Ротационный вискозиметр

СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИЙ 524 М 11/14 З(51 САНИЕ ИЗОБРЕТ итут 5. Вискозющийся етрпоп 1 оттем, что участок оединен через бочему элемент проходящим чере промежуточного л ичаупругого промежуу и снабз рабочий вала в элемента и точный вал к жен стопором, элемент и бурт прорезь кожуха ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Одесский технологический инстхолодильной промышленности(54)(57) 1. РОТАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР, содержащий приводной двигатель, торсионный динамометр с последовательно соединенными упругими элементами, снабженными стопорами, рабочийэлемент и измерительную цепь, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности работы, упругиеэлементы выполнены в виде консольноговала переменной жесткости.2. Вискозиметр по и, 1, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что консольный валснабжен кожухом с вертикальной прорезьюв которую входят 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 и. 2, о т л и ч аю щ и й с я тем, что прорезь выполнена ступенчатой, а стопоры расположены на одной образующей, либо прорезь выпол)нена одинаковой ширины, а стопоры расположены со смещением относительно друг друга.4. Вискозиметр по п. 1о т л и ч а -.ю щ.и й с я тем, что упругий элемент подсоединен к, валу приводного двигателя через участок максимальной жесткостикоторый закрыт кожухом, закрепленным на валу приводного двигателя, а последующие участки с меньшей жесткостью закрыты кожухами, подсоединенными к предыдущим более жестким участкам упругого элемента.Составитель В. ВощанкинГ. Волкова ТехредЛ,Гергель Корректор А. Дзятко нал ППП фПатент, г. Ужгородул. Проектная, 4 Пд Государственного к делам изобретенМ 5, Моски 1, Ж, Р Подписное итета СССР ткрытий ущсквя юба, 4/51 1043Изобретение относится к измеритепьной технике и может быть испопьзовано при измерении реопогических характеристик жидкостей и растворов в хими, ческой, нефтехимической и пищевой промышпенности, а также при выполнениинаучно технических работ по изучениюобмена импупьсами при паминарном итурбулентном режимах течения исспедуемой среды около вращающегося твердого 10тепа.Известно устройство для измерениявязкости, включающее привод, помещенныйв контейнер с исследуемой жидкостью,вращающийся рабочий элемент, выполненный иэ двух тепескопических, связанныхмежду собой элементов, измеритепьноесредство с упругим апементом дпя измерения реакции, исследуемой жидкости нарабочий эпемент 1,Недостатками данного устройства являются впияние трения в опорах вапа рабочего элемента на реэупьтат измеренияи необходимость смены упругого элемента для расширения диапазона измеряемых 5величин вязкости.Известен прибор дпя измерения реопо.-гических свойств жидкости, который состоит из двух соосных цилиндров; ципиндрической емкости для исспедуемой жидкости и вращающегося цилиндра (раронего элемента) погруженного в жидкость.Для вращенйя рабочего алемента ипистакана установлен двигатель с регулирующим числом оборотов. Прибор снабжентакже устройством дпя измерения вепичи 35ны крутящего момента рабочего элементаи стакана относительно друг друга припостоянной скорости вращения, котороевкпючает устройство доя измерения вели 40чины тока якоря, подаваемого на двигатель 2.Недостатком этого прибора являетсяневысокая эффективность работы вспедствне понижения точности измерения, свя 45занной с необходимостью измерения вепичины крутящего момента по величинетока якоря, а также вспедствие напичиятрения в подшипнщщх приводного двигатепяа .Наиболее бпиэким техническим решением к предлагаемому явпяется ротационный вискозиметр с широким диапазоном измеряемых тангенциапьных напряжений, который содержит приводной двигатель, торсионный динамометр с поспедоватепьно соединенными упругими эпементами, снабженными стопорами, рабочийэлемент и измеритепьную цепь 3 824Недостатком известного вискоэиметраявпяется также невысокая эффективностьработы, вспедствие пониженной надежности, приводящей к неточностям измерения, ошибкам из-за напичия трения в подшипниках вапа и скольэящнх контактах,Цепью изобретения является повышениеэффективности работы устройства при широком диапазоне измеряемых тангенциальных напряжений,Укаэанная цепь достигается тем, чторотационный вискозиметр содержит привод,торсионный динамометр с поспедоватепьносоединенными упругими апементами, рабочий апемент и измеритепьную цепь,.