Ротационный вискозиметр

 

, ейбасоюэ .м

IINfAk: . -; ". ; сд фЯщ .„-„

ОП И

ИЗОБРЕТЕНИЯ п1 640175

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.06.76 (21) 2374410/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.12.78. Бюллетень № 48 (45) Дата опубликования описания 30,12.78 (51) М, Кл

С 01N 11/14

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 532.137 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. И. Ян, А. П. Чистяков, В. А. Пахаренко, В. С, Одинец и И. В. Сидорко

Специальное конструкторское бюро полимерного машиностроения и Украинский научно-исследовательский и конструкторский институт по разработке машин и оборудования для переработки пластмасс, резины и искусственной кожи (71) Заявители (54) ютАционный вискозиметР

Изобретение относится к приборам для измерения реологических характеристик жидкостей и вязкопластичных материалов.

Действие таких приборов основано на измерении напряжения сдвига в исследуемом материале, помещенном в зазоре между коаксиально расположенными цилиндрами, один из которых вращается, Известны ротационные вискозиметры (1), в которых подвижный цилиндр, погружае- 10 мый в исследуемую среду, жестко связан с ротором двигателя.

Недостатком этих вискозиметров является невысокая точность определения вязкости, так как на показания прибора влия- 15 ют внутренние потери в измерительном двигателе. К тому же эти потери варьируются в зависимости от режима работы двигателя (от нагрузки на валу двигателя), что во избежание больших погрешностей в измерении заставляет сужать диапазон измерений.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является ротационный вискозиметр (2), содержащий расположенный в исследуемой среде цилиндр, соединенный с одним из свободных звеньев дифференциального механизма, второе свободное звено которого связано с синхронным электродвигателем, а третье — с измерительным устройством.

К недостаткам указанного устройства относятся невысокая точность измерений и суженный диапазон измерений из-за внутренних потерь в измерительном двигателе.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений реологических характеристик жидкостей и вязкопластпчных материалов.

Достигается указанная цель за счет того, что ротационный вискозиметр дополнительно снабжен инерционным звеном, кинематически связанным с третьим звеном дифференциального механизма через импульсатор и соединенным с измерительным устройством, а также за счет того, что инерционное звено выполнено составным из калиброванных колец.

На чертеже схематически изображен предлагаемый вискозиметр.

Ротационный вискозиметр содержит подвижный цилиндр 1, соединенный через дифференциальный механизм 2 с синхронным электродвигателем 3 и с измерительным устройством, выполненным в виде инерционного звена 4, связанного с дифференци640175 алиным механизмом при помощи дгойного универсального шарнира (импульсатора), включающего ведущее звено 5, промежуточное звено 6, вилки которого расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, 5 и ведомое звено 7. Угол между осями звеньев не равен нулю. Для изменения массы инерционного звена имеются калиброванные кольца 8. Дифференциальный механизм состоит из центральных колес 9 и 10, 10 соединенных сателлитами 11, свободно посаженными на крестовину 12, водила 13, связанного через колеса 14 и 15 с двигателем 3. Число оборотов инерционного звена 4 измеряется фотоэлектрическим спосо- 15 бом с помощью осветителя 16, перфорированного диска 17 и фотоэлемента 18.

Ротационный вискозиметр работает следующим образом. Если к цилиндру 1 не приложен момент сопротивления (он не по- 20 гружен в исследуемую среду), то число оборотов его будет максимальным, определяемым числом оборотов двигателя и передаточным отношением дифференциального механизма при остановленном инерционном 25 звене.

Если к цилиндру 1 приложен момент сопротивления (он пропорционален вязкости исследуемой среды), то инерционное звено

4 будет совершать пульсирующее вращение З0 со скоростью, возрастающей по мере увеличения момента сопротивления на цилиндре 1.

Соотношение скоростей вращения цилиндра 1 и инерционного звена 4 подчи- 55 пено закону, свойственному дифференциальному механизму:

ne — 2 isa neo где ng — число оборотов центрального ко- 40 леса 9, кинематически связанного с инерционным звеном 4;

niq — число оборотов водила 13;

nÄ вЂ” число оборотов центрального колеса 10, жестко скрепленного с цилиндром 1 прибора.

Моменты на валу инерционного звена 4 и на валу, жестко связанном с цилиндром 1 вискозиметра всегда равны между собой и определяются следующим образом.

Момент сопротивления вязкой среды:

03 7) мс — —

k где о — угловая скорость вращения рабочего органа:

7tn30

0) =

q — вязкость исследуемой среды; 60

k — постоянная прибора, зависящая от радиусов наружной и внутренней измерительных поверхностей и от высоты рассматриваемого цилиндрического слоя. 65

Р ращение колеса 10 через нмпульсатор передается инерционному звену 4, при этом па нем возникают знакопеременные инерционные моменты, определяемые: где rp — момент инерции относительно оси вращения:

r — радиус инерционного звена; (E (0 — — измерение угловой скорости инерЖ ционного звена, обусловленное наличием импульсатора (в виде двойного универсального шарнира).

Значит, измерение вязкости исследуемого материала сводится к определению числа оборотов измерительного инерционного звена 4, пропорционального моменту сопротивления на цилиндре 1 вискозиметра. Скорость вращения инерционного звена может быть определена различными приборами, такими как механические тахометры, стробоскопы и др. При фотоэлектрическом способе измерения числа оборотов используются осветитель 16, перфорированный диск 17 и фотоэлемент 18 (см. чертеж) . Частота возникающих импульсов измеряется частотомером, проградуированном в единицах вязкости. Прибор калибруется по эталонным жидкостям.

Изменяя массу инерционного звена калиброванными кольцами 8, расширяем диапазон измерений прибора.

Таким образом, ротационный вискозиметр позволяет определять вязкость исследуемых сред методом измерения скорости вращения рабочего органа прибора. Это повышает точность измерений, так как бесконтактный способ измерения скорости позволяет избежать влияния на показания прибора потерь, имеющих место в известных вискозиметрах.

Формула изобретения

1. Ротационный вискозиметр, содержащий расположенный в исследуемой среде цилиндр, соединенный с одним из свободных звеньев дифференциального механизма, второе свободное звено которого связано с синхронным электродвигателем, а третье — с измерительным устройством, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения их диапазона, он дополнительно снабжен инерционным звеном, кинематически связанным с третьим звеном дифференциального механизма через импульсатор и соединенным с измерительным устройством.

2. Ротационный вискозиметр по п. 1, отл и ч а ю шийся тем, что инерционное зве640175

Составитель Н. Плотникова

Техред С. Антипенко Корректор Л. Брахнина

Редактор Н. Коляда

Заказ 2212!7 Изд. Ко 778 Тираж 1080 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений п открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 но выполнено составным из калиброванных колец.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство

Ко 141668, кл. G OIN 11/14, 1960.

2. Авторское свидетельство

М 191215, кл. G OIN 11/14, 1965.