Ротационный вискозиметр

 

Использование: измерение вязкости жидкостей биологического происхождения (крови, лимфы и т, д.). Сущность изобретения: вискозиметр содержит вискозиметрический статор 1, представляющий собой цилиндр с плоской верхней поверхностью, и вискозкметрический ротор 2 в виде незакрепленной цилиндрической чашечки с плоской нижней торцовой поверхностью. Между указанными поверхностями расположена капля 3 исследуемой жидкости, Рабочий обьем оискооиметра ограничен торцовыми поверхностями статорз 1 и ротора 2 и свободной боковой поверхностью капли 3. Ротор 2 приводится в движение вращающимся магнитным полем, создаваемым статором асинхронного двигателл 4. Период вращения определяют с помощью датчика. Вискозиметр содержит также устройство термостатирования. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

COlO3 COBETCYl Õ

СОЦИЛЛИС)ИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)1 6 01 N 11/14

ГОСУДЛРС ЖЕН;- Ь|Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕ iÅHÈË!,, И ОТКРЫТИЮ"

ПРИ ГКНТ СССР

ОГ1г"Ф Я 1Е ИЗСБР 7= 1с"

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ »

)

/ i (21) 4029293/25 (22) 28.05,90 (45) 23.07,92. Бюл. К 27 (7i) Казанский физико-технический институт Казанского научного центра AH СССР (72) В. А. Гончаров (56) Физические методы исследования белков и нуклеиновых кислот / Под. ред. Ю, С. Лазуркина. — М,: Наука. 1967. гл. 4, и, 1г.

ABT0pcKoG свидетельство СССР

N . 315095, кл. G 01 М 11/14, 1970. (54) РОТАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР (57) Использование: измерение вязкости

)кидкостей биологического происхождения (крови, лимфы и т, д.). Сущность изобретения: вискозиметр содержит вискозиметриЧ1 1 3 "(" 7 ".У ()9),,„..,) (f t) 1 У 4 . .У .. У=» 1 ческий статор 1, представляющий собой цилиндр с плоской верхней поверхностью, и вискозиметрлческий ротор 2 в виде незакрепленной цилиндрической чащечки с плоской нижней торцовой поверхностью.

Мех;цу укаэанными поверхностями расположена капля 3 исследуемой жидкости, Рабочий обьем вискоэиметра ограничен торцовыми поверхностями статора 1 и ротора 2 и свободной боковой поверхностью капли 3. Ротор 2 приводится в движение вращающимся магнитным полем, создаваемым статс ром асинхронного двигателя 4.

Период вращения определяют с помощью датчика. Вискозиметр содержит также устройство термостатирования. 2 3. и. ф-лы, 1 ил, 1749776

0,01-0,1 мл, что связано с трудностьlo лании) лира««ения ми««иатюр11ыми poTopot t и ст1 тОрО.1 удЛИНОННай I!!ЛЛIIII,.tpÈ IOCКОй г«. >рМЫ.

Поэтому в ротациа«:.Ных оис«озиметрах с каакс1 альными цил1;ндрами объем жидкости, необходимой длл измерения, составляет

1-! 0 мл, что совершен!1О неприемлема при исследовании крови и рлда других биологических жидкостей.

Целью изобретения лоляетсл упрощение и ускорение измерений, упрощение конструкции оискози;летрз, а также уменьшение количества исследуемой жидкости.

Зтз цель достигается тем, что в ротационнол« вискозиметре, содержа!цeм устройство длл создания вращающегося магнитного поля. оисказиметрический статар, вискозиметрический ротор, устройства термастатирования и датчик периода вращения ротора, оискоэиметрический статар выполнен в аиде цилиндра с плоской верхней торцовой поверхностью, оискозиметри- . ческий ротор — в виде незакрепленной . плоскодонной цилиндрическаи чашсчки из немагнитного электропроваднога материала, причем рабочий объем вискозиметра ограничен внешними торцовыми паоерхностя ли статора и ротора и свободной бокоьой поверхностью капли исследуемой жидкости.

