Ротационный вискозиметр Советский патент 1982 года по МПК G01N11/14 

Изобретение относится к измерениям реологических характеристик жидкостей и вязкопластичных материалов и может быть использовано как в автоматических технологических линиях по переработке пластмасс, так и в лабораторных условиях. Известен ротационный вискозиметр, содержащий расположенный в исследуемой среде цилиндр, соединенный с одним из звеньев дифференциального механизма, второе звено которого связано с электродвигателем, а тре;;;; тье - с измерительным устройством fl. Недостатки указанного вискозиметра - невысокая точность измерений и сужень1й диапазон измерений из-за внутренних потерь в измерительном узле. Наиболее близким к предлагаемому является ротационный вискозиметр, звенья которого связаны соответственно с электромотором, измерительным прибором, помещенным в исследуемую среду, и через импульсатор - с инерционным звеном .и с регистрирую щ устройством 2. Недостатком известного вискозиметра является то, что с расширением диапазона исследования уменьшается точность измерения. Это обусловлено тем, что с изменением вязкости исследуемого материала изме 1яется скорость вращения входного вала импульсатора, следовательно, и частота пульсирующего вращения инерционного звена. Непостоянство пульсирующего вращения относительно скорости вращения измерительного цилиндра приводи, к разным динамическим характеристикам прибора в диапазоне исследований, что приводит к разной величине погрешности, вносимой в показания прибора. Цель изобретения - повышение точ- ности измерений при расширении диапаэона измерения (сохранение постоянной неличины погрешности на вс диапазоне измерения) . Указанная цель достигается тем, что в ротационном вискозиметре, содержащем дифференциальный механизм, звенья которого связаны соответственно с электромотором, измерительным цилиндром, помещенньм в исследуемую среду, и инерционным звеном, регистрирующее устройство в виде счетчика числа оборотов инерционного звена и импульсатор, импульсатор установлен между электромотором и входным звеном дифференциального механизма. На чертеже изображен ротационный вискозиметр, разрез Ротационный вискозиметр содержит подвижный цилиндр 1, соединенный че рез дифференциальный механизм с син ронным двигателем 2 и с инерционным звеном 3. Дифференциальный механизм состоит из центральных колес t и 5, сателлитов 6, свободно посаженных на крестовину 7, водила 8, связанного через шестерни 9 и 10 и через импульсатор в виде двойного универсального шарнира - с электромотором 2. Двойной yнивepcaлtЛ ый шарнир состоит из ведущего звена 11 промежуточного звена 12, вилки которого расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, и ведомого звена 13. Оси ведомого 13 и веду щего 11 звеньев параллельны. Перемещение оси вращения ведущего звена 11 параллельно оси вращения ведомого звена 13 универсального шарнир осуществляется с помощью опорного диска , свободно установленного в расточке корпуса прибора и снабженного на своей боковой поверхност зубьями 15,. взаимодействующими с червяком 16. В опорном диске эксцен трично с эксцентриситетом а в расточке 17 крепится двигатель 2. Ось опорного диска 14 параллельна оси ведомого вала 13 универсального шар нира и отстоит от нее на некоторое расстояние о, равное величине эксце триситета крепления двигателя 2 в опорном диске Т. Вал соединен с ведущим звеном 11 универсального ша нира посредством шлицевого соединения 18. Число оборотов инерционного звена 3 измеряется, например, фотоэлектрическим способом, с помощью осветитеяя 19, перфорированного диска 20 и фотоэлемента 21. Вискозиметр работает следующим образом. Если к цилиндру 1 приложен момент сопротивления М, (т.е. цилиндр погружен в исследуемую среду), а угол между звеньями универсального шарнира равен нулю, то сателлиты 6, свободно обкатывая центральное колесо 7, вращаются вокруг своих осей и вращают инерционное звено 3 с максимальной угловой скоростью , где угловая скорость вращения инерционного звена 3; Wo- угловая скорость вращения водила 8 о При этом вращение цилиндру 1 не передается. Далее посредством вращения червяка 1б, который, поворачивая опорный диск , смещает ось вращения ведущего 11 относительно оси ведомого 13 звеньев универсального шарнира, изменяет угол-Jf между звеньями шарнира. В связи с наличием угла между звеньями универсального шарнира ведомое звено 13 совершает вращательное движение с переменной угловой скоростью. Амплитуда переменной угловой скорости зависит от угла и пропорциональна ему. Вращательное с переменной угловой скоростью движение звена 13 создает вращение с переменной угловой скоростью инерционному звену 3, на котором возникает инерционный момент Mj «1 л ( M --3--g. где Э - момент инерции инерционного звена относительно оси вращения j (3Wj, изменение угловых скоростей инерционного звена. С увеличением угла JT увеличивается изменение угловой скорости dWdt, а следовательно, и инерционного момента Мо, и когда он превосходит М , цилиндр 1 получает вращательное движение. В силу того, что моменты на центральных колесах t и 5 симметричного конического дифференциала равны, то т dWio ,,млм к где угловая скорость измерительного цилиндра 1; 1 - ВЯЗКОСТЬ исследуемого материала, . К - константа прибора, зависящая от его геометрических параметров. Из сопоставления значения равнове ных моментов видно, что величина вяз кости исследуемого материала прямопропорциональна угловой скорости вра щения инерционного звена 3, которую определяют фотоэлектрическим прибором 19-29-21 со шкалой, проградуированной в единицах вязкости. Изменяя уголТ между звеньями универсаль ного шарнира, изменяют скорость вращения измерительного цилиндра 1, а значит и деформацию сдвига в исследуемом материале. При этом сохраняется частота пульсирующего вращения равная частоте пульсирующего вращения ведомого вала 13 универсального шарнира. Таким образом, в известном ротационном вискозиметре частота пульсирующего вращения инерционного звена и измерительного цилиндра является величиной переменной и изменя ется пропорционально изменению средней угловой скорости инерционного звена. Следовательно и погрешности, вносимые динамическими характеристи ками в показания прибора, разные, что уменьшает точность измерений пр расширении диапазона измерений, В предлагаемом вискозиметре частота пульсирующего вращения инерционного звена и измерительного цилиндра является величиной постоянной и пропорциональной угловой скорости приводного вала двигателя. Следователь но, погрешности, связанные с частотой пульсирующего вращения в по7казаниях прибора, не зависят от скорости вращения измерительного цилиндра и являются величиной постоянзаний во всем диапазоне измерений. Предлагаемый вискозиметр позволяет получить полную информацию по реологическим свойствам полимеров с высокой точностью измерений, что весьма важно при выборе оптимальных технологических параметров переработки полимеров и композиций на их основе, а также для расчета энергетических затрат перерабатывающего оборудования. Формула изобретения Ротационный вискозиметр, содержащий дифференциальный механизм, звенья которого связаны соответственно с электромотором, измерительным цилиндром, помещенным в исследуемую среду, и инерционным звеном, регистрирующее устройство в виде счетчика числа оборотов инерционного звена, импульсатор, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерений при расширении диапазона измерений, импульсатор установлен между электромотором и входным звеном дифференциального механизма. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 225591, кл. G 01 N 11/U, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР № , кл G 01 N 11/1, 1976 (прототип). 15 1