DE202016008769U1

DE202016008769U1 - Viskosimeter mit Reaktionsmomentmessung basirend auf der Drehphasendifferenz

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Publication number: DE202016008769U1
Application number: DE202016008769.0U
Authority: DE
Original assignee: Atago Co Ltd
Current assignee: Atago Co Ltd
Priority date: 2015-06-08
Filing date: 2016-01-19
Publication date: 2019-07-31
Anticipated expiration: 2026-01-20
Also published as: JP2017003350A; US10801938B2; JP6623385B2; EP3104159B1; EP3104159A1; ES2666180T3; US20160356690A1

Abstract

Viskosimeter, umfassend:
einen Motor (3) mit einer Antriebswelle (4), um eine Antriebsquelle zu sein, die an einem Chassis (5) fixiert ist;
eine Nadelwelle (11);
eine Feder (16), die konfiguriert ist, eine Antriebsleistung des Motors (3) auf die Nadelwelle (11) zu übertragen;
einen Spindelhalter (15), der an der unteren Endseite der Nadelwelle (11) angeordnet ist, an dem eine Spindel (102) lösbar befestigt ist; und
eine Phasendifferenz-Detektionseinheit (17, 18, 19, 20), die dazu konfiguriert ist, eine Drehphasendifferenz zwischen der Antriebswelle (4) und der Nadelwelle (11) zu detektieren;
wobei wenn die Spindel (120), die an dem Spindelhalter (15) befestigt ist, in eine Probenflüssigkeit (101) eingetaucht wird und der Motor (3) angetrieben wird, die Feder (16) aufgrund eines Reaktionsmoments, dass durch einen Widerstand aufgrund der Viskosität der Probenflüssigkeit (101) bezüglich der Spindel (120) entsteht, ausgelenkt wird,
die Drehphasendifferenz zwischen der Antriebswelle (4) und der Nadelwelle (11) in einem Zustand ermittelt wird, in dem ein Moment, das durch eine Rückstellkraft der ausgelenkten Feder verursacht wird, und das Reaktionsmoment ausgeglichen sind, und
eine Viskosität der Probenflüssigkeit (101) entsprechend der ermittelten Drehphasendifferenz bestimmt wird;
dadurch gekennzeichnet, dass
der Motor (3) ein Hohlwellenmotor ist, der eine hohle Antriebswelle (4) mit einer hohlen zylindrischen Form aufweist, die den Motor (3) entlang einer Drehachse durchdringt,
die Nadelwelle (11) so angeordnet ist, dass sie die hohle Antriebswelle (4) des Hohlwellenmotors (3) durchdringt,
wobei eine obere Endseite drehbar von dem Chassis (5) gelagert wird und eine untere Endseite drehbar von einer unteren Endseite der hohlen Antriebswelle (4) gelagert wird, so dass der Hohlwellenmotor (3) zwischen der oberen Endseite der Nadelwelle (11) und der unteren Endseite der Nadelwelle (11) angeordnet ist; und
die Drehphasendifferenz zwischen der hohlen Antriebswelle (4) und der Nadelwelle (11) ermittelt wird.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANWENDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 8. Juni 2015 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-115727, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Viskosimeter zur Messung der Viskosität einer Probe durch Drehen einer Spindel in der Probe und Messen eines Reaktionsmoments.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Konventionell gibt es verschiedene Schemen, die als Viskosimeter zur Messung der Viskosität einer Probenflüssigkeit vorgeschlagen wurden. So wurde beispielsweise als Viskosimeter des Schemas ähnlich einem Viskosimeter, wie es in dem japanischen Patent Nr. 3,475,019 beschrieben ist, wie in 3 dargestellt, eines vorgeschlagen, bei dem eine zylindrische Spindel 102 in einer Probenflüssigkeit 101 gedreht wird, ein Reaktionsmoment in Bezug auf diese Drehung gemessen und eine Viskosität der Probenflüssigkeit berechnet wird.
Dieses Viskosimeter hat einen Pulsmotor 103, und die Spindel 102, die in die Probenflüssigkeit 101 eingetaucht ist, wird durch eine Antriebskraft dieses Pulsmotors 103 gedreht. Mit einer Antriebswelle 104 des Pulsmotor 103 ist eine erste Metallwelle 106 über eine Wellenkupplung 105 verbunden. Diese erste Metallwelle 106 ist mittels einer ersten Basis 108 über ein erstes Durchgangslager 107 drehbar gelagert. Diese erste Basis 108 ist an einem Chassis befestigt, das in der Figur nicht dargestellt ist. Die erste Metallwelle 106 weist eine hohle untere Endseite auf.
