Ротационный вискозиметр

 

1. РОТАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР , содержащий приводной двигатепь , -торсионный динамометр с поспедоватепъно соедтшнными упругими эпементами , снабженными стопорами, рабочий эпемент и измерительную цепь, о т п ичающийся тем, что, с цепью повышения эффективности работы, упругие эяементы выполнены в виде консольного вапа переменной жесткости. 2. Вискозиметр по п, 1, отличающий с я тем, что консольный ban снабжен кожухом с вертикальной прорезью/ в которую вкодят стопоры упругого элемента , при этом кожух закреплен на валу приводного двигателя и упругий элемент соединен с приводным валом через участок его минимальной жесткости. 3.Вискозиметр по п. 2, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что прорезь выполнена ступенчатой, а стопоры, расположены на одной образующей, пибо прорезь выполi иена одинаковой ширины, а стопоры раоположены со смещением относительно друг друга. 4.Вискозиметр по п. 1, о т л и ч а -. ю ш и и с я тем, что упругий эпемент подсоединен к, валу приводного цвигатепя через участок максимальной нсесткости,, который закрыт кожухом, закрепленным на 0алу приводного двтатет1Я, а последующие участки -с меньшей жесткостью закрыты кожухами, подсоединенными к предыдущим более жестким участ1сам упругого элемента. 5.Вискозиметр по п. 1, о т п и ч а ю щ и и с я тем, что у шсток упругого элемента подсоединен через промежу точный вал к рабочему эпаменту и сна&4 жен стопором, проходящим через рабочий СО эпемент и бурт промежуточного вапа в ел прорезь кожуха. Ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИЙ (19) (111

524 А

З(51) (4 01 М 11/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф

H ABTOPCHGlVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ приводного двигатепя и упругий элемент соединен с приводным вапом через участок его минимальной жесткости.

3. Вискозиметр по п. 2, о т п и ч аю ш и и с я тем, что прорезь выпопнена ступенчатой, а стопоры распопожены на одной образующей, пибо прорезь выпоп нена одинаковой ширины, а стопоры расположены со смешением относительно друг lip A.

4. Вискозиметр по п. 1 „ о т п и ч а -. ю ш.и и с я тем, что упругий эпемент подсоединен к, вапу приводного двигатепя через участок максимальной жесткости„ которь и закрыт кожухом, закреппен(.ым на валу приводного двигатепя, а последу- Я юшие участки с меньшей жесткостью закрыты кожухами, подсоединенными к предыдущим более жестким участкам

С: упругого элемента.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3445457/18-25 (22) 26.05.82 (46) 23.09.83. Бюп. М 35 (72) Т.A. Роговский (71) Одесский технологический институт хоподипьной промышленности (53) 539.1 37 (088.8) (56) 1. Патент США, кп. 73-59, No 33229922442222, 1961.

2. Патент США; кп. 73-59, %.3803903, 1 963.

3. Патент ФРГ, кп. 42 7/02, М 1,180552, 1962 (прототип). (54)(57) 1. POTAUHOHHbIA ВИСКОЗИМЕТР, содержащий приводной двигатепь, торсионный динамометр с поспедоватепьно соединенными упругими эпементами, снабженными стопорами, рабочий элемент и измерительную цепь, о т п ич а ю ш и и с я тем, что, с цепью по- вышения эффективности работы, упругие эпементы выполнены в виде консопьного вала переменной жесткости.

2. Вискозиметр по и. 1, о т п и ч аю шийся тем, что консопьный вап снабжен кожухом с вертикапьной прорезью,в которую входят стопоры упругого эпемента, при этом кожух закреппен на валу

5. Вискозиметр по п. 1, о т и и ч аю шийся тем, что участок упругого элемента подсоединен через промежточный вал к рабочему эпементу и снабжен стопором, проходящим через рабочий элемент и бурт промежуточного вала в прорезь кожуха.

1 1043

Изобретение относится к измеритепь ной технике и может быть испопьзовано при измерении реопогических характеристик жидкостей и растворов в хими, ческой, нефтехимической и пищевой промышпенности, а также при выполнении научнотехнических работ по изучению обмена импупьсами при паминарном и турбулентном режимах течения исспедуемой среды около вращающегося твердого щ тепа.

