JPH06109612A - Rheology measuring device - Google Patents

Rheology measuring device

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Publication number
JPH06109612A
JPH06109612A JP22594792A JP22594792A JPH06109612A JP H06109612 A JPH06109612 A JP H06109612A JP 22594792 A JP22594792 A JP 22594792A JP 22594792 A JP22594792 A JP 22594792A JP H06109612 A JPH06109612 A JP H06109612A
Authority
JP
Japan
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measuring device
spindle
chamber
shaft
rheology measuring
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Application number
JP22594792A
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Japanese (ja)
Inventor
A Brookfield David
デビッド・エイ・ブルックフィールド
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Brookfield Engineering Laboratories Inc
Original Assignee
Brookfield Engineering Laboratories Inc
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Publication date
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Publication of JPH06109612A publication Critical patent/JPH06109612A/en
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Abstract

PURPOSE: To obtain a rheology measuring instrument provided with the lower assembly of a spring chamber or another (for example, a conical plate) and an electromagnetic converter, a flexible torsion spring, and a stone-pin bearing mechanism related to the lower assembly. CONSTITUTION: A rheology measuring instrument provided with a chamber 12 driven by means of a motor 24, a concentric spindle 14 which is constituted in an attachable/detachable state for exchanging a fluid and can be reinserted between a motor driving device and a converter 30, and a detecting shaft 26 utilizing a flexible fixture 36 and a stone-pin fixing mechanism 26A is precisely positioned repetitively in both the radial and axial directions. At the time of reassembling the measuring instrument, a fluid is made to be easily held for cleaning and operation by providing a wide torque range from a low torque to a high torque with high responsiveness and reliability.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、単一の液体及び混合
液、スラリー、懸濁液、ゲル、粘土及び微粒子化した固
体を含む流体のレオロジー特性を測定する測定装置にし
て、精密、反復的にかつ容易に較正し、測定すべき流体
を装置に装填し、流体の測定及び交換を行う反復的なサ
イクルを通じて位置調整を行うことを特徴とするレオロ
ジー測定装置に関するものである。又、本発明は、上記
の測定基準に適合する高精度であることを特徴とする。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention provides a measuring device for measuring rheological properties of fluids including single liquids and mixtures, slurries, suspensions, gels, clays and finely divided solids, which is precise and repeatable. The present invention relates to a rheology measuring device characterized in that it is calibrated easily and easily, the device to be measured is loaded with a fluid to be measured, and the position is adjusted through repeated cycles of measuring and exchanging the fluid. Further, the present invention is characterized in that it has a high precision that conforms to the above-mentioned measurement standard.

【0002】これら特徴の一部は、全体として装置内で
精密に半径方向及び軸方向に位置決めし、上述のその他
の特性に適合する下部組立体の着脱が容易であるスピン
ドルチャンバ下部組立体により実現される。
Some of these features are accomplished by a spindle chamber subassembly that, as a whole, is precisely radially and axially positioned within the device, and is readily removable to accommodate other characteristics described above. To be done.

【0003】[0003]

【従来の技術】実際のレオロジー測定装置(粘度インジ
ケータとは区別すべきである)は、流体の組成、時間に
伴う挙動、均質性、可塑性、降伏点、粘度に関する流動
特性を測定し、これら特性は全体として、被駆動部材
(通常、スピンドル)が流体を介して別の部材(通常、
スピンドルに対し同心状でかつスピンドルに対する狭小
な空隙を有するシリンダ)を駆動するときのせん断応答
性として測定される。
BACKGROUND OF THE INVENTION Practical rheology measuring devices (should be distinguished from viscosity indicators) measure the flow properties of fluid composition, behavior over time, homogeneity, plasticity, yield point, viscosity and these properties. As a whole, the driven member (usually the spindle) is connected to another member (usually the spindle) through the fluid.
It is measured as the shear response when driving a cylinder that is concentric to the spindle and has a narrow air gap relative to the spindle.

【0004】これら測定装置は、複雑でかつ高価である
ため、工業的プロセスのユーザ及び試験研究機関のユー
ザの要求を完全に満たすことは出来ない。又、従来の設
計は、ユーザが必要とする各種の試験に適合可能である
ようにされておらず、このため、何台もの装置を購入し
たり、実用的でない程に高価な装置を購入せざるを得
ず、又は、試験機能が制限される。
Due to the complexity and cost of these measuring devices, they cannot completely meet the requirements of industrial process users and test laboratory users. Also, conventional designs are not designed to be compatible with the various tests that users require, which makes it unacceptable to purchase many devices or to purchase expensive devices that are impractical. It is unavoidable or the test function is limited.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の一つの目的
は、従来技術の上記欠点を解決することである。
SUMMARY OF THE INVENTION One object of the present invention is to overcome the above-mentioned drawbacks of the prior art.