An der ersten Metallwelle 106 ist eine erste Rotorplatte 109 befestigt. An der ersten Rotorplatte 109 ist eine Kupplungsplatte 111 über einen Kupplungsstift 110 befestigt. Diese Kupplungsplatte 111 ist mit einer zweiten Metallwelle 112 verbunden. Diese zweite Metallwelle 112 ist mittels einer zweiten Basis 114 über ein zweites Durchgangslager 113 drehbar gelagert. Diese zweite Basis 114 ist am Chassis befestigt, das in der Figur nicht dargestellt ist. Die zweite Metallwelle 112 ist eine hohlzylindrische Welle, die koaxial zu der ersten Metallwelle 106 ausgebildet ist.
In der Nähe eines unteren Endabschnitts der zweiten Metallwelle 112 ist eine erste Schwenkkurbel 115 angebracht. Diese erste Schwenkkurbel 115 ist ein C-förmiges Element, und ihre obere Endseite ist in der Nähe des unteren Endabschnitts der zweiten Metallwelle 112 befestigt. Eine untere Endseite der ersten Schwenkkurbel 115 ist auf einer Achse der zweiten Metallwelle 112 positioniert. An einer Oberseite der unteren Stirnseite der ersten Schwenkkurbel 115 ist ein Edelsteinlager 116 befestigt.
Dann wird zwischen einem Hohlabschnitt auf der unteren Endseite der ersten Metallwelle 106 und dem Edelsteinlager 116 eine Nadelwelle 117 durch Durchstechen des Hohlabschnitts der zweiten Metallwelle 112 angeordnet. Ein oberer Endabschnitt dieser Nadelwelle 117 ist an einer unteren Endseite (einem unteren Teil des Hohlabschnitts) der ersten Metallwelle 106 über ein Lager 122 drehbar gelagert. Ein unterer Endabschnitt der Nadelwelle 117 ist als konischer Vorsprung ausgebildet und durch das Edelsteinlager 116 an diesem Vorsprung rotierbar gelagert. Diese Nadelwelle 117 ist koaxial zur ersten Metallwelle 106 und zur zweiten Metallwelle 112 ausgeführt.
In der Nähe eines unteren Endabschnitts der Nadelwelle 117 ist eine zweite Schwenkkurbel 118 angebracht. Diese zweite Schwenkkurbel 118 ist ein C-förmiges Element, und ihre obere Endseite ist in der Nähe des unteren Endabschnitts der Nadelwelle 117 befestigt. Eine untere Endseite der zweiten Schwenkkurbel 118 ist auf einer Achse der Nadelwelle 117 positioniert. An einer Unterseite der unteren Stirnseite der zweiten Schwenkkurbel 118 ist ein Spindelhalter 119 befestigt. An diesem Spindelhalter 119 ist die Spindel 102 koaxial und abnehmbar befestigt.
Ein Abschnitt zwischen der ersten Rotorplatte 109 und der Nadelwelle 117 ist durch eine spiralförmige Spiralfeder 120 gekoppelt. Ein Endabschnitt auf einer Zentrumsseite der Spiralfeder 102 ist an einem oberen Endseitenabschnitt der Nadelwelle 117 befestigt. Ein Endabschnitt auf einer äußeren Umfangsseite der Spiralfeder 120 ist an der ersten Rotorplatte 109 befestigt. Außerdem ist an einem oberen Endseitenabschnitt der Nadelwelle 117 eine zweite Rotorplatte 121 befestigt, die parallel zu der ersten Rotorplatte 109 verläuft.
In diesem Viskosimeter werden, wenn der Pulsmotor 103 angetrieben ist und die Antriebswelle 104 in Drehung versetzt wird, die erste Metallwelle 106, die erste Rotorplatte 109, die Kupplungsplatte 111, die zweite Metallwelle 112 und die erste Schwenkkurbel 115 mit dieser Antriebskraft mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 104 in Drehung betrieben. An diesem Punkt wird eine Rotationskraft der ersten Rotorplatte 109 über die Spiralfeder 120 auf die Nadelwelle 117 übertragen und betätigt die Nadelwelle 117 in Drehung. Wenn die Nadelwelle 117 in Drehung versetzt wird, werden die zweite Rotorplatte 121, die zweite Schwenkkurbel 118, der Spindelhalter 119 und die Spindel 102 mit der gleichen Drehzahl wie die Nadelwelle 117 in Drehung versetzt.