приэтом упругие эпементы выполнены в видеконсопьного вала переменной жесткости,вап снабжен кожухом с вертикапьной прорезью, в которую входят стопоры упру-.гого эпемента, а кожух закреппен на валуприводного двигатепя и упругий апементсоединен с приводным вапом через участок его минимальной жесткости,При выпопнении ступенчатой прорези,стопоры расположены на одной образукпцей,пибо при выполнении прорези одинаковойШирины стопоры распопожены со :мещением 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, подсоединеннымик предыдущим более жестким участкамупругого элемента,Кроме того, участок упругого апементаподсоединен через промежуточный вап крабочему апементу и снабжен стопором,проходящим через рабочий апемент и буртпромежуточного вала в прорезь кожуха.Выпопнение упругого эпемента в видеконсопьного вапа переменной жесткостипозволяет повысить эффективность работыустройства вспедствие повышения точностиизмерения крутящего момента в широкомдиапазоне его измерений за счет исклкьчения промежуточных опор упругих апе-ментов между участками переменнойжесткости. Снабжение вала кожухом с вертикапьной прорезью, контактирующей со стопорами упругого эпемента, и подсоединениеупругого элемента к приводному валучерез участки минимальной или максиамапьной жесткости дает воэможностьпроводить измерения на участках упругого3 10.43элемента соответствующей жесткости сдопустимой деформацией от реактивногокрутяпего момента, что повышает надежность и работоспособность вискозиметраза счет предотвращения случайных подомокупругого элемента,Выподнение прорези ступенчатой идиодинаковой ширины и соответствующеерасподожение стопоров на одной образующей иди со смещением относитедьно друг 1 Одруга является разновидностью конструттивного выподнейия ограничитедей деформации и в совокупности с существеннымотличием - выподнением упругих эдементов в вице консодьного вада переменной 15жесткости - повышает эффективность работы устройства вследствие повышения надежности и точности измерения за счетликвидации скодьзящих контактов на участках упругого элемента соответствую- рОщей жесткости,Поцсоединение участка упругого эдемента через промежуточный вад к рабочему элементу и снабжение его стопором,проходящим через рабочий эдемент и бурт р 5промежуточного вада в прорезь кожуха,повышает надежность работы устройствавследствие искдючения самоотвинчиваниярабочего элемента, его повреждений присдучайных боковых нагрузках.ЗОиНа фиг. 1 цан ротационный визкозиметр, общий виц; на фиг, 2 и 3 - виц Ана фиг. 1 (варианты расположения стопоров); ча фиг. 4 и 5 - варианты креппения упругого элемента; на фиг. 6 -35.крепдение рабочего эдемента через промежутсчный вад. Ротациснный вискозиметр содержит приводной двигатедь 1, рабочий эдемент 2, погруженный в иссдедуемую жидкость 4 О 3. Между приводным двигателем 1 и рабочим эдементом 2 расподожен упругий элемент 4 торсионного динамометра, выподненный, например, в виде консодьного пустотедого ступенчатого вада с участка ми переменнбй жесткости. При этом учаоток минимальной жесткости 5 упругого эдемента 4 расподожен вверху и закрепдэн на валу 6 приводного двигателя 1, а участок максимадьной жесткости 7. под О соединен к промежуточному ваду 8 к которому закрепден рабочий элемент 2.Промежуточный вад 8 выподнен с буртом 8, котопый явдяется опорной поверхностью ддя крепления рабочего эдемента 2 с пэ молью гайки 10. Между участком 5 минимадьной жесткости упругого эдемента .4 и участком 7 максимадьной жесткости расподожен участок 11 промежуточнойжесткости. Упругий эдемент 4 выподненс утодщенными поясками 12-15. Упругий элемент 4 размещен в кожухе 16, вкотором выподнена вертикадьная прорезь1 и снабжен стопорами 18-20. Кожух 16 монтируется на упругом эдементе 4 с минимальным зазором относительно утопщенных поясков 13-15. Деформация упругого эдемента 4 торсионного цинамометра оегнстрируется измерительной цепью, состоящей из токосьемного устройства 21 и прибора 22 ддя измерения деформаций, и предварительнопреобразовываетса в электрический сигнад с помощью тензорезисторных датчиков (не показаны), накдеиваемых на упругий адемент 4. На ваду 6 приводногодвигатедя 1 выполнено сквозное осевоеотверстие ( не показано), через котороепроходит от токосъемного устройства 21кабельный ввод к тензорезисторным датчикам, наклеенным на участках 5,7 и11 упругого элемента 4,В качестве упругого элемента 4 может быть исподьзован сплошной достаточно тонкий вад, например, в виде струипеременной жесткости.