РОТАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР
ROTATIONAL VISCOMETER

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения вязкости различных жидкостей, в частности полимерных растворов.
Известен ротационный вискозиметр (см., например, авторское свидетельство СССР №1073627, кл. G01N 11/14, опубликовано в БИ №6, 15.02.84), содержащий корпус, термостатированную камеру для исследуемой среды с установленным в ней соосно внутренним цилиндром, который соединен с приводом вращения посредством ведущего и ведомого валов с жестко закрепленными дисками, упругий элемент, воздействующий на преобразователь момента и измерительную систему, упругий элемент и преобразователь момента, жестко прикрепленные к корпусу. Упругий элемент снабжен опорой, неподвижно закрепленной на его свободном конце, в которой установлена с возможностью вращения ось с двумя жестко закрепленными дисками, расположенными в плоскостях дисков ведущего и ведомого валов и взаимодействующими с ними.
Недостатками данного вискозиметра являются наличие трения в подшипниках оси, что приводит к значительной погрешности измерений, а также сложность конструкции.
Известен также ротационный вискозиметр (см., например, авторское свидетельство СССР №1242759, кл. G01N 11/14, опубликовано в БИ №25 07.07.86), содержащий насадку, закрепленную на валу, другой конец которого через пружину соединен с корпусом, кювету для исследуемого вещества, электропривод, резистивный датчик угла закручивания пружины и схему преобразования угла закручивания пружины во временной интервал.
Недостатками данного ротационного вискозиметра является погрешность измерений, обусловленная влиянием трения в подшипниках измерительного вала.
Наиболее близким по технической сущности является ротационный вискозиметр (см., например, авторское свидетельство №1455282, кл. G01N 11/14, опубликовано в БИ №4 30.01.89), содержащий наружный и внутренний коаксиальные цилиндры, упругий элемент в виде торсиона внутреннего цилиндра, электромагнитный арретир внутреннего цилиндра, электромагнитный тормоз верхнего конца торсиона и датчик его угла закручивания, а также привод вращающегося цилиндра в виде узла закручивания торсиона.
Недостатками этого вискозиметра являются сложность и большая погрешность измерения, обусловленная влиянием трения в подшипниках.
Задачей изобретения является упрощение конструкции и уменьшение погрешности измерения.
Решение задачи достигается тем, что в вискозиметре, содержащем привод с вращающимся цилиндром на его валу и воспринимающий цилиндр, соединенный с упругим элементом и датчиком угла поворота воспринимающего цилиндра, воспринимающий цилиндр выполнен в виде стакана, закрепленного на поворотном диске, который посредством П-образных плоских пружин, размещенных равномерно вокруг вала и закрепленных радиально по периферии дисков, связан с неподвижным диском упругого элемента, а диски снабжены осевыми отверстиями для прохода вала. Датчик угла поворота воспринимающего цилиндра может быть выполнен на базе тензорезисторов, наклеенных на поверхности одной из П-образных плоских пружин.
На фиг.1 показано устройство предложенного ротационного вискозиметра. Вискозиметр содержит привод 1 с закрепленным на его валу 2 вращающимся цилиндром 3, который расположен внутри воспринимающего цилиндра 4, выполненного в виде стакана, соосно закрепленного на поворотном диске 5. Последний посредством П-образных плоских пружин 6, размещенных равномерно (с одинаковым угловым шагом) вокруг вала 2 в радиальных плоскостях, связан с неподвижным диском 7. Плоские П-образные пружины 6, подвижный 5 и неподвижный 7 диски образуют упругий элемент, соединенный с воспринимающим цилиндром. Пространство между вращающимся 3 и воспринимающим 4 цилиндрами заполнено контролируемой жидкостью. На одну из П-образных плоских пружин 6 могут быть наклеены тензорезисторы 8 датчика угла поворота воспринимающего цилиндра 4. Тензорезисторы 8 соединены по одной из измерительных схем (мостовой или дифференциальной).
Ротационный вискозиметр работает следующим образом. При пуске привода 1 вал 2 приводит во вращение цилиндр 3. За счет вязкого трения в контролируемой жидкости к внутренней поверхности воспринимающего цилиндра 4 прикладывается момент вращения, который компенсируется моментом сопротивления упругого элемента. Последний при этом поворачивается на угол, пропорциональный вязкости контролируемой жидкости. Этот угол в определенном масштабе преобразуется в деформацию площадок П-образных плоских пружин 6, на которые наклеены тензорезисторы 8. На выходе измерительной схемы соединения тензорезисторов 8 будет напряжение, пропорциональное измеряемой вязкости.
Благодаря плоской форме П-образных пружин 6 и симметричному расположению их в радиальных плоскостях жесткость упругого элемента в радиальном и осевом направлениях во много раз больше, чем для направления поворота вокруг оси симметрии, т.е. данный упругий элемент имеет жесткую ось поворота. В результате при воздействии боковых и осевых сил соосность вращающегося 3 и воспринимающего 4 цилиндров не нарушается. Это позволяет отказаться от подшипников оси воспринимающего цилиндра 4, силы трения отсутствуют и не создают погрешности.
В конструкции вискозиметра отсутствуют арретир и электромагнитный тормоз, что обеспечивает упрощение вискозиметра.
Таким образом, предложенный вискозиметр имеет более простую конструкцию и позволяет выполнять измерение вязкости с меньшей погрешностью.