Известно устройство для измерения вязкости, включающее привод, помещенный в контейнер с исследуемой жидкостью, вращающийся рабочий элемент, выполненный иэ двух тепескопических, связанных между собой элементов, измеритепьное средство с упругим апементом дпя измерения реакции, исследуемой жидкости на рабочий эпемент f13.

Недостатками данного устройства являются впияние трения в опорах вапа рабочего элемента на результат измерения и необходимость смены упругого элемента для расширения диапазона измеряемых 5 величин вязкости.

Известен прибор дпя измерения реопо.- гических свойств жидкости, который состоит из двух соосных цилиндров: ципиндрической емкости для исспедуамой же - 30 кости и вращающегося цилиндра (раронего элемента) погруженного в жидкость.

Для вращенйя рабочего алемента ипи стакана установлен двигатель с регулирующим числом оборотов. Прибор снабжен также устройством дпя измерения вепичи35 ны крутящего момента рабочего элемента и стакана относительно друг друга при постоянной скорости вращения, которое вкпючает устройство доя измерения вели40 чины тока якоря, подаваемого на двигатель (2j.

Недостатком этого прибора является невысокая эффекТивность работы вспедствие понижения точности измерения, свя45 занной с необходимостью измерения вепичины крутящего момента по величине тока якоря, а также вспедствие напичия трения в подшипниках приводного двигате пят ..

Наиболее бпиэким техническим ре- 50 шением к предлагаемому явпяется ротационный вискозиметр с широким диапазоном измеряемых тангенциапьных напряжений, который содержит приводной двигатель, торсионный динамометр с поспедо- l5 ватепьно соединенными упругими эпементами, снабженными стопорами, рабочий элемент и измеритепьную цепь (3)„

524

Недостатком известного вискоэиметра явпяeтcя также невысокая эффективность работы, вспедствие пониженной надежности, приводящей к неточностям измерения, ошибкам из-за напичия трения в подшипниках вапа и скольэяшнх контактах, 1Яепью изобретения является повышение эффективности работы устройства при широком диапазоне измеряемых тангенциаль ных напряжений.

Укаэанная цепь достигается тем, что ротационный вискозиметр содержит привод, торсианный динамометр с посцедоватепьно соединенными упругими апементами, рабочий апемент и измеритепьную цепь,.при этом упругие эпементы выполнены в виде консопьного вала переменной жесткости, вап снабжен кожухом с вертикапьной прорезью, в которую входят стопоры упру-. гого эпемента, а кожух закреппен на валу приводного двигатепя и упругий апемент соединен с приводным вапом через участок его минимальной жесткости.

При выпопнении ступенчатой прорези, стопоры расположены на одной образукпцей, пибо при выполнении прорези одинаковой

Ширины стопоры распопожены со =мешением относительно друг друга.

Причем возможно подсоединение упругого элемента к валу приводного двигатепя через его участок максимапьной жесткости, который закрыт кожухом, закреппенным на вапу приводного двигателя, последующие участки с меньшей жесткос- = тью закрыты кожухами, подсоединенными к предыдущим более жестким участкам упругого элемента, Кроме того, участок упругого апемента подсоединен через промежуточный вап к рабочему апементу и снабжен стопором, проходящим через рабочий апемент и бурт промежуточного вала в прорезь кожуха.

Выпопнение упругого aIIeMBBTa в виде консопьного вапа переменной жесткости позволяет повысить эффективность работы устройства вспедствие повышения точности измерения крутящего момента в широком диапазоне его измерений за счет исклкьчения промежуточных опор упругих апе- ментов между участками переменной жесткости.

Снабжение вала кожухом с вертикапьной прорезью, контактирующей со стопорами упругого эпемента, и подсоединение упругого элемента к приводному валу через участки минимальной или максимапьной жесткости дает воэможность проводить измерения на участках упругого

3 10.43 элемента соответствующей жесткости с допустимой деформацией от реактивного крутящего момента, что повышает надежность и работоспособность вискозиметра за счет предотвращения случайных попомок упругого элемента.

Выпопнение прорези ступенчатой ипи одинаковой ширины и соответствующее расположение стопоров на одной образующей ип со смещением относительно друг 10 друга является разновидностью конструктивного выпопнейия ограничитепей дефорMBUHH и в совокупности с существенным отличием — выполнением упругих эпемен:тов в виде консопьного вала переменной жесткости - повышает эффективность работы устройства вследствие повышения надежности и точности измерения за счет ликвидации скопьзящих контактов на участках упругого элемента соответствующей жесткости.