Рабочий элемент прецдагаемого вискозиметра может быть размещен в кожухев котором запивается иссдедуемая жидкость, В этом сдучае. рабочий элементприводится во вращение с помощью консольного, эдемента переменной жесткости4,дибо подвешивается на упругих эдементах в,вице струн, а во вращение приводится наружный кожух,На фиг. 2 и 3 представлены вариантыраспопожения стопоров 18-20 упругогоэлемента 4 в вертикадьной прорези 17кожуха 16. При расподох ении стопоров18-20 на одной образующей упругогоэдемента 4 (фиг.2) прорезь 3.7 кожуха16 выподнена трехступенчатой такимобразом, что при сборке кожуха 3.6 с упругим эдементом 4 стопоры 18-20устанавдиваются соответственно от стенки прорези 17 на расстояниях1, Ь 2и 63, При расположении стопоров 1820 на упругом эдементе 4 со смещением,(фиг.3) стопоры 3.8-20 устанавдиваютсясоответственно на расстояниях Ь 1 Ь 2и Ь 3 от стенки прорези 17, которая выподняется без ступеней. На фиг. 1 представден ротационныйвискозиметр в котором упругий эдемент4 крепится участком максимальной жесткости 7 к валу 6 приводного двига 1 едя 1,1043524а 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 5 кожухом 23, закрепленном на валу 6 пр.иводного д,вигатепя 1 через утолщенный поясок 15 упругого элемента 4. Кожух 24, который закрывает участок промежуточной жесткости 11 упругого эпемента 4, закреплен на утолщенном. пояске 14 упругого эпемента 4, Кожух 25, который закрывает участок минимальной жесткости 5 упругого элемента 4, закреппен на утолшенном пояске 13, При 15 этом стопоры 26-28 упругого элемента 4 входят соответственно в прорези 29- 31 кожухов 23-25 (фиг. 5). Кожухи . 23- 25 устанавливают на упругом эпвменте 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 эпементе 4 соответственно с минимальными зазорами относительно 25 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 ЗО утопшенном пояске 33 упругого элемента 4. Промежуточный вап 32 выполнен с буртом 34, который явпяется опорной поверхностью для креппения рабочего элемента 2 с помошью гайки 10. Через З 5 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 4 О бочему элементу 2, Кожух 37 монтирует,ся на упругом элементе 4 с минимальным радиальным и торцовым зазорами Ь 4 и Д 5 относительно утопшенного пояска 33 и бурта 34 промежуточного вана 32.Напраь 5 ление резьбы,с помощью которой крепится промежуточный вап 32 в утопшенном пояске ЗЗ упругого элемента 4, а также направление резьбы, с помощью которой крепится гайка 10 к вану 32, выбираются против направления вращения рабочего эпемента 2. На фиг. 1 и 4 представлены ротационные вискозиметры, позволяющие осушествить измерение тангенциапьных напряжений в трех диапазонах значений. Представленные варианты конструкций неограничивают изобретения, так как ротационный вискозиметр может быть выполнен с любым чиспом диапазонов измере-,ний тангенциапьных напряжений.Устройство работает спедующим образом,При вращении рабочего элемента 2в исследуемой жидкости 3 крутящий момент действует на все участки переменной жесткости упругого элемента 4. Приповышении крутяшего момента выше допустимого стопор 1 8 участка минимальной жесткости 5 упругого эпемента 4перемещается на расстояние Ь 1 и удира.ется в стенку прорези 17 (фиг.1-3),либо стопор 28 упирается в стенку прорези 31 (фиг, 4 и 5) и измерение осушествпяется по спедуюшему участкужесткости упрутого элемента. При дальнейшем возрастании крутящего момента.стопор 19 перемешается на расстояниеД 2 (фиг.1-3) либо стопор 27 перемещается на расстояние Ь 2 (фиг,4 и 5) иизмерение осушествпяется по следующемуучастку более высокой жесткости и т,д.Стопор, выполненный в виде штифта135 (фиг.6),не только ограничивает деформацию упругого элемента 4, но приработе ротационного вискозиметра препятствует самопроизвольному отвинчиваниюрабочего элемента 2 при резкой (аварийной) его остановке вращения, так как приостановке рабочий эпемент 2 увпекавтсявращающимся потоком жидкости и имеет возможность самопроизвольно отвинчиваться,Минимапьные радиацьный и торцовойзазоры Ь 4 и Ь 5 (фиг, 6) повышаютработоспособность упругого эпемеыта 4,так как при этом предотвращаются повреждения упругого эпемента 4 при случайных боковых нагрузках в процессеэксплуатации ротационного вискозиметра.По изобретению для обеспечения широкого диапазона измерения тангенциапьныхнапряжений испопьзуется соответствующий упругий элемент, вкшочаюший задаваемое чиспо участков требуемой жесткости, 1043524