【0006】この目的は、ばねチャンバ又はその他(例
えば、円錐形板)の下部組立体及び関係する電磁変換
器、撓み型捩りばね、及び石及びピン軸受機構を備え
る、本発明の測定装置により実現される。
This object is realized by the measuring device according to the invention comprising a spring chamber or other (eg conical plate) subassembly and associated electromagnetic transducers, flexural torsion springs, and stone and pin bearing mechanisms. To be done.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】ある実施例において、該
下部組立体は、中央領域のスピンドルチャンバ下部組立
体を交換するためにガイドレールに沿って持ち上げ、
又、上方下部組立体を解除しかつ中央下部組立体にロッ
クするために下降させることが出来る。該機構は、全体
として、かかる交換後、半径方向及び軸方向への位置決
めを確実に行うものである。
In one embodiment, the lower assembly is raised along a guide rail to replace a spindle chamber lower assembly in the central region,
Also, the lower lower assembly can be released and lowered to lock to the central lower assembly. The mechanism as a whole ensures reliable radial and axial positioning after such replacement.

【0008】本発明のその他の目的、特徴及び利点は、
添付図面と共に、好適な実施例に関する以下の詳細な説
明から明らかになるであろう。
Other objects, features and advantages of the present invention include:
The following detailed description of the preferred embodiments, together with the accompanying drawings, will become apparent.

【0009】[0009]

【実施例】図1乃至図3Bに示した本発明の好適な実施
例は、その間に環状領域(典型的に、0.0203mm(0.00
8インチ))を精密に形成する標本チャンバ12と、ス
ピンドル14とを含む下方下部組立体11を有する測定
装置10を備えている。チャンバ12は、ばね18A及
び保持回り止め18Bを含む着脱継手18を介してシリ
ンダ16から懸垂される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT The preferred embodiment of the present invention shown in FIGS. 1-3B has an annular region therebetween (typically 0.0203 mm (0.003 mm)).
8 inch)) and a lower lower assembly 11 including a spindle 14 and a spindle 14 and a measuring device 10 is provided. The chamber 12 is suspended from the cylinder 16 via a removable joint 18 that includes a spring 18A and a retaining detent 18B.

【0010】シリンダ16は、モータ24及び歯車25
の駆動力により回転可能に(チャンバ12と共に)離間
した軸受22−1、22−2を介し固定構造体20に取
り付けられる。感知シャフト26が該固定構造体の穴2
0Aを通って伸長し、着脱継手28を介してスピンドル
14のシャフト伸長部14Aに固着可能である下方部分
27を備えている。ピン及び石取り付け機構26Aは、
シャフト伸長部14A(及びこれと共にスピンドル1
4)及びシャフト26を精密に整合させる。
The cylinder 16 includes a motor 24 and a gear 25.
Is attached to the fixed structure 20 via bearings 22-1 and 22-2 which are rotatably (with the chamber 12) separated by the driving force of. The sensing shaft 26 is the hole 2 of the fixed structure.
The lower portion 27 extends through 0A and can be secured to the shaft extension 14A of the spindle 14 via a removable joint 28. The pin and stone attachment mechanism 26A is
Shaft extension 14A (and with it spindle 1
4) and the shaft 26 are precisely aligned.

