринимающего цилиндра 4. Тензорезисторы 8 соединены по одной из измерительных схем (мостовой или дифференциальной).

Ротационный вискозиметр работает следующим образом. При пуске привода 1 вал 2 приводит во вращение цилиндр 3. За счет вязкого трения в контролируемой жидкости к внутренней поверхности воспринимающего цилиндра 4 прикладывается момент вращения, который компенсируется моментом сопротивления упругого элемента. Последний при этом поворачивается на угол, пропорциональный вязкости контролируемой жидкости. Этот угол в определенном масштабе преобразуется в деформацию площадок П-образных плоских пружин 6, на которые наклеены тензорезисторы 8. На выходе измерительной схемы соединения тензорезисторов 8 будет напряжение, пропорциональное измеряемой вязкости.

Благодаря плоской форме П-образных пружин 6 и симметричному расположению их в радиальных плоскостях жесткость упругого элемента в радиальном и осевом направлениях во много раз больше, чем для направления поворота вокруг оси симметрии, т.е. данный упругий элемент имеет жесткую ось поворота. В результате при воздействии боковых и осевых сил соосность вращающегося 3 и воспринимающего 4 цилиндров не нарушается. Это позволяет отказаться от подшипников оси воспринимающего цилиндра 4, силы трения отсутствуют и не создают погрешности.

В конструкции вискозиметра отсутствуют арретир и электромагнитный тормоз, что обеспечивает упрощение вискозиметра.

Таким образом, предложенный вискозиметр имеет более простую конструкцию и позволяет выполнять измерение вязкости с меньшей погрешностью.

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для измерения вязкости различных жидкостей. Ротационный вискозиметр содержит привод, на валу которого закреплен вращающийся цилиндр, соосный с ним воспринимающий цилиндр, соединенный с упругим элементом. Также вискозиметр содержит датчик угла поворота воспринимающего цилиндра. При этом упругий элемент содержит поворотный и неподвижный диски. Воспринимающий цилиндр выполнен в виде стакана и соосно закреплен на поворотном диске упругого элемента. Причем поворотный диск посредством П-образных плоских пружин, которые размещены равномерно вокруг вала, связан с неподвижным диском упругого элемента. При этом П-образные плоские пружины закреплены радиально по периферии дисков, снабженных осевыми отверстиями для прохода вала привода. Кроме того, датчик угла поворота воспринимающего цилиндра выполнен на базе тензорезисторов, наклеенных на поверхность одной из П-образных плоских пружин. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, а также уменьшение погрешности измерения вязкости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Ротационный вискозиметр, содержащий привод, на валу которого закреплен вращающийся цилиндр, соосный с ним воспринимающий цилиндр, соединенный с упругим элементом, и датчик угла поворота воспринимающего цилиндра, отличающийся тем, что упругий элемент содержит поворотный и неподвижный диски, воспринимающий цилиндр выполнен в виде стакана и соосно закреплен на поворотном диске упругого элемента, причем поворотный диск посредством П-образных плоских пружин, размещенных равномерно вокруг вала, связан с неподвижным диском упругого элемента, при этом П-образные плоские пружины закреплены радиально по периферии дисков, снабженных осевыми отверстиями для прохода вала привода.

2. Ротационный вискозиметр по п.1, отличающийся тем, что датчик угла поворота воспринимающего цилиндра выполнен на базе тензорезисторов, наклеенных на поверхность одной из П-образных плоских пружин.