Вискозиметр Российский патент 2025 года по МПК G01N11/14 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к устройству (вискозиметру) для измерения реологических свойств жидкостей при помощи тензометрических датчиков (тензодатчиков).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен вискозиметр, раскрытый в US 8375771 В1, 2010-05-21, опубл. 21.05.2010. Вискозиметр (80) выполнен с закрытым нижним роторным узлом (51), вращающийся с помощью соединительного магнита (34) и приводного магнита (38) для сдвига тестируемой жидкости, таким образом передавая крутящий момент бобышке (30), установленной на бобышечном валу (24), поддерживаемом подшипниками (22 и 18) внутри роторного узла (51). Верхняя камера (96), расположенная в верхней части роторного узла (51), по меньшей мере частично заполнена образцом и передает давление в нижнюю часть роторного узла (51) и верхнюю часть ротора через небольшой зазор (106) и небольшой зазор (110). Спиральная пружина (70) ограничивает вращение вала бобышки (24). Магнитометр (10) измеряет угловое положение верхнего магнита (72), соединенного с верхней частью стержня бобины (24). Эта информация об угловом положении дополнительно преобразуется в вязкость тестируемой жидкости.

Недостатком раскрытого выше технического решения является то, что для измерения крутящего момента на валу измерительного ротора применяется спиральная пружина и магнитный датчик углового отклонения, что приводит к измерениям моментов в узком диапазоне и значительным погрешностям, связанным изменением механических свойств пружины от температуры. Кроме того, для существенного изменения диапазона измерения необходимо менять пружину на другой номинал, что усложняет эксплуатацию.

Кроме того, из уровня техники известен вискозиметр, раскрытый в RU 2492446 С1, опубл. 10.09.2013, прототип. Вискозиметр содержит корпус, внешний и внутренний конусы, образующие измерительный зазор, привод, питающий и отводящий каналы, верхний и нижний подшипники, регулировочный винт, тормозное устройство. При этом тормозное устройство содержит четыре постоянных магнита, установленных в корпус вискозиметра, и две электромагнитные катушки, расположенные на станине, на станине установлен индукционный датчик.

Недостатком раскрытого выше технического решения является сложный алгоритм процесса измерения и отсутствие прямого измерения крутящего момента от внешнего корпуса, что приводит к погрешности измерения.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей заявленного изобретения является разработка визкозиметра, позволяющего осуществить измерения реологических свойств жидкостей при помощи тензодатчиков на основе прямого измерения крутящего момента на валу измерительного ротора.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения.

Указанный технический результат достигается за счет того, что вискозиметр содержит корпус, в котором расположен магнитный ротор и внешний статор с магнитами, выполненные с возможностью магнитной передачи крутящего момента на противоположно расположенные тензодатчики, жестко установленные между корпусом и опорой, при этом магнитный ротор соединен через вал с измерительным ротором, расположенным во вращающейся емкости с измеряемой жидкостью и выполненный с возможностью передачи крутящего момента на магнитный ротор.

Вал, магнитный и измерительный роторы расположены в герметичном внешнем корпусе высокого давления.

Опоры расположены вертикально.

Опоры расположены горизонтально.

Опоры расположены горизонтально под углом к горизонтальной плоскости.

Способ измерения вязкости жидкости включает создание в измеряемой жидкости угловых деформаций между измерительным ротором и вращающейся емкостью с измеряемой жидкостью, на основе крутящего момента измерительного ротора с последующей магнитной передачей крутящего момента на тензодатчики и его обработкой для определения вязкости исследуемой жидкости.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение будет более понятным из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

Фиг. 1 - Вискозиметр (вариант 1, вид сверху).

Фиг. 2 - Вискозиметр (вариант 1, вид сбоку).

Фиг. 3 - Вискозиметр (вариант 2, вид сбоку).

Фиг. 4 - Вискозиметр без корпуса высокого давления (вариант 3, вид сбоку).