【0011】変換器30は、 シャフト26の回転動作を
記録し、この動作は、モータ24がチャンバ12を駆動
し、その駆動動作を標本流体を通じてスピンドル14に
伝達し、流体の粘度、温度及びその他の較正ファクタに
対応し得るようにする。該変換器は、固定構造体20に
取り付けられた固定子32と、シャフト26に固着され
た回転子34とを備えている。更に別のシャフト26の
取り付け具は、固定構造体20に取り付けられたキャッ
プ36Aを備える撓み枢着ピン36から成る撓み枢着ピ
ン要素36Cを介して、シャフト26の囲繞スリーブ3
6を支持する。変換器30からの配線(図示せず)は、
穴20Hを介して固定構造体20の外側に達することが
出来る。図1乃至図3Bでは従来のガード、シャーシ構
成要素及びその他の固定構造体は省略してある。
The transducer 30 records the rotational movement of the shaft 26, which is driven by the motor 24 driving the chamber 12 and transmitting the driving movement to the spindle 14 through the sample fluid, such as fluid viscosity, temperature and other factors. Of the calibration factor of The converter includes a stator 32 attached to the fixed structure 20 and a rotor 34 fixed to the shaft 26. Yet another shaft 26 attachment is via a flex pivot pin element 36C, which comprises a flex pivot pin 36 with a cap 36A attached to the fixed structure 20, to surround the shaft 26 with the surrounding sleeve 3.
Support 6. The wiring (not shown) from the converter 30 is
The outside of the fixed structure 20 can be reached through the hole 20H. 1 to 3B, the conventional guards, chassis components and other fixed structures are omitted.

【0012】継手28のボルトを緩め(ポート18を介
し)かつチャンバ12の接続の解除により(ばね18A
を圧縮し、コネクタ18を回転させ、チャンバ12をカ
バー12A、スピンドル14及びそのシャフト伸長部1
4Aと共に落下させることにより)連続的な標本を得る
ことが出来る。これと選択的に、チャンバ12は、コネ
クタ18を緩めた後に最初に下降させ、次に、継手28
を緩めることも出来る。何れの場合でも、チャンバ12
内の流体標本は交換し、分解手順を逆にすることによ
り、部品12、14を測定装置10に再度組み立てるこ
とが出来る。
By loosening the bolts on fitting 28 (via port 18) and disconnecting chamber 12 (spring 18A).
To rotate the connector 18 to cover the chamber 12 with the cover 12A, the spindle 14 and its shaft extension 1
A continuous sample can be obtained (by dropping with 4A). Alternatively to this, the chamber 12 is first lowered after the connector 18 is loosened, and then the fitting 28.
You can also loosen. In either case, the chamber 12
By replacing the fluid sample therein and reversing the disassembly procedure, the components 12, 14 can be reassembled into the measuring device 10.

【0013】反復的な分解/組立手順の全体中、部品1
2、14の間隔は、次の特徴により正確に再確保するこ
とが出来る。
Part 1 of the entire iterative disassembly / assembly procedure.
The interval of 2 and 14 can be accurately secured again by the following features.

【0014】即ち、離間した軸受要素22−1、22−
2及びその間の長い同心状機構16、20、26が存在
すること。
That is, the spaced bearing elements 22-1, 22-
2 and the presence of long concentric features 16, 20, 26 in between.

【0015】ピン−石取り付け機構26A、撓み枢着ピ
ン36が存在すること。
Presence of pin-stone attachment mechanism 26A, flexure pivot pin 36.

【0016】上記機構に基づき実質的に緩み無し(即
ち、精度ロス無し)継手18、28が提供されること。
[0016] Substantially no loosening (ie, no loss of precision) joints 18, 28 are provided based on the above mechanism.

【0017】この精密な制御が維持されることにより、
多くの従来の粘度計の相対的読み取りの場合の制限と対
照的に、測定機器又はソフトウェアにおける線形ファク
タを介してせん断応力の絶対的測定値を絶対的な粘度測
定値に変換することが可能となる。
By maintaining this precise control,
In contrast to the relative reading limitations of many conventional viscometers, it is possible to convert an absolute measurement of shear stress to an absolute viscosity measurement via a linear factor in the measuring instrument or software. Become.

【0018】図1Aには、図1におけるように取り付け
かつ作動させることの出来る図1のスピンドルチャンバ
の円錐形(14′)ー板(12′)の変形例が示してあ
る。補助的な変換器13A(図1の主たる変換器30の
補助手段)が板に付与された力を感知し、較正目的のた
めにコントローラ13を介して読み取る。その他の変形
例は、当業者に明らかであろうし、例えば、平行板装置
も利用可能である。全ての実施例において、駆動−被駆
動関係は逆に配置することが出来る。
FIG. 1A shows a variation of the conical (14 ')-plate (12') of the spindle chamber of FIG. 1 which can be mounted and operated as in FIG. Ancillary transducer 13A (ancillary means of primary transducer 30 of FIG. 1) senses the force applied to the plate and reads it through controller 13 for calibration purposes. Other variations will be apparent to those skilled in the art, for example parallel plate devices are also available. In all embodiments, the drive-driven relationship can be reversed.