Поцсоединение участка упругого э)темента через промежуточный вал к рабочему элементу и снабжение его стопором, проходящим через рабочий элемент и бурт yg промежуточного вала в прорезь кожуха, повышает надежность работы устройства вследствие исключения самоотвинчивания рабочего элемента, его повреждений при спучайных боковых нагр зках.

ЗО и

На фиг. 1 цан ротационный визкозиметр, общий виц: на фиг. 2 и 3 - виц А на фиг. i (варианты расположения стопоров); на фиг. 4 и 5 — варианты креппения упругого элемента; на фиг. 6—

35. креппение рабочего эпемента через промежутсчный вал.

Ротациснный вискозиметр содержит приводной двигатепь 1, рабочий эпемент

2, погруженный в исспецуемую жидкость

3. Между приводным двигателем 1 и рабочим элементом 2 распопожен упругий элемент 4 торсионного динамометра, выполненный, например, в виде консопьного пустотепого ступенчатого вала с участка- 45 ми переменной жесткости. При этом учаоток минимальной жесткости 5 упругого эпемента 4 расположен вверху и закреппэн на валу 6 приводного двигателя 1, а участок максимапьной жесткости 7. подсоединен к промежуточному вану 8, к которому закреппен рабочий элемент 2.

Промежуточный ван 8 выполнен с буртом

8, который является опорной поверхностью дпя крепления раоочего эпемента 2 с п)з- 55 мо цью гайки 10. Между участком 5 минимапьной жесткости упругого эпемента .

4 и участком 7 максимапьной жесткости

524 4 распопожен участок 11 промежуточной жесткости. Упругий эпемент 4 выпопнен с уто)тшенными поясками 12-15. Упру« гий элемент 4- размещен в кожухе 16, в котором выпопнена вертикапьная прорезь

1, и снабжен стопорами 18-20. Кожух 16 монтируется на упругом элементе 4 с минимальным зазором относи) те)тьно утопшенных поясков 13 -15. Деформация упругого элемента 4 торсионного цинамометра регистрируется измерительной цепью, состоящей из токосьемного устройства 21 и прибора 22 дпя измерения деформаций, и предварительно преобразовываетсп в электрический сит на)т с помощью тензорезисторных датчиков (не показаны), накпеиваемых íà упру гий а)темент 4. На вапу 6 приводного двигателя 1 выполнено сквозное осевое отверстие (не показано), через которое проходит от токосъемного устройства 21 кабельный ввод к тензорезисторным датчикам, наклеенным на участках 5, 7 и

11 упругого элемента 4, В качестве упругого элемента 4 может быть испопьзован сплошной достаточно тонкий вап, например, в виде струи переменной жесткости.

Рабочий элемент прецпагаемого вискозиметра может быть размещен в кожухе, в котором запивается исспедуемая жидкость. B этом случае. рабочий элемент приводится во вращение с помощью консольного, элемента переменной жесткости

4,пибо подвешивается на упругих элементах в .вице струн, а во вращение приводится наружный кожух.

На фиг. 2 и 3 представлены варианты распопожения стопоров 1 8-20 упругого элемента 4 в вертикапьной прорези 17 кожуха 16. При расположении стопоров

18-20 на одной образующей упругого элемента 4 (фиг. 2) прорезь 17 кожуха

16 выполнена трехступенчатой таким образом, что при сборке кожуха 16 с упругим элементом 4- стопоры 18-20 устанавпиваются соответственно от стенки прорези 17 на расстояниях g 1, 2 и 3. При расположении стопоров 1820 на упругом эпеме нте 4 со смещением, (фиг. 3) стопоры 18-20 устанавпиваются соответственно на расстояниях g 1, b, 2 и 6 3 от стенки прорези 17, которая вы попняется без ступеней.