An diesem Punkt, wenn die Viskosität der Probenflüssigkeit 101 Null ist, erhält die Spindel 102 keinen Drehwiderstand, so dass die Spiralfeder 120 nicht verschoben wird und die Nadelwelle 117 und die zweite Rotorplatte 121 mit der gleichen Drehzahl und der gleichen Phase wie die erste Metallwelle 106 und die erste Rotorplatte 109 gedreht werden.
Wenn die Viskosität der Probenflüssigkeit 101 ungleich Null ist, erhält die Spindel 102 einen Drehwiderstand, so dass die Spiralfeder 120 durch dieses Reaktionsmoment verschoben wird, und die Nadelwelle 117 und die zweite Rotorplatte 121 werden mit einer gegenüber der ersten Metallwelle 106 und der ersten Rotorplatte 109 verzögerten Phase gedreht. In einem Zustand, in dem das Reaktionsdrehmoment aufgrund eines Widerstandes der Probenflüssigkeit 101 und ein Drehmoment aufgrund einer Rückstellkraft der verschobenen Spiralfeder 120 ausgeglichen sind, wird die Drehzahl der Nadelwelle 117 und der zweiten Rotorplatte 121 zur gleichen Drehzahl wie die Drehzahl der ersten Metallwelle 106 und der ersten Rotorplatte 109, und eine Phasenverzögerung entsprechend einer Verschiebungsgröße der Spiralfeder 120 wird konstant gehalten. In diesem Zustand, wenn eine Phasendifferenz zwischen der ersten Rotorplatte 109 und der zweiten Rotorplatte 121 erkannt wird, ist es möglich, die Viskosität der Probenflüssigkeit 101 aus dieser Phasendifferenz zu berechnen.
Beim herkömmlichen Viskosimeter, wie vorstehend beschrieben, sind von der ersten Metallwelle 106 bis zur zweiten Metallwelle 112 und der ersten Schwenkkurbel 115 mit der Antriebswelle 104 gekoppelt, und ihre Trägheitsmasse ist groß, so dass eine große Antriebskraft erforderlich ist, und es ist schwierig, den Pulsmotor 103 kompakt zu machen. Außerdem ist es schwierig, einen mit einer variabel einstellbaren Drehzahl als Pulsmotor 103 zu verwenden, um eine größere Größe des Pulsmotors 103 zu vermeiden.
Auch in Bezug auf diese Elemente, die mit der Antriebswelle 104 gekoppelt sind, befindet sich der Pulsmotor 103 in einem freitragenden Zustand, so dass es schwierig ist, die Gerätekonfiguration kompakt zu gestalten. Da der Pulsmotor 103 freitragend ist und diese Elemente trägt, ist eine Neigung der Achse anfällig, und um eine Neigung zu verhindern, ist es unvermeidlich, die Elemente wie Lager und dergleichen in einer großen Größe herzustellen. Außerdem kann es zu einem Übertragungsverlust des Rotationsmoments kommen, so dass die Viskositätsmessung mit hoher Genauigkeit schwierig ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme erreicht und hat das Ziel, ein Viskosimeter bereitzustellen, das in der Lage ist, eine Viskosität in hoher Präzision zu messen, indem es den Übertragungswirkungsgrad eines Drehmoments erhöht, gleichzeitig aber eine Struktur vereinfacht und eine Verkleinerung erleichtert.
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen und das oben genannte Objekt zu erreichen, hat das Viskosimeter nach der vorliegenden Erfindung die folgende Konfiguration.