【0019】図1Bには、図1、図1Aに適用可能な別
の変形例、及び撓み取り付け部分を修正したその他の実
施例が示してある。該変形例における撓み取り付け組立
体36′は、シャフト26を支持するキャップ36′A
及びスリーブ36′Bを備えている(これらキャップ3
6′A及びスリーブ36′Bの双方は、図1の同等の部
品36A、36′Bから変形させてある)。撓み枢着ピ
ン要素36は、図1と同一である(又、以下の図1及び
図4Aも参照)。
FIG. 1B shows another modification applicable to FIGS. 1 and 1A, and another embodiment in which the flexible mounting portion is modified. The flexure mounting assembly 36 'in this variation includes a cap 36'A that supports the shaft 26.
And a sleeve 36'B (these caps 3
Both 6'A and sleeve 36'B have been modified from the equivalent parts 36A, 36'B of FIG. 1). The flex pivot pin element 36 is the same as in FIG. 1 (see also FIGS. 1 and 4A below).

【0020】変形例によるキャップ36′Aは、作動ね
じ要素36Eを回転させることにより、軸方向に(即
ち、シャフト26の軸線方向に)変位させることの出来
る薄いダイヤフラム部分36Dを備えている。かかる変
位後、その調節した軸方向位置は、ボルト36Fを介し
てロックされる。
A modified cap 36'A includes a thin diaphragm portion 36D that can be displaced axially (ie, axially of shaft 26) by rotating actuation screw element 36E. After such displacement, the adjusted axial position is locked via the bolt 36F.

【0021】補助的変換器13B及びコントローラ13
Cは、ダイヤフラムに作用する軸力及び/又は変位の測
定値を提供し、軸方向の位置の較正を支援する。変換器
13Bは、光学式、容量型、電気機械式又は磁気型式と
することが出来るが、容量型とすることが望ましい。
Auxiliary converter 13B and controller 13
C provides a measure of axial force and / or displacement acting on the diaphragm and assists in axial position calibration. The converter 13B can be an optical type, a capacitive type, an electromechanical type, or a magnetic type, but is preferably a capacitive type.

【0022】スリーブ36′Bは、図1に示したものと
同一の測定装置の幾何学的外形内で異なるねじ回転対軸
線動作装置36Eを受け入れ得るような寸法とする。装
置36Eは、僅かに1乃至2回のみ回転させることが出
来るが、構成要素間のピッチの差により(典型的に、2
8対27)、精密研磨、小さい歯車歯又はその他の微小
構造のような人為的手段を必要とせずに、軸方向位置を
応答可能に制御することが出来る。
The sleeve 36'B is sized to accommodate different screw rotation versus axis motion devices 36E within the same measurement device geometry as shown in FIG. The device 36E can be rotated only once or twice, but due to the difference in pitch between the components (typically 2
8 to 27), the axial position can be responsively controlled without the need for artificial means such as precision grinding, small gear teeth or other microstructures.

【0023】図4乃至図8に示した本発明の好適な実施
例は、中央下部組立体41を有する測定装置40を備え
ており、該組立体41は、標本チャンバ42と、その間
に環状領域(典型的に、0.0203mm(0.008インチ))
を正確に形成するスピンドル44とを有し、これら部品
及び関係する取り付け部品の寸法及び剛性を精密に設定
することにより、隙間を形成することが出来る。該チャ
ンバは、シャフト46上に取り付け、離間した軸受46
A、46Bはシャフトをハウジング46C内で支持し、
着脱可能なキャップ46D、リップシール46E及びO
リング46Fを備えている。該シャフトは、継手48を
介してモータ50に接続され、該継手及びモータは、ハ
ウジング19内に収容し、剛性な脚部又はパネル組立体
19A及びレール22を支持する頂部19Bを備えるよ
うにする。
The preferred embodiment of the invention shown in FIGS. 4-8 comprises a measuring device 40 having a central lower assembly 41 which comprises a sample chamber 42 with an annular region therebetween. (Typically 0.0203 mm (0.008 inch))
And a spindle 44 that accurately forms the gap, and the gap can be formed by precisely setting the dimensions and the rigidity of these components and related mounting components. The chamber is mounted on a shaft 46 and has spaced bearings 46.
A and 46B support the shaft in the housing 46C,
Detachable cap 46D, lip seal 46E and O
It has a ring 46F. The shaft is connected to a motor 50 via a fitting 48 which is housed within the housing 19 and comprises a rigid leg or panel assembly 19A and a top portion 19B carrying a rail 22. .

