Ротационный вискозиметр

 

Союз Советскин

Соцмапистнческнн

Ресв

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()940007 (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 26. 12. 80 (21) 3225169/18-25 (51) М. Кл.

G 01 N 11/14 с присоединением заявки РЙ

Ркударстнннныб квинтет

СССР (23) Приоритет но делам нэобретеннй н открытий

Опубликовано 30.06.82. Бюллетень М 24

Дата опубликования описания 30. 06. 82 . (53) УДК548.137 (088.8) (72) Авторы изобретения

А.И.Ян и В.С.Одинец

1 (71) Заявитель (54) РОТАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР

Изобретение относится к измере- ниям 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 f 1) °

Недостатки указанного вискозиметра - невысокая точность измерений и суженый диапазон измерений из-за внутренних потерь в измерительном узле.

Наиболее близким к предлзгаемсиу является ротационный вискозиметр, звенья которого связаны соответственно с электромотором, измерительным приборси, помещенным в исследуе- мую среду, и через импульсатор - с инерционным звенсм и с регистрирующим устройством E2).

Недоста тксм из вест ного вискоэиS метра является то, что с расширением диапазона исследования умень" шается точность измерения. Это обус" ловлено тем, что с изменением вязкости исследуемого материала изменяется скорость вращения входного вала импульсатора, следовательно, и частота пульсирующего вращения инерционного звена. Непостоянство ча" с-оты пульсирующего вращения относи" тельно скорости вращения измерительного цилиндра приводи; к разным дина" мическим характеристикам прибора в диапазоне исследований, что приводит

20 к разной величине погрешности, вноси" мой в показания прибора.

Цель изобретения - повышение точ" ности измерений при расширении ди3 94000 апазона измерения (сохранение постоянной величины погрешности на всем диапазоне измерения).

Указанная цель достигается тем, что в ротационном вискозиметре, содержащем дифференциальный механизм, звенья которого связаны соответственно с электромотором, измерительным цилиндром, помещенным в исследуемую среду, и инерционным звеном, tO регистрирующее устройство в виде счетчика числа оборотов инерционного звена и импульсатор, импульсатор установлен между электромотором и входным звеном дифференциального меха низма.

На чертеже изображен ротационный вискозиметр, разрез.

Ротационный вискозиметр содержит подвижный цилиндр 1, соединенный через дифференциальный механизм с синхронным двигателем 2 и с инерционным звеном 3. Дифференциальный механизм состоит из центральных колес

4 и 5, сателлитов 6, свободно посаженных на крестовину 7, водила 8, связанного через шестерни 9 и 10 и через импульсатор s виде двойного универсального шарнира — с электро30 мотором 2. Двойной у ни версал ьЬый шарнир состоит из ведущего звена 11. промежуточного звена 12, вилки ко— торого расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, и ведомого звена 13. Оси ведомого 13 и ведущего 11 звеньев параллельны. Перемещение оси вращения ведущего звена

11 параллельно оси вращения ведомого звена 13 универсального шарнира

4О осуществляется с помощью опорного диска 14, свободно установленного в расточке корпуса прибора и снабженного на своей боковой поверхности зубьями 15,. взаимодействующими с червяком 16. В опорном диске эксцен45 трично с эксцентриситетом ot в расточке 17 крепится двигатель 2. Ось опорного диска 14 параллельна оси ведомого вала 13 универсального шарнира и отстоит от нее на некоторое расстояние О, равное величине эксцентриситета крепления двигателя 2 в опорном диске 14. Вал соединен с ведущим звеном 11 универсального шарнира посредством шлицевого соединения 18. Число оборотов инерционного звена 3 измеряется, например, Фотоэлектриче ким способом, с помощью

7 4 осветителя 19, перфорированного диска 20 и фотоэлемента 21.

Вискозиметр работает следующим обра зом.

Если к цилиндру 1 приложен момент сопротивления ИА, (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

3 В где Ф - угловая скорость вращения

3 инерционного звена 3;

٠— угловая скорость вращения

В водила 8.

При этом вращение цилиндру 1 не передается. Далее посредством вращения червяка 16, который, поворачивая опорный диск 14, смещает. ось вращения ведущего 11 относительно оси ведомого 13 звеньев универсального шарнира, изменяет угол 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 И б!М

Э =7 где Л - момент инерции инерционного звена относительно оси вращения, 39/ /Ю- изменение угловых скоростей инерционного звена.

С увеличением угла ф увеличивается изменение угловой скорости

d+dt, а следовательно, и инерционного момента И и когда он превосходит И„, цилиндр 1 получает вращательное движение. В силу того, что моменты на центральных колесах

4 и 5 симметричного конического дифференциала равны, то 1 М сййо

Ph =М 14ЛИ

К. Д4 где W угловая скорость измерительного цилиндра 1; - вязкость исследуемого материала, .

К - константа прибора, зависящая от его геометрических парам ет ров.

Из сопоставления значения равновесных моментов видно, что величина вязкости исследуемого материала прямопропорциональна угловой скорости вра о щения инерционного звена 3, которую определяют фотоэлектрическим прибором 19-29-21 со шкалой, проградуированной в единицах вязкости. Изменяя уголь между звеньями универсального шарнира, изменяют скорость вра15 щения 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

25 звена и измерительного цилиндра является величиной переменной и изменяется пропорционально изменению средней угловой скорости инерционного звена. Следовательно и погрешности, 30 вносимые динамическ ии характеристиками в показания прибора, разные, что уменьшает точность измерений при 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- ур но, погрешности, связанные с частотой пульсирующего вращения в поI

07 6 казаниях прибора, не зависят от ско. рости вращения измерительного цилиндра и являются величиной постоянной, что повышает точность показаний 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, о т л и ч а ю щ и йс 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

Н 225591, кл. G 01 М 11/14, 1968.

2, Авторское свидетельство СССР

Ю 640175, кл. G 01 N 11/14, 1976 (прототип).

940007

5 / 3 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, Составитель А.СобоЛев

Редактор М.Голаковски Техред Т. Маточка Корректор М.Демчик