[Konfiguration I]
Viskosimeter, umfassend: einen Hohlwellenmotor, der eine Antriebsquelle ist, der an einem Chassis befestigt ist; eine Nadelwelle, die vorgesehen ist, um eine hohle Antriebswelle des Hohlwellenmotors zu durchbohren, mit einer oberen Endseite, die durch das Chassis drehbar gelagert ist, und einer unteren Endseite, die durch eine untere Endseite der hohlen Antriebswelle drehbar ist; eine Feder, die konfiguriert ist, um eine Antriebskraft des Hohlwellenmotors auf die Nadelwelle zu übertragen; einen Spindelhalter, der an der unteren Endseite der Nadelwelle vorgesehen ist, an dem eine Spindel befestigt ist, um abnehmbar zu sein; und eine Phasendifferenz-Erfassungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Drehphasendifferenz zwischen der hohlen Antriebswelle und der Nadelwelle zu erfassen; wobei, wenn die am Spindelhalter befestigte Spindel in eine Probenflüssigkeit eingetaucht wird und der Hohlwellenmotor angetrieben wird, die Feder durch ein Reaktionsmoment verschoben wird, das durch einen Widerstand verursacht wird, der durch eine Viskosität der Probenflüssigkeit in Bezug auf die Spindel verursacht wird, die Drehphasendifferenz zwischen der hohlen Antriebswelle und der Nadelwelle in einem Zustand erfasst wird, in dem ein durch eine Rückstellkraft der verschobenen Feder verursachtes Drehmoment und das Reaktionsmoment ausgeglichen sind, und eine Viskosität der Probenflüssigkeit gemäß der erfassten Drehphasendifferenz bestimmt wird.
[Konfiguration II]
In dem Viskosimeter mit der Konfiguration I wird eine obere Endseite der Nadelwelle durch das Chassis über Lager drehbar gelagert; die untere Endseite der Nadelwelle wird durch eine C-förmige erste Schwenkkurbel, die an der unteren Endseite der hohlen Antriebswelle befestigt ist, drehbar gelagert; der Spindelhalter ist an einer C-förmigen zweiten Schwenkkurbel befestigt, die an der unteren Endseite der Nadelwelle befestigt ist; und die Drehphasendifferenz zwischen der hohlen Antriebswelle und der Nadelwelle wird durch Erfassen einer Drehphasendifferenz zwischen der ersten Schwenkkurbel und der zweiten Schwenkkurbel erfasst.
Im Viskosimeter nach der vorliegenden Erfindung mit der Konfiguration I sind der Hohlwellenmotor als Antriebsquelle und die Nadelwelle zum Durchstechen durch eine hohlen Antriebswelle dieses Hohlwellenmotors vorgesehen, und eine Viskosität der Probenflüssigkeit wird durch Erfassen der Drehphasendifferenz zwischen der hohlen Antriebswelle und der Nadelwelle bestimmt, so dass eine Struktur einfach ist und eine Verkleinerung ermöglicht wird, während ein Übertragungswirkungsgrad des Drehmoments erhöht wird, so dass eine Viskositätsmessung in hoher Genauigkeit möglich ist.
In dem Viskosimeter nach der vorliegenden Erfindung mit der Konfiguration II ist die obere Endseite der Nadelwelle durch das Chassis über Lager drehbar gelagert, und die untere Endseite der Nadelwelle ist durch eine C-förmige erste Schwenkkurbel, die an der unteren Endseite der hohlen Antriebswelle befestigt ist, drehbar gelagert, so dass die Neigung der Nadelwelle verhindert werden kann und der Drehwiderstand der Nadelwelle extrem niedrig eingestellt werden kann, so dass eine Viskositätsmessung in hoher Präzision möglich ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen definiert.
Die vorliegende Erfindung ist nämlich in der Lage, ein Viskosimeter bereitzustellen, das in der Lage ist, eine Viskosität in hoher Präzision zu messen, indem es den Übertragungswirkungsgrad eines Drehmoments erhöht, gleichzeitig eine Struktur vereinfacht und eine Verkleinerung erleichtert.
Figurenliste

1 ist eine Längsschnittansicht, die eine Konfiguration eines Viskosimeters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Viskosimeters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
3 ist eine Längsschnittansicht, die eine Konfiguration eines Viskosimeters aus dem Stand der Technik zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Längsschnittansicht, die eine Konfiguration eines Viskosimeters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 1 dargestellt, ist das Viskosimeter nach der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung, bei der eine zylindrische Spindel 102 in einer Probenflüssigkeit 101 gedreht wird, ein Reaktionsmoment in Bezug auf diese Drehung gemessen und eine Viskosität der Probenflüssigkeit berechnet wird.