На фиг. 1 представпен ротационный вискозиметр, в котором упругий эпемент

4 крепится участком максимальной жест кости 7 к валу 6 приводного двига епя 1, 1043524 а участком минимальной жесткости 5 подсоединяется к промежуточному валу 8 с буртом 9, к которому закреплен рабочий элемент 2 при помощи гайки 10. Участок максимапьной жесткости 7 закрыт кожухом 23, закрепленном на валу 6 приводного двигатепя 1 через утопщенный поясок 15 упругого элемента 4. Кожух

24, который закрывает участок промежуточной жесткости l l упругого элемента

4, закреплен на утолщенном. пояске 14 упругого эпемента 4, Кожух 25, который закрывает участок минимальной жесткости 5 упругого элемента 4, закреппен на утолщенном пояске 13. При этом стопоры 26 — 28 упругого элемента

4 входят соответственно в прорези 2931 кожухов 23-25 (фиг. 5). Кожухи . 23- 25 устанавливают на упругом эпементе 4 таким образом, чтобы стопоры 20

26-28 находились соответственно на расстояниях Д 3, Д 2 и д.1 от стенок прорези 29-31. Кожухи 23-25 монтируются на упругом эпементв 4 соответственно с минимальными зазорами относительно утолщенных поясков 14,13 и 12 (фиг.4)

На фиг. 6 представпен вариант подсоединения рабочего элемента 2 к упругому элементу 4 через промежуточный вап 32, который закреппвн на резьбе в 30 утопщенном пояске 33 упругого элемента

4. Промежуточный вап 32 выполнен с буртом 34, который явпяется опорной поверхностью для креппения рабочего элемента 2 с помощью гайки 10. Через з1 рабочий элемент 2 в бурт 34 запрессован штиф 35, который входит в прорезь

36 кожуха 37 и является стопором дпя участка упругого элемента, подсоединенного через промежуточный вал 32 к ра 40 бочему элементу 2, Кожух 37 монтирует,ся на упругом элементе 4 с минимальным радиальным и торповым зазорами Д 4 и

Д 5 относитепьно утолщенного пояска 33 и бурта 34 промежуточного вана 32.Напраь ление резьбы,с помощью которой крепится промежуточный вап 32 в утопщенном пояске ЗЗ упругого элемента 4, а также направпение резьбы, с цомощью которой крепится гайка 10 к вану

32, выбираются против направления вращения рабочего эпемента 2, На фиг. 1 и 4 представлены ротапионные вискозиметры, позволяющие осуществить измерение тангенпиапьных напряжений в трех диапазонах значений. Представценные варианты конструкций не ограничивают изобретения, так как рота» пионный вискозиметр может быть выполнен с любым чиспом диапазонов измере-, ний тангенпиапьных напряжений.

Устройство работает спедующим образом.

При вращении рабочего элемента 2 в исследуемой жидкости 3 крутящий момент действует на все участки переменной жесткости упругого элемента 4. При повышении крутящего момента выше допустимого стопор 18 участка минимальной жесткости 5 упругого эпемента 4 перемещается на расстояние Ь 1 и упирается в стенку прорези 17 (фиг. 1 -3), либо стопор 28 упирается в стенку прорези 31 (фиг, 4 и 5) и измерение осуществпяется по спедуюшему участку жесткости упрутого элемента. При дальнейшем возрастании крутящего момента . стопор 19 перемешается на расстояние

Ь2 (фиг. 1-3) либо стопор 27 перемещается на расстояние Ь 2 (фиг,4 и 5) и измерение осуществляется по следующему участку более высокой жесткости и т.д.

Стопор, выполненный в виде штифта

l35 (фиг. 6), не только ограничивает деформацию упругого элемента 4, но при работе ротационного вискозиметра препятствует самопроизвольному отвинчиванию рабочего элемента 2 при резкой (аварийной) его остановке вращения, так как цри остановке рабочий эпемент 2 увпекается вращающимся потоком жидкости и имеет воз( можность самопроизвольно отвинчиваться.

Минимальные радиацьный и торцовой зазоры Ь 4 и h,5 (фиг. 6) повышают работоспособность упругого эпемеыта 4, так как при этом предотвращаются повреждения упругого эпемента 4 при случайных боковых нагрузках в процессе эксплуатации ротационного вискозиметра.

По изобретению дня обеспечения широкого диапазона измерения тангенпиапьных напряжений испопьзуется соответствующий упругий элемент, вкпючающий задаваемое чиспо участков требуемой жесткости.

1043524

Фиг. f

1043524

1043524

1О43524

1043524

1043524

Составитель B. Вощанкин

Редактор Г. Волкова Техред.Мв Гергель Корректор А. Дзятко

Закаа 7327/45 Тираж 873 Подписное

ВНИИА Государ-.твенного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Мссквв, Ж-ЗБ, Рвуюсквв каб., a. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, уп. Проектная, 4