【0024】支持体49上に取り付けられたレール52
は、側部を支持しかつ連結アーム54を介して整合可能
に案内し、該アーム54は、精密クランプねじ54A及
び以下に説明するその他の手段を介して調節可能であ
り、ハウジング46Cのレールからの正確な間隔を設定
し、これにより、同様に整合させたスピンドル44に対
する標本チャンバ42の位置を設定する。上方アーム5
6(位置決めする共に、上方/下方への摺動を許容し、
又はかかる動きをしないようにロックする調節ねじ56
Aを備える)は、レール52から伸長し、上方組立体6
0を取り付ける。共に、図1、図1Bに関して説明する
撓み枢着ピン57及び石軸受59がシャフト55を取り
付ける。
Rail 52 mounted on support 49
Supports the sides and alignably guides them via a connecting arm 54 which is adjustable via a precision clamping screw 54A and other means described below, from the rails of housing 46C. Of the sample chamber 42 relative to the similarly aligned spindle 44. Upper arm 5
6 (While positioning, allow up / down sliding,
Or, the adjusting screw 56 that locks to prevent such movement
(Comprising A) extends from the rail 52 and
Attach 0. Together, flexure pivot pin 57 and stone bearing 59 mount shaft 55 as described with respect to FIGS. 1 and 1B.

【0025】上方組立体60は、感知シャフト58、撓
み軸受と、変換器61と、上方シャフト55と、関係す
る支持体とを備えている。
The upper assembly 60 includes a sensing shaft 58, a flexure bearing, a transducer 61, an upper shaft 55, and associated support.

【0026】一連の測定の基本的な手順は(図8に示す
ように)次の通りである。即ち、上方下部組立体60を
持ち上げ、部品42、44、46、48、52を急速着
脱継手48を介して上方及び下方下部組立体から分離さ
せ、流体を交換するため、部品46のキャップ46Dを
ハウジング46Cから持ち上げて取り外し、その後、再
度、挿入する。
The basic procedure of a series of measurements (as shown in FIG. 8) is as follows. That is, the upper lower assembly 60 is lifted to separate the parts 42, 44, 46, 48, 52 from the upper and lower lower assemblies via the quick disconnect fitting 48, and the cap 46D of the part 46 is replaced for fluid exchange. It is lifted from the housing 46C, removed, and then inserted again.

【0027】上述の測定装置は、下記のようなその構造
及び作用上の特徴を備えている。
The measuring device described above has the following structural and operational features.

【0028】(1)チャンバ42(スピンドル44では
なく)は、モータ20で駆動することが望ましい。これ
は、通常、スピンドル駆動のときに生じる渦電流及び乱
流を最小にする安定的で一般的な手段である。しかし、
適用例の場合によっては、スピンドル駆動方式を採用す
ることも可能である。
(1) It is desirable that the chamber 42 (not the spindle 44) be driven by the motor 20. This is a stable and common means of minimizing the eddy currents and turbulence that normally occur during spindle drive. But,
Depending on the application example, it is also possible to adopt a spindle drive method.

【0029】(2)ピン及び石支持手段59に接合した
回転撓み枢着ピン57は、最小の摩擦である一方、変換
器(回転可変差動変圧器)の固定子コイル内で感知シャ
フト58(及びその上の変換器61の回転要素)の同軸
状の回転を保証しかつスピンドルとチャンバとの同軸状
の整合を保証する。この構成は、半径方向の抵抗力を作
用させるが、周方向又は軸方向の摩擦力は生じさせな
い。
(2) The rotary flex pivot pin 57 joined to the pin and stone support means 59 has minimal friction, while the sensing shaft 58 (in the stator coil of the converter (rotary variable differential transformer) And the rotating element of the transducer 61) on it and the coaxial alignment of the spindle and the chamber. This configuration exerts a radial resistance force but no circumferential or axial friction force.

【0030】(3)上方及び下方部分には、操作が容易
で、しかも精密な取り付け装置を適用することが出来
る。
(3) For the upper and lower parts, easy-to-operate and precise mounting devices can be applied.