Dieses Viskosimeter hat einen Hohlwellenmotor 3 als Antriebsquelle, und die Spindel 102, die in die Probenflüssigkeit 101 eingetaucht ist, wird durch eine Antriebskraft dieses Hohlwellenmotors 3 gedreht.
Eine hohle Antriebswelle 4 des Hohlwellenmotors 3 ist in einer hohlzylindrischen Form ausgebildet. Der Hohlwellenmotor 3 ist an einer oberen Endseite und einer unteren Endseite durch eine erste Basis 6 und eine zweite Basis 7 befestigt, die ein Chassis 5 bilden. An einem oberen Endabschnitt der hohlen Antriebswelle 4 des Hohlwellenmotors 3 ist eine Rotorplatte 8 befestigt.
Es ist zu beachten, dass der Hohlwellenmotor 3 ein Pulsmotor ist, und es ist möglich, eine Trockenzelle als Antriebsquelle zu verwenden. Außerdem ist der Hohlwellenmotor 3 in der Lage, dass eine Drehzahlverstellung vorgenommen wird.
In der Nähe eines unteren Endabschnitts der hohlen Antriebswelle 4 des Hohlwellenmotors 3 ist eine erste Schwenkkurbel 9 angebracht. Diese erste Schwenkkurbel 9 ist ein C-förmiges Element, und ihre obere Endseite ist in der Nähe des unteren Endabschnitts der hohlen Antriebswelle 4 befestigt. Eine untere Endseite der ersten Schwenkkurbel 9 ist auf einer Achse der hohlen Antriebswelle 4 positioniert. Auf einer Oberseite der unteren Endseite der ersten Schwenkkurbel 9 ist ein Edelsteinlager 10 befestigt.
Dann ist eine Nadelwelle 11 durch Durchstechen der hohlen Antriebswelle 4 des Hohlwellenmotors 3 angeordnet. Ein oberer Endabschnitt dieser Nadelwelle 11 ist mittels einer dritten Basis 13, die das Chassis 5 bildet, über ein Lager 12 drehbar gelagert. Ein unterer Endabschnitt der Nadelwelle 11 ist als konischer Vorsprung ausgebildet und wird durch das Edelsteinlager 10 auf der unteren Endseite der Hohlwelle 4 rotierbar abgestützt. Diese Nadelwelle 11 ist koaxial zu der hohlen Antriebswelle 4 ausgeführt.
In der Nähe eines unteren Endabschnitts der Nadelwelle 11 ist eine zweite Schwenkkurbel 14 angebracht. Diese zweite Schwenkkurbel 14 ist ein C-förmiges Element, und ihre obere Endseite ist in der Nähe des unteren Endabschnitts der Nadelwelle 11 befestigt. Eine untere Endseite der zweiten Schwenkkurbel 14 ist auf einer Achse der Nadelwelle 11 positioniert. Auf einer Unterseite der unteren Endseite der zweiten Schwenkkurbel 14 ist ein Spindelhalter 15 befestigt. An diesem Spindelhalter 15 ist die Spindel 102 koaxial und abnehmbar befestigt.
Die Spindel 102 kann je nach Typ und Viskosität der Probenflüssigkeit, für die die Viskosität gemessen werden soll, gegen ein anderes Material, eine andere Größe und Form ausgetauscht werden. Die Probenflüssigkeit, in die diese Spindel 102 eintauchen soll, ist vorzugsweise in einem möglichst großen Behälter enthalten, vorzugsweise mindestens 500 ml der Probenflüssigkeit sind im Behälter enthalten.
Ein Abschnitt zwischen der Rotorplatte 8 und der Nadelwelle 11 ist durch eine spiralförmige Spiralfeder 16 gekoppelt. Diese Spiralfeder 16 ist eine Feder zur Übertragung einer Antriebskraft des Hohlwellenmotors 3 auf die Nadelwelle 11. Ein Endabschnitt auf einer Zentrumsseite der Spiralfeder 16 ist an einem oberen Endseitenabschnitt der Nadelwelle 11 befestigt. Ein Endabschnitt auf einer äußeren Umfangsseite der Spiralfeder 16 ist an der Rotorplatte 8 befestigt.