В предлагаемом техническог решении в отличие от известного ра бачи«ли паоерхнастями вискозиметра яолл!отсл дое круглые плоские площадки — оерхнля торцаоал пооерхность статора и нижняя торцовая floоерхность ротора. Ротор паддер>кивается

Do взвешенном состоянии и центрируется благодзря силам пооерхностнога натяженил исследуемой жидкости. При "Tohl ротор

0 не I1oãpóæåè в исследуемую жидкость, т. е. не является "плова!Ощи«л", а соприкзсаетсл с жидкостью лишь одннй плоской:1;;«ней поверхностью. Оор;)зец жидкости, таким образом, представляет спбай каплю са ctto5 баднай боковой поверхнссть а, причем плоскис ое11хнля и ниж«1ял !109opi!« .OGT!I капли сфарк«!«рованы рабочими поверхностями статора и ротора, Это з!«ачительно упрощает и ускоряет процесс смены исследуемого

0 образца жидкости. Ротор и статср имеют бо)!ее г!pOGT/Io кап;! !!!1!г), Ом !3!!э сост

«IbI» оисl Озиметр >ó с гlлаоаю1!,1".I >старом.

KpI«Iñ того, ротс > предстаоллст собой не сбс -It,tt>t узел, как ч йэо ..стных технических

5 реша«1 !лх, а прастейшу1О штампованную детл)!ь (чашечку) из металла, 11априглер из алюминия или зал та. Пс>едлагйсм III кОИФи гур: цил Образца исслс.;уе.ло l;:;ид«асти

-.;l..1ОСНУтаЛ « ..";On.l П,::", . C«! И . «Ог>ЛЛ т

,о. „ .CTn объем исследу"-;".!>Io образца до

Изобретен««е относится K изморе««и«о олэкости, преимущественна с целью зкспрссс-анализа жидкостей биолог!«ческагo происхажд нил — крови, лимфы. и TBK далее, и мажет быть испо)1ьзаоана. напр!!мер, о 5 экспериментальных и клинических исследооанилх, Известны ротационные вискозиметры, измерительный ротор которых предстаоляPT собой цилиндр и центрируется в иэмери- 10 тельном статоре (цилиндре) благодаря мениску исследуемой жидкости. Измерительный ротор приводится оо вращение внешним ораща!Ощимся магнитным полем, при этом скорость вращения ротора одно- 15 з«1а !На солзана с вязкостью исследуемой жидкости.

Известен ратационнь«й вискозиметр,,содержащий устройство для создания враща!ощегося магнитного поля (статор асинх- 20 ронного двигателя), оискозиметрический статор с термастатиру!Ощей рубашкой и оискозиметрическйй ротор с сердечником из немаМит«!Ого электрапроводнаго htaTepttaлз, Висказиметрические статор и ротор 25 представляют собой коаксиальные цилиндры, Известный оискозиметр работает следующим образом. В оискозиметрический статор, представллющий собой стеклянную пробирку, заливают исследуемую жидкость, 30 в которую погружают оискозиметрический рэгор (стекляннал пробирка «ле«!ьшега диаметрф Г1аследний привадитсл Но вращение благодаря вихревым токам, наводимым в немагнитном электропраоодном сердечни- 35 ке ротора внешним вращающимся магнитным полем, Скорость оращенил ротора при постоянном значении амплитуды вращающегося «лагнитнаго полл зависит от вязкос1и жидкости. Рабочими поверхностями 4 вискозиметра лоля!Отсл внешняя боковая поверхность оискози IQTpir",÷åcêoão ротора и внутрен.«ял боковая поверхность оискоэиметрического стато >а. Ротор свободно плавает о исследуемой жидкости благодаря 4 архимедовой силе, а ега центровка происходит автоматически благодаря мениску исследуемой жидкости, Однзко подготовка к следующему измерени!о (удаление исследуемой жидкости, 5 промыокз и Осушение рабочих г1аиерх«!остей ро. Ора и статара, наполнение статора ноосй !lop!.,tlей ж«1дкости и устаноо«з ротора) требует э««з ITO)II I ь х затрат времени, чта делает и",Içec гное устройстоа малапри- 5 годным длл проведения серий измерений, о с О,б г1 «! О o r Il I I I "I «c c « It x у с л а о: л х . И -3 I e

PI!TOË ÜÍ ЗЛ 1,,>ОЦЕД t>Q И Г«ОДГО10,!!TOOÜ«1! Е сп .р„ъ!1I l; с",().К1:1!!!7тсл и-.,!I oc1!I 1и«1е

Об« I "; 1«с1:n å :voмой >кидкас1 и r;n!>яд!;3

1749776

0,01-0,1 мл, при этом зазор ме}кду Робо !11!ли поверх}!Остя!л}1 имест тот же порядок величи}}ь}, чт(> и их диа}леjp, и составляет сдичи" цы 11иллимс ров.