【0031】シリンダ42は、ステッピングモータ50
(又はその他の良好な速度制御モータ)により零から高
速rpm(数千回転)まで駆動することが望ましい。該
モータは、高精度の速度制御を行い(典型的に、この場
合、一回転当たり25,000ステップ)、(チャンバ及びス
ピンドル又は同様の構成要素の既知の幾何学的形状と相
俟って)制御されたせん断速度を提供する。
The cylinder 42 is a stepping motor 50.
(Or other good speed control motor) it is desirable to drive from zero to high speed rpm (several thousands of revolutions). The motor provides precise speed control (typically 25,000 steps per revolution in this case) and is controlled (in combination with the known geometry of the chamber and spindle or similar components). Provides a high shear rate.

【0032】該変換器の測定値は、せん断応力に変換可
能である。
The measured values of the transducer can be converted into shear stress.

【0033】この場合、関心が持たれるのは、線形/回
転撓み枢着ピン及びモータ/ベルト駆動-被駆動外側シ
リンダを備えるが、スピンドル状構成要素内に設けられ
かつ該要素に接続された撓み枢着ピンを備える粘度計に
関する、1979年11月2日に付与された本出願人の以前の
米国特許第4,175,425号である。撓み枢着ピンの使用
は、メリル(Merrill)等の米国特許に記載されており、
回転撓み手段により支持されたチャンバを示し、該撓み
手段は軸方向、半径方向及び回転可能に支持し、チャン
バを支持する唯一の手段である。
In this case, what is of interest is a flexure provided with and connected to a spindle-like component, which comprises a linear / rotary flexure pivot pin and a motor / belt drive-driven outer cylinder. Applicant's earlier U.S. Pat. No. 4,175,425 issued Nov. 2, 1979, relating to a viscometer with a pivot pin. The use of flexural pivot pins is described in US patents such as Merrill,
Figure 3 shows a chamber supported by a rotary flexure, which is axial, radial and rotatably supported and is the only means of supporting the chamber.

【0034】図5に示すように、仕切り47がチャンバ
42とハウジング46との間の環状スペースを分割して
同心状通路とし、2つの同心状通路は、入口ポート
(1)内に供給される水を冷却すると共に、出口ポート
(O)にて該水を吸引する。チャンバ42を、カラーシ
ート47A又はシャフト46から除去したとき、冷却水
は仕切り47内に形成されたハブの底部に単に留まるだ
けである。カラー上のリング47Bは、チャンバ42の
底部の環状溝47Cと滑動可能に係合することにより、
位置決め手段を提供する。
As shown in FIG. 5, a partition 47 divides the annular space between the chamber 42 and the housing 46 into concentric passages, two concentric passages being fed into the inlet port (1). While cooling the water, suck the water at the outlet port (O). When the chamber 42 is removed from the color sheet 47A or the shaft 46, the cooling water simply remains at the bottom of the hub formed in the partition 47. The ring 47B on the collar slidably engages an annular groove 47C in the bottom of the chamber 42,
Providing positioning means.

【0035】図6及び図7には、各々、単一のねじを介
して緩め又は締め付けることの出来る略環状クランプで
ある上方継手32及び下方継手18が示してある。
FIGS. 6 and 7 show upper and lower joints 32 and 18, respectively, which are generally annular clamps that can be loosened or tightened via a single screw.

【0036】本発明は、上記米国特許第4,175,425号及
びメリルの特許の構造体と比べて整合を顕著に改良する
ものである。又、本発明は、上記米国特許第4,175,425
号及びメリルの特許と比べて、範囲調節のための撓み枢
着ピンの交換を容易にするものである。更に、本発明
は、低いせん断速度にて薄い流体を測定する感知力に優
れた撓み手段を使用するという重要な特徴を許容し、こ
のことは、上記米国特許第4,175,425号の構造体では実
現不可能なことである。それは、メリリールの特許の密
封管の剛性及び構造では、撓み手段は、支援手段を使用
せずにチャンバを支持しなければならないため、上記特
徴を実現することが不可能であるからである。又、本発
明は上記に適合する有効な流体保持機能を提供するもの
である。
The present invention provides a significant improvement in alignment over the constructions of the above-referenced US Pat. No. 4,175,425 and Merrill patents. The present invention also relates to the above-mentioned US Pat. No. 4,175,425.
It facilitates replacement of flexure pivot pins for range adjustment, as compared to the No. and Merrill patents. In addition, the present invention allows the important feature of using sensitive flexure means to measure thin fluids at low shear rates, which is not feasible with the structure of U.S. Pat. It is possible. This is because with the rigidity and construction of the sealed tube of the Merriller patent, it is not possible to achieve the above features because the flexing means must support the chamber without the use of assisting means. The present invention also provides an effective fluid retention function that complies with the above.