Dann verfügt dieses Viskosimeter über eine Phasendifferenz-Erfassungseinheit zum Erfassen einer Drehphasendifferenz zwischen der hohlen Antriebswelle 4 und der Nadelwelle 11. Nämlich ist an einem Seitenflächenabschnitt der ersten Schwenkkurbel 9 ein erstes zu detektierendes Segment 17 befestigt. Dieses erste zu detektierende Segment 17 wird von einem ersten Unterbrecher 18 detektiert, der am Chassis 5 befestigt ist. Der erste Unterbrecher 18 detektiert einen Durchgang des ersten zu detektierenden Segments 17 einmal während einer Drehung der ersten Schwenkkurbel 9.
Außerdem ist an einem Seitenflächenabschnitt der zweiten Schwenkkurbel 14 ein zweites zu zu detektierendes Segment 19 angebracht. Dieses zweite zu detektierende Segment 19 wird von einem zweiten Unterbecher 20 erfasst, der am Chassis 5 befestigt ist. Der zweite Unterbrecher 20 detektiert einen Durchgang des zweiten zu detektierenden Segments 19 einmal während einer Drehung der zweiten Schwenkkurbel 14.
Es ist zu beachte, dass auf dem Chassis 5 eine Anzeigeeinheit 21 mit einer Flüssigkristallanzeigetafel oder einer organischen EL-Anzeigetafel vorgesehen ist.
In diesem Viskosimeter wird durch Erfassen einer Drehphasendifferenz zwischen der hohlen Antriebswelle 4 und der Nadelwelle 11 die Viskosität (mPa - S) der Probenflüssigkeit 101 gemäß der erfassten Drehphasendifferenz erhalten. In diesem Viskosimeter wird nämlich, wenn der Hohlwellenmotor 3 angetrieben und die hohle Antriebswelle 4 in Drehung versetzt wird, die Rotorplatte 8 mit der gleichen Drehzahl wie die hohle Antriebswelle 4 durch diese Antriebskraft in Drehung versetzt. An dieser Stelle wird über die Spiralfeder 16 eine Rotationskraft der Rotorplatte 8 auf die Nadelwelle 11 übertragen und betreibt die Nadelwelle 11 in Rotation. Wenn die Nadelwelle 11 in Drehung versetzt wird, werden die zweite Schwenkkurbel 14, der Spindelhalter 15 und die Spindel 102 mit der gleichen Drehzahl wie die Nadelwelle 11 in Drehung versetzt.
Wenn an diesem Punkt die Viskosität der Probenflüssigkeit 101 Null ist, erhält die Spindel 102 keinen Widerstand gegen die Drehung, so dass die Spiralfeder 16 nicht verschoben wird und die Nadelwelle 11 mit der gleichen Drehzahl und der gleichen Phase wie die Rotorplatte 8 gedreht wird.
Wenn die Viskosität der Probenflüssigkeit 101 ungleich Null ist, erhält die Spindel 102 einen Widerstand gegen die Drehung, so dass die Spiralfeder 16 um dieses Reaktionsmoment verschoben wird und die Nadelwelle 11 mit einer gegenüber der Rotorplatte 8 verzögerten Phase gedreht wird. In einem Zustand, in dem das Reaktionsdrehmoment aufgrund eines Widerstandes der Probenflüssigkeit 101 und ein Moment aufgrund einer Rückstellkraft der verschobenen Spiralfeder 16 ausgeglichen sind, wird die Drehzahl der Nadelwelle 11 zur gleichen Drehzahl wie die Drehzahl der Rotorplatte 8 und eine Phasenverzögerung entsprechend einer Verschiebungsgröße der Spiralfeder 16 konstant gehalten. In diesem Zustand ist es möglich, bei Erfassung einer Phasendifferenz zwischen der hohlen Antriebswelle 4 und der Nadelwelle 11, d.h. einer Phasendifferenz zwischen der ersten Schwenkkurbel 9 und der zweiten Schwenkkurbel 14, die Viskosität der Probenflüssigkeit 101 aus dieser Phasendifferenz zu berechnen.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration des Viskosimeters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Wie in 2 dargestellt, wird in diesem Viskosimeter der Hohlwellenmotor 3 von einem Motorsteuerkreis 22 hinsichtlich Aktivierung, Stopp und Drehzahl gesteuert. Der Motorsteuerkreis 22 wird durch einen Steuerkreis 23 zum Steuern dieser Vorrichtung als Ganzes gesteuert. Der Steuerkreis 23 arbeitet so, als ob eine Stromversorgung von einer Stromquelleneinheit 24 erfolgt. Außerdem liefert die Stromquelleneinheit 24 eine Antriebsleistung für den Hohlwellenmotor 3 und andere Einheiten. Diese Stromquelleneinheit 24 versorgt die jeweiligen Einheiten dieses Geräts mit der Antriebsenergie, indem sie von einer handelsüblichen Wechselstromquelle, einer Trockenzelle oder einer Batterie mit Strom versorgt wird.