Гискозимстрический статор может быть совмещен с терморегулирую!ци}1 элементом строй.тва TepMocTaTL1pooo}l»- 1 сследуемой жидкости и может быть выг}г>л}10}1, например, в видг> тра}}зисгора, и 1е}сьцего корпус с цилиндри !вской крышкой и вкл}оченног0 в схему термостатирпвания в качестве Оконечного элемента.

Возможен вариант вискозиметра, когда вискозиметричас!.ий статор снабжен сменны}ли накладками, выполнен}3ыми в виде плоскодонных цилиндрических чашечек (аналогичных по форме и размерам вискозиметрическому ротору), надевающихся на статОр. При наличли соотв тству ощего набора идентичных вискозиметрических роторов (!а}22е !ек) отпадает необходимосТь в промывке и осушении ротора и статора перед каждым последую}цим измерением, что вах<но при проведении экспресс-анализа бол ь ш о} î }<оличества образцов.

Точность измерения вязкости определяется точностью измерения периода вращения вискозиметрическог0 ротора, С целью г}овышения точности гложет быть использован фотоэлектрический датчик периода вращения, содержащий осветитель, оптический отражатель и фотоэлектрический элемент, причем оптический отражатель оасположен на вискозиметрическом роторе и выполнен так, что отражает луч, нормально падающий на верхн}ою плоскую поверхность ротора, вдоль направления, не совпадающего с }!Ормаль}О к этой ион "рхности. Таким отражателе i, !1àïðèllåð может служить наклонное плоское зеркало или отражатал!. типа эшелетт, изготовленные из тонкой алюминиевой фольги или мсталлизированной полимерной пленки, либо сформированные непосредственно при штамповке ротора. При этом отраженнь}й луч достигает фатозламс}}та один раз за полный оборот ротора (в известных технических реп}ениях световой луч перекрь! }IBBTся дважды за один оборот ротора, что снижает точность измере}131я периода, либо требует усложне! !ия схемы запуска измериТЕЛЯ ПЕР}1ОД1).

На чертеже изображена общая схема вискозиметра. Бискозиметрический статор

1 ирсдставляет собой цилиндр с плоской верхней торцовой поверхностью, вискозиметр}!ческий ротор 2 — цилиндри fecf

50

30 золот:"), С lll}QCI<(и!}ж! !011 1030320вОИ поверхность!О. МежДУ тО}2110в},111и f}ODI-.P><} focT5il;Il ротора 1 и статог>а 2 расположена ка!.!ля исследуемой жи, !кости 3. Так}}м образом, рабсч!",.">и 1101."ер:нсс}я lи ьиск03111",етра яв ляютсл верх}1яя Topqooasl поверхность статоо", 1 и нижняя — ротора 2. Рабочий объем в!1скозиметра ограничен эти}ли по 30p}foстлми, а также свободной боковой ио}2е}2хностью капли исследуемой >жидкости 3, Измерительная ячейка вискоз}1}лотра, состоя!цая иэ статора 1, ротора 2 и капли 3, расположена в рабочем зазоре устройства

4, создающего вращающееся магнитное поле (статор ос IHxpollffofo двигателя). На роторе 2 за}<ðåf}ëåf1 (или техflîRGI L1÷eскн сформирован) оптический стражатель 5, входящий в состав датчика периода вращения ротора, который (датч11к), кро}ле отражателя 5, содержит также осветитель 6 и фотоэлектрический элемент 7, ПоСледний подключен к входу измерителя 0 периода. В данном случае вискозиметрический cT )Top

1 Совмещеll с тер}лорегулирующим элементом (транзистор) устройства термостатирования и следуемой жидкости, В состав устройства входят так>ко датчик 9 те}}пературы, электронная схема 10 измерения и регулирования те}лператур}! и тор}.1остатирующая рубашка 11, обхватывающая измерител ьну}о ячейку.