【0037】当業者には、上記開示の精神及び本発明の
範囲に従ってその他の実施例、改良例、変形例が可能で
あることが明らかであろう。本発明の範囲は、均等物の
理論を含む特許法に従って特許請求の範囲によってのみ
判断されるべきである。
It will be apparent to those skilled in the art that other embodiments, modifications and variations are possible in accordance with the spirit of the above disclosure and the scope of the present invention. The scope of the invention should be determined solely by the appended claims in accordance with patent law, including the theory of equivalents.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の好適な実施例によるレオロジー測定装
置の正面図である。図1Aは、選択可能な円錐形−板実
施例の一部概略図である。図1Bは、好適な変形例によ
る図1又は図1Aのレオロジー測定装置の加熱取り付け
部分の部分正面図である。
FIG. 1 is a front view of a rheology measuring device according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 1A is a partial schematic view of a selectable conical-plate embodiment. FIG. 1B is a partial front view of a heating attachment portion of the rheology measuring device of FIG. 1 or 1A according to a preferred modification.

【図2】図1のレオロジー測定装置の固定構造体要素の
正面図である。図2Aは、該測定装置の構成要素の平面
図である。図2Bは、該測定装置の構成要素の底面図で
ある。
2 is a front view of a fixed structure element of the rheology measuring device of FIG. 1; FIG. 2A is a plan view of components of the measuring device. FIG. 2B is a bottom view of the components of the measuring device.

【図3】図1の実施例のシャフト構成要素の側面図であ
る。図3Aは、図1の実施例のシャフト構成要素の底面
図である。図3Bは、図1の構成要素のシャフトの部分
断面正面図である。
FIG. 3 is a side view of the shaft component of the embodiment of FIG. 3A is a bottom view of the shaft component of the embodiment of FIG. 3B is a partial cross-sectional front view of the shaft of the component of FIG.

【図4】本発明の更に別の実施例による閉塞位置及び開
放位置にあるレオロジー測定装置の部分側面図である。
図4Aは、図7−図11の実施例の撓み可能な略摩擦無
しの枢着要素の一部の平面図である。
FIG. 4 is a partial side view of a rheology measurement device in a closed position and an open position according to yet another embodiment of the present invention.
FIG. 4A is a plan view of a portion of the deflectable generally frictionless pivoting element of the embodiment of FIGS. 7-11.

【図5】作用要素を示す一部の拡大断面図である。FIG. 5 is a partial enlarged cross-sectional view showing a working element.

【図6】継手要素の拡大図である。FIG. 6 is an enlarged view of a joint element.

【図7】継手要素の拡大図である。FIG. 7 is an enlarged view of a joint element.

【図8】本発明の更に別の実施例による閉塞位置及び開
放位置にあるレオロジー測定装置の部分側面図である。
FIG. 8 is a partial side view of a rheology measurement device in a closed position and an open position according to yet another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 レオロジー測定装置 11 下方下部
組立体 12 チャンバ 12A カバー 13 変換器 13A 補助的
変換器 13B 補助的変換器 13C コント
ローラ 14 スピンドル 14A スピン
ドルのシャフト伸長部 16 シリンダ 18 継手 18A ばね 18B 保持回
り止め 20 固定構造体 20A 固定構
造体の穴 20H 固定構造体の穴 24 モータ 25 歯車 26 感知シャ
フト 26A 石−ピン取り付け機構 27 下方部分 28 継手 30 変換器 32 固定子 34 回転子 36 撓み枢着ピン 36A キャッ
プ 36B スリーブ 36C 撓み枢
着ピン要素 36D ダイヤフラム 36E 作動ね
じ要素
10 Rheology Measuring Device 11 Lower Lower Assembly 12 Chamber 12A Cover 13 Converter 13A Auxiliary Converter 13B Auxiliary Converter 13C Controller 14 Spindle 14A Spindle Shaft Extension 16 Cylinder 18 Joint 18A Spring 18B Holding Detent 20 Fixed Structure 20A Fixed structure hole 20H Fixed structure hole 24 Motor 25 Gear 26 Sensing shaft 26A Stone-pin attachment mechanism 27 Lower part 28 Joint 30 Transducer 32 Stator 34 Rotor 36 Flexible pivot pin 36A Cap 36B Sleeve 36C Deflection Pivot pin element 36D Diaphragm 36E Actuating screw element