Außerdem können in den Steuerkreis 23 verschiedene Steuersignale von einer Eingabeeinheit 25 eingegeben werden. Diese Steuersignale sind Signale zum Aktivieren oder Stoppen des Betriebs dieser Vorrichtung und zum Anweisen der Drehzahl des Hohlwellenmotors 3 (die Drehzahlverstellung) und dergleichen.
Die Detektionssignale, die die Detektion des ersten und zweiten zu detektierenden Segments 17 und 19 durch den ersten und zweiten Unterbrecher 18 und 20 anzeigen, werden an den Steuerkreis 23 gesendet. Der Steuerkreis 23 berechnet die Viskosität der Probenflüssigkeit 101 gemäß den von den ersten und zweiten Unterbrechern 18 und 20 gesendeten Detektionssignalen.
Außerdem führt der Steuerkreis 23 eine vorgeschriebene Anzeige an der Anzeigeeinheit 21 durch. Der Inhalt, der auf der Anzeigeeinheit 21 angezeigt werden soll, kann mindestens eine der gemessenen (berechneten) Viskosität (mPa · S) der Probenflüssigkeit 101, die Drehzahl des Hohlwellenmotors 3, die Drehphasendifferenz zwischen der ersten Schwenkkurbel 9 und der zweiten Schwenkkurbel 14, den Ein-/Ausschaltzustand und dergleichen beinhalten.
Die vorliegende Erfindung gilt für ein Viskosimeter zur Messung der Viskosität einer Probe durch Drehen einer Spindel in der Probe und Messen eines Reaktionsmoments.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit ihrer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vollständig beschrieben wurde, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass Änderungen und Modifikationen als in den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung einbezogen zu verstehen sind, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 3475019 [0003]

Claims

Viskosimeter, umfassend: einen Motor (3) mit einer Antriebswelle (4), um eine Antriebsquelle zu sein, die an einem Chassis (5) fixiert ist; eine Nadelwelle (11); eine Feder (16), die konfiguriert ist, eine Antriebsleistung des Motors (3) auf die Nadelwelle (11) zu übertragen; einen Spindelhalter (15), der an der unteren Endseite der Nadelwelle (11) angeordnet ist, an dem eine Spindel (102) lösbar befestigt ist; und eine Phasendifferenz-Detektionseinheit (17, 18, 19, 20), die dazu konfiguriert ist, eine Drehphasendifferenz zwischen der Antriebswelle (4) und der Nadelwelle (11) zu detektieren; wobei wenn die Spindel (120), die an dem Spindelhalter (15) befestigt ist, in eine Probenflüssigkeit (101) eingetaucht wird und der Motor (3) angetrieben wird, die Feder (16) aufgrund eines Reaktionsmoments, dass durch einen Widerstand aufgrund der Viskosität der Probenflüssigkeit (101) bezüglich der Spindel (120) entsteht, ausgelenkt wird, die Drehphasendifferenz zwischen der Antriebswelle (4) und der Nadelwelle (11) in einem Zustand ermittelt wird, in dem ein Moment, das durch eine Rückstellkraft der ausgelenkten Feder verursacht wird, und das Reaktionsmoment ausgeglichen sind, und eine Viskosität der Probenflüssigkeit (101) entsprechend der ermittelten Drehphasendifferenz bestimmt wird; dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (3) ein Hohlwellenmotor ist, der eine hohle Antriebswelle (4) mit einer hohlen zylindrischen Form aufweist, die den Motor (3) entlang einer Drehachse durchdringt, die Nadelwelle (11) so angeordnet ist, dass sie die hohle Antriebswelle (4) des Hohlwellenmotors (3) durchdringt, wobei eine obere Endseite drehbar von dem Chassis (5) gelagert wird und eine untere Endseite drehbar von einer unteren Endseite der hohlen Antriebswelle (4) gelagert wird, so dass der Hohlwellenmotor (3) zwischen der oberen Endseite der Nadelwelle (11) und der unteren Endseite der Nadelwelle (11) angeordnet ist; und die Drehphasendifferenz zwischen der hohlen Antriebswelle (4) und der Nadelwelle (11) ermittelt wird.
