Ротационный вискозиметр

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пн 742766(51)М. Кл. С 01 И 11/14 с присоединением заявки Йо Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) РО 1 АЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕ 1 Р 20 Изобретение относится к измерениюфизических параметров жидкостей ивязкопластичных материалов и можетиспользоваться в автоматических технологических линиях, например дляпереработки полимерных материалов, вчастности при экспресс-замерах,Известны ротационные вискозиметры, содержащие расположенный в иссле дуемой среде цилиндр, соединенный содним из звеньев дифференциальногомеханизма, второе звено которого связано с электродвигателем, а третье -с измерительным устройством 1),Недостатком этих вискозиметровявляется узкий диапазон и низкая точность измерений физических параметров жидкостей и вязкопластичных материалов. Наиболее близким техническим решением является ротационный вискозиметр, содержащий цилиндр, помещенньтй в исследуемую среду, вал которо" 25 го соединен с одним иэ свободных звеньев дифференциального механизма, второе свободное звено которого свя. - . зано с синхронным электродвигателем, а третье - через импульсатор с инерционным звеном и с измерительнымустройством 2,Недостатком указанного вискоэиметра является неудобство в работе приэКспресс-замерах, в которых необходимо визуально считывать единищ вязкости исследуемых сред.Цель изобретения - обеспечениеэкспрессности измерений,Указанная цель достигается тем, что инерционное звено установлено на выходном звене импульсатора посредством цилиндрического шарнира, и через демпфер соединено с измерительным устройством, причем ось шарнира перпендикулярна оси выходного звена импульсатора и связана с инерционным звеном спиральной пружиной; иэмерительное устройство выполнено в виде цилиндрической муфты, свободно посаженной на ось выходного звена импульсатора и связанной с инерционным звеном, с одной стороны - тягой, а с другой - через сичаг с показывающим устройством; демпфер выполнен в виде подвижного в вертикальном направлении относительно цилиндрической муфты, кольца, посаженного на олной осис выходным звеном импульсатора и связанного с тягой с инерционным звеном.На чертеже представлена схема ротационного нискозиметра,Ротационный вискозиметр содержитподвижный цилиндр 1, соединенный через диФференциальный механизм с синхронным электромотором 2, Дифференциальный механизм состоит из центральных колес 3 и 4, сателлитов 5, свободно посаженных на крестовину б1 Оводила 7, связанного через колеса 8.,и 9 с двигателем 2. Центральное колесо 4 дифференциального механизмасвязано через импульсатор (в вицедвойного универсального шарнира) синерционным звеном 10. Двойной универсальныйшарнир состоит иэ входно-.го звена 11, промежуточного знена 12,витки которого расположены во взаимно перпендикулярных, плоскостях, ивыходного звена 13, Оси входного 11 20и выходного 13 звеньев параллельныИнерционное звено 10 установленона выходном звене 13 с помощью цилиндрического шарнира 14, ось которого перпендикулярна звену 13 и связана с инерционным звеном спиральнойпружиной 15. На выходном звене 13импульсатора свободно. посажена цилиндрическая муфта 16, связанная синерционным звеном через тягу 17и с показывающим устройством черезрычаг 18, Измерительное устройствосостоит иэ зубчатого сектора 19 инаходящейся с ним в зацеплении трубки 20 со стрелкой 21. Соединение тяги 17 с цилиндрической муфтой 16осуществляется через подвижное относительно муфты кольцо 22, вертикальный ход которого ограничен буртиками 23 и 24Если к измерительномуцилиндру 1 не приложен момент сопро Отивления, т.е. он че погружен в исследуемый материал, то число оборотов его будет максимальным, определяемым числом оборотов двигателя 2и передаточным отношенизм дифференциаяьного механизма при остановленномцентральном колесе 4. Если цилиндр1 погружен в исследуемую среду, тоинерционное звено 10 будет совершатьпульсирующее вращение со скоростью,возрастающей по мере увеличенияприложенного к цилиндру момента сопротивления М,Известно, что при вращении, Мс Мц(1) 55где Мс: Х- момент сопротивления;Ми:,7-д - момент инерционногоф флзвена 10;Ь/угловая скорость вращения измерительного ци- щлиндра;- искомая вязкостьисследуемого материала;К- постоянная прибора,зависящая от геометрических размеров измерительных пов р:сностей;- момент инерции инерционного звена 10 относительно оси вращения выходного звена 13 универсального шарнира;щ - масса инерционного звена;г - радиус инерции звена;(Ко - изменение угловой скорости инерционного звена 10, обусловленноеимпульсатором.Амплитуда колебания 1 угловой скорости инерционного звена 10 зависит от угламежду осями звеньев двойного универсального шарнира и определяется по Формулесоя У 2 й) уП С+СЮЬСО 5 с(. где А. - угол поворота в ходн ого зв ена11 универсального шарнира.