Вискозиметр работает следу}0}2 И!1 образом.

На рабочу}о поверхность вис}.сзи етрического статсра 1 с помощью микродозатора наносят каплю исследус}лой жидкост}1 3.

Сверху на каплю помещают вискози}летрический ротор 2 так, что вся его рабочал поверхность оказывается в контакте с каплей.

Под действием cLlfl поверхностного натяжения ротор поддерживается во взвешенном г состо III}111 и авто}}этически уста}!авлйлается соосно стэтору. Благодаря пали llllo вращаю!де}ося ма!нигного поля, создаваемого

gcTP0I1cTL30M 4 (стг>тОР аси}1хРОи!!ОГО Двигател}3}, ll a ротор действует постоянный крутящий момент. При этом период вращения ротора пропорционален вязкости исследуемой ><11дкости. Для определения периода 1312 31110}!11я ротора луч света от ист<}чиика 6 (n!I !II

5 (!!акло!и!Ос зеркало из }ле2г3;}лиз!}рованной по",имер:!пй нле}!к!1). 0Tpà>ленный луч поплд;3 г нз фогозлек3}2L«lee!

1749776

Сосу;„ .% "ель В. ончаров

Тел О@ 41, оргентзл Коррек Гор М, лаксимиши ец

Редактор «1. Дербек

Заказ 2500 Тираж Подписное

ВНй1ПИ Госудертвснного комитета и ° и.. обретениям и откры1чям при П;НТ СССР

1i3035, Москва,. Х-"4, Раушскэл наб., /5

Про: зво,;с! ысн)1о- здл; . l!ьски..i комФА »!т ПI леii,,1. «.х Орпд, :л,l агарина 101 ряется электронно-счетным измерителем 8 периода, при э10м каждол у последующему обороту ротора соответствует новый отсчет значения периода, Температуру образца исследуемой жидкости поддерживают в заданных пределах с помощью устройства термостатирования, ñîñòîÿùåãî из датчика 9 температуры {медный датчик сопротивления), электронной схемы 10 измерения и регулирования температуры, термостатирующей рубашки 11 и терморегулирующего элемента, совмещенного с вискозиметрическил статором 1 и выполненного в виде тр нзистора. При необходимости абсолютных измерений вискозиметр калибруют по эталонным жидкостям с известной вязкостью. После каждого измерения необходимо удалить образец исследуемой жидкости, а затем промыть и осушить рабочие поверхности статора и ротора, При проведении больших серий измерений целесообразно пользоваться сменными (идентичными) роторами и сменными накладками на статор. представляющими собой штампованные металлические чашечки, аналогичные ротору.

Предлагаемое техническое решение позволяет упростить и ускорить измерительную процедуру, упростить конструкцию еискозиметра, уменьшить количество исследуемой жидкости, необходимой для измерения. В искозиметр особенно полезен при проведении экспресс-анализа жидкостей биологического происхождения, Форм ла изРбретенил

1. Ротэционный вискозиметр, содержащий вискозиметрический статор и вискозиметрический poToD, размещенные о рабочем

5 зазоре устройства для создания врэща ощегося магнитного поля, устройство термостатирования и датчик периода вращения ротора, о тл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью упрощения и ускорения измерений, упро10 щения конструкции вискозиметра и уменьшения количества исследуемой жидкости, вискозиметрический статор выполнен в виде цилиндра с плоской верхней торцовой рабочей поверхностью, вискозиметриче15 ский ротор выполнен s виде незакрепленной цилиндрической чашечки из немагнитного электропроводного материала с плоским дном, являющимся рабочей поверхностью, и размещенной над рабочей поверхностью

20 вискозиметрического статора.

2. Вискозиметр по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что устройство термостатирования содержит терморегулирующий элемент, выполненный в виде транзистЬра. имеющего

25 корпус с цилиндрической крышкой, являю. щийся одновременно вискозиметрическим статором, l.

3. Вискозиметр поп,1,отл ич а ю щи йс я тем, что датчик периода вращения

30 вискозиметрического ротора содержит ос-, ветитель, оптический отражатель и фото-; электрический элемент, причем оптический отражатель расположен на вискозиметрическом роторе.