Viskosimeter nach Anspruch 1, wobei: eine obere Endseite der Nadelwelle (11) drehbar an dem Chassis über Lager (12) gelagert wird; die untere Endseite der Nadelwelle (11) drehbar von einer C-förmigen ersten Schwenkkurbel (9) gelagert wird, die an der unteren Endseite der hohlen Antriebswelle (4) befestigt ist; der Spindelhalter (15) an einer C-förmigen zweiten Schwenkkurbel (14) befestigt ist, die an der unteren Endseite der Nadelwelle (11) befestigt ist; und die Drehphasendifferenz zwischen der hohlen Antriebswelle (4) und der Nadelwelle (11) durch Ermitteln einer Drehphasendifferenz zwischen der ersten Schwenkkurbel (9) und der zweiten Schwenkkurbel (14) ermittelt wird.
Viskosimeter, umfassend: einen Motor (3) mit einer Antriebswelle (4), um eine Antriebsquelle zu sein, die an einem Chassis (5) fixiert ist; eine Nadelwelle (11); eine Feder (16), die konfiguriert ist, eine Antriebsleistung des Motors (3) auf die Nadelwelle (11) zu übertragen; einen Spindelhalter (15), der an der unteren Endseite der Nadelwelle (11) angeordnet ist, an dem eine Spindel (102) lösbar befestigt ist; und eine Phasendifferenz-Detektionseinheit (17, 18, 19, 20), die dazu konfiguriert ist, eine Drehphasendifferenz zwischen der Antriebswelle (4) und der Nadelwelle (11) zu detektieren; wobei wenn die Spindel (120), die an dem Spindelhalter (15) befestigt ist, in eine Probenflüssigkeit (101) eingetaucht wird und der Motor (3) angetrieben wird, die Feder (16) aufgrund eines Reaktionsmoments, dass durch einen Widerstand aufgrund der Viskosität der Probenflüssigkeit (101) bezüglich der Spindel (120) entsteht, ausgelenkt wird, die Drehphasendifferenz zwischen der Antriebswelle (4) und der Nadelwelle (11) in einem Zustand ermittelt wird, in dem ein Moment, das durch eine Rückstellkraft der ausgelenkten Feder verursacht wird, und das Reaktionsmoment ausgeglichen sind, und eine Viskosität der Probenflüssigkeit (101) entsprechend der ermittelten Drehphasendifferenz bestimmt wird; dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (3) ein Hohlwellenmotor ist, der eine hohle Antriebswelle (4) mit einer hohlen zylindrischen Form aufweist, die den Motor (3) entlang einer Drehachse durchdringt, die Nadelwelle (11) so angeordnet ist, dass sie die hohle Antriebswelle (4) des Hohlwellenmotors (3) durchdringt, wobei eine obere Endseite drehbar von einer Basis (13), die das Chassis (5) bildet und welche die obere Endseite der Nadelwelle (11) durchragt, gelagert wird und eine untere Endseite drehbar von einer unteren Endseite der hohlen Antriebswelle (4) gelagert wird, so dass der Hohlwellenmotor (3) zwischen der oberen Endseite der Nadelwelle (11) und der unteren Endseite der Nadelwelle (11) angeordnet ist; und die Drehphasendifferenz zwischen der hohlen Antriebswelle (4) und der Nadelwelle (11) ermittelt wird.
Viskosimeter nach Anspruch 2, wobei: eine obere Endseite der Nadelwelle (11) drehbar an der Basis (13) über Lager (12) gelagert wird; die untere Endseite der Nadelwelle (11) drehbar von einer C-förmigen ersten Schwenkkurbel (9) gelagert wird, die an der unteren Endseite der hohlen Antriebswelle (4) befestigt ist; der Spindelhalter (15) an einer C-förmigen zweiten Schwenkkurbel (14) befestigt ist, die an der unteren Endseite der Nadelwelle (11) befestigt ist; und die Drehphasendifferenz zwischen der hohlen Antriebswelle (4) und der Nadelwelle (11) durch Ermitteln einer Drehphasendifferenz zwischen der ersten Schwenkkurbel (9) und der zweiten Schwenkkurbel (14) ermittelt wird.