При вращении выходного звена 13 вместе с инерционным звеном 10, на последнее действует центробежная сила, поворачивающая его на цилиндрическом шарнире 14 на некоторый угол ЬЯ, Поворачиваясь, инерционное звено 10 сожмет спиральную пружину .15. При некотором угле ф упомянутая выше центробежная сила создает момент Мц,действующий на инерционное звено 10 и уравновешиваемый моментом Я развинаемым спиральной пружиной,Таким образомМц- Ми (3)Момент Мц от сил упругостиМ,: Сдвгде С - коэффициент жесткости пружины;Вф - угол закручивания спиральной пружины;тф"уп 8/3 2 2 4. 10 ф - угол наклона плоскости вращения инерционного звена 10к плоскости, перпендикулярной оси вращения выходногозвена 13,В предлагаемом техническом решении (когда инерционное звено устанавливается на выходном валу импульса- тора с помощью цилиндрического шарнира, ось которого перпендикулярна выходному звену импульсатора и связано с инерционным звеном спиральной пружиной) инерционное звено 10 является динамической опорой двух механизмов дифференциального, работа которого осуществляется по закону (1), и измерительного, действие которого описывается Формулой (3), Сопоставив Формулы (1) и (3), определяютсЬ)юдЯ У -сдО 7 Р" 5 п 2где Ц - угловая скорость вращенияводила 7. 5Из урав нения (4) следует, что каждому значению вязкости исследуемого материала соответствует определенное значение угла Д наклона плоскости вращения инерционного звена 10 10 к плоскости, перпендикулярной оси вращения выходного вала 13 импульса- тора. Угол ф фиксируется измерительным устройством, работа которого заключается в следующем. 15Поворачиваясь, вследствие воздействия центробежной силы, вокруг цилиндрического шарнира 14, инерционное звено 10 посредством тяги 17 перемещает цилиндрическую муфту 16 20 вдоль вала выходного звена 13. Цилиндрическая муфта 16 через рычаг 18 поворачивает зубчатый сектор 19 и взаимодействующую с ней трубку 20 со стрелкой 21, По. углу поворота 25 стрелки 21 определяют величину вязкости исследуемого материала. Шкала стрелки 21 определяется уравнением (4), а также геометрией кривошипно- шатунного механизма 10-17 и 16 и 30 кулачкового механизма 16-18 и 19 и зубчатого зацепления 19, 20, Для гашения колебаний стрелки 21, вызываемых неравномерным вращением выходного звена 13 импульсатора, служит З 5 демпфер, состоящий из подвижного относительно цилиндрической муфты 16 кольца 22, связанного тягой 17 с инерционным звеном 10. Вертикальный ход кольца 22 относительно муфты 16 ограничен буртиками 23 и 24, причем величина его определяется угломмежду осями двойного универсального шарнира, а также геометрией кривошипно-шатунного механизма 10-17 и 22.45Таким образом, в ротационном вискозиметре вязкость исследуемого материала определяется по углу наклона инерционного звена 10 к плоскости перпендикулярной оси вращения выходного звена 13 импульсатора, Ротационный вискозиметр позволяет повысить экспрессность измерений вязкости.формула изобретения1. Ротационный вискозиметр, содержащий цилиндр, помещенный в исследуемую среду, вал которого соединен содним из свободных звеньев дифференциального механизма, второе звенокоторого связано с синхронным электродвигателем, а третье - через импульсатор с инерционным звеном и с измерительным устройством, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения экспрессности измерений,инерционное звено установлено на выходном звене импульсатора посредством цилиндрического шарнира и черездемпфер соединено с измерительнымустройством, причем ось шарнира перпендикулярна оси выходного звена импульсатора и связана с инерционнымзвеном спиральной пружиной,2, Вискоэиметр по п,1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что измеритель"ное устройство выполнено в виде цилиндрической муфты, свободно посаженной на ось выходного звена импульсатора и связанной с инерционным звеном,с бдной стороны - тягой, а с другой -через рычаг с показывающим устройством,3Вискозиметр по п.1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что демпфер выполнен в виде подвижного в вертикальном направлении относительно ци,линдрической муфты кольца, посаженного на одной оси с выходным звеномимпульсатора и связанного с тягой синерционным звеном.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9225531, кл. С.01 И 11/12, 1967.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке 92374410, кл, а 01 й 11/14,1976 (прототип).742766 Составитель Н.Плотниковаактор А.федькина Техред Р, Олиян Коррект игула ПодписСР ет рытиаб. Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул, Проектная, 4 аказ 3611/11 ТЦНИИПИ Государствпо делам изобре113035, Москва Ж,раж 10 19нного комиений и отРаушская