1 - магниты; 2 - корпус высокого давления; 3 - тензодатчик; 4 - внешний статор с магнитами; 5 - магнитный ротор; 6 - опора; 7 - вал; 8 - измерительный ротор; 9 - емкость с измеряемой жидкостью, М - двигатель.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Вискозиметр содержит корпус, в котором расположен магнитный ротор (5) и внешний статор (4) с магнитами, выполненные с возможностью магнитной передачи крутящего момента на противоположно расположенные тензодатчики (3), жестко установленные между статором (4) и опорой (6), при этом магнитный ротор (5) соединен через вал (7) с измерительным ротором (8), расположенным во вращающейся емкости (9) с измеряемой жидкостью и выполненный с возможностью передачи крутящего момента на магнитный ротор (5).

Вал (7), магнитный (5) и измерительные (8) роторы расположены в герметичном внешнем корпусе (2) высокого давления.

Опоры (6) расположены вертикально.

Опоры (6) расположены горизонтально.

Опоры (6) расположены горизонтально под углом к горизонтальной плоскости.

Заявленный способ измерения вязкости жидкости с использованием заявленного устройства осуществляют следующим образом.

После калибровки заявленного устройства на эталонной жидкости измеряемую жидкость заливают в емкость (9), после чего включают двигатель (М), который вращает емкость (9) с определенной скоростью, в результате крутящего момента, созданного при его вращении емкости (9), в измеряемой жидкости создаются угловые деформации между измерительным ротором (8) и вращающейся емкостью (9) с измеряемой жидкостью, прямопропорциональные крутящему моменту. За счет вала (7), который соединяет измерительный (8) и магнитный (5) роторы, крутящий момент передается на магнитный ротор (5) с внешним статором (4), содержащим магниты (1). Между магнитным ротором (5) и внешним статором (4) создается магнитное поле, посредством которого, крутящий момент передается на тензодатчик, который преобразует его в аналоговый сигнал, направляемый в блок обработки для определения вязкости исследуемой жидкости.

Заявленная конструкция позволяет реализовать прямой метод, при котором крутящий момент передается на тензодатчики, что позволяет повысить точность измерения по сравнению с косвенными методами измерения вязкости.

Зеркально-симметричное расположение тензодатчиков устраняет паразитные поперечные моменты на подшипники вала измерительного ротора, что способствует снижению сил трения и повышению точности измерения.

Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как оно раскрыто в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.

Использование: для измерения реологических свойств жидкостей. Сущность изобретения заключается в том, что вискозиметр содержит корпус, в котором расположен магнитный ротор и внешний статор с магнитами, выполненные с возможностью магнитной передачи крутящего момента на противоположно расположенные тензодатчики, жестко установленные между статором и опорой, при этом магнитный ротор соединен через вал с измерительным ротором, расположенным в емкости с измеряемой жидкостью и выполненным с возможностью передачи крутящего момента на магнитный ротор. Технический результат: обеспечение возможности повышения точности измерения вязкости жидкости. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Вискозиметр, содержащий корпус, в котором расположен магнитный ротор и внешний статор с магнитами, выполненные с возможностью магнитной передачи крутящего момента на противоположно расположенные тензодатчики, жестко установленные между статором и опорой, при этом магнитный ротор соединен через вал с измерительным ротором, расположенным во вращающейся емкости с измеряемой жидкостью и выполненным с возможностью передачи крутящего момента на магнитный ротор.

2. Вискозиметр по п.1, отличающийся тем, что вал, магнитный и измерительный роторы расположены в герметичном внешнем корпусе высокого давления.

3. Вискозиметр по п.1, отличающийся тем, что опоры расположены вертикально.

4. Вискозиметр по п.1, отличающийся тем, что опоры расположены горизонтально.

5. Вискозиметр по п.1, отличающийся тем, что опоры расположены горизонтально под углом к горизонтальной плоскости.

6. Способ измерения вязкости жидкости, включающий создание в измеряемой жидкости угловых деформаций между измерительным ротором и вращающейся емкостью с измеряемой жидкостью, на основе крутящего момента измерительного ротора с последующей магнитной передачей крутящего момента на тензодатчики и его обработкой для определения вязкости исследуемой жидкости.