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レオロジー測定装置にして、 (a)標本のチャンバ状表面を形成する手段と、流体の
レオロジー特性を測定し得るように前記面に隣接して流
体を保持する手段と、 (b)前記チャンバ状要素に対向しかつ前記チャンバ状
要素により流体に対する精密な空隙を形成し得るように
取り付けられた内側スピンドル状要素を形成する手段と
を備え、前記スピンドルと前記チャンバとの間の相対的
回転が、被動要素として、空隙内の流体を介して1つの
駆動要素から他の要素にせん断力を付与するようにし、 (c)チャンバ及びスピンドルの少なくとも一方を選択
された精密な速度で回転させ得るように選択可能な速度
による精密駆動手段と、 (d)スピンドルシャフトの伸長部として感知シャフト
を形成する手段と、 (e)軸方向に剛性な回転ばねと、 取り付けられた長いシャフトと、 軸方向及び回転摩擦を伴わないが、前記シャフトを剛性
に半径方向に支持し、流体のせん断力によって付与され
る力に相関する純撓みを実現するよう感知シャフトに伝
達されて戻るという応答的ばね動作を伴う前記感知シャ
フトを介して、被動シャフトのトルクを吸収する、他端
に取り付けられた軸受と、を利用して、スピンドル要素
に対する支持及び捩りばね機構を形成する手段と、 (f)感知シャフトにより感知されたスピンドル要素の
回転及びばね動作に応答して、出力信号を発生させる変
換器手段とを備えることを特徴とするレオロジー測定装
置。
1. A rheology measuring device comprising: (a) means for forming a chamber-like surface of a specimen; and means for retaining a fluid adjacent to said surface so that the rheological properties of the fluid can be measured. ) Means for forming an inner spindle-like element facing the chamber-like element and mounted by the chamber-like element so as to form a precise void for fluids, the relative between the spindle and the chamber (C) rotating at least one of the chamber and the spindle at a selected precise speed as a driven element by applying a shearing force from one driving element to another element through the fluid in the air gap as a driven element. Precision drive means with selectable speeds to allow for: (d) means for forming a sensing shaft as an extension of the spindle shaft; (e) axially Elastic springs and attached long shafts, without axial and rotational friction, but rigidly supporting the shafts in a radial manner, resulting in a net deflection that correlates to the force imparted by the shear force of the fluid. A bearing mounted at the other end that absorbs torque of the driven shaft via the sensing shaft with a responsive spring action transmitted back to the sensing shaft for A rheology measuring apparatus comprising: means for forming a torsion spring mechanism; and (f) transducer means for producing an output signal in response to rotation and spring movement of the spindle element sensed by the sensing shaft.
【請求項2】 請求項1に記載のレオロジー測定装置に
して、前記手段(e)が、最頂部の撓み回転ばねと、該
ばねにより支持された細長い縦シャフトと、前記シャフ
トの底部付近に設けられた石−ピン回転取り付け具とを
備え、撓み取り付け具と石−ピン取り付け具との間の有
効長さが、半径方向駆動要素−被駆動要素との間の隙間
が測定精度を確保するのに必要な制限値の範囲内で変化
するように制御され、前記細長いシャフトの下端とスピ
ンドルのシャフト伸長部との間に着脱可能な継手が設け
られ、前記センサ回転子が前記細長いシャフトに又は前
記シャフトの伸長部の何れかに取り付けられ、駆動要素
と被駆動要素との間の隙間より小さい程度に変化するよ
うに近接されることを特徴とするレオロジー測定装置。
2. A rheology measuring device according to claim 1, wherein the means (e) are provided near the top of the flexural rotary spring, an elongated longitudinal shaft supported by the spring, and near the bottom of the shaft. And a stone-pin rotation fixture, wherein the effective length between the flexure fixture and the stone-pin fixture ensures that the radial drive element-driven element clearance ensures measurement accuracy. And a removable joint between the lower end of the elongate shaft and the shaft extension of the spindle, the sensor rotor being mounted on the elongate shaft or at the elongate shaft. A rheology measuring device, characterized in that it is attached to one of the extension parts of the shaft and is brought into close proximity so as to change to a degree smaller than the gap between the driving element and the driven element.
【請求項3】 請求項1に記載のレオロジー測定装置に
して、前記要素の一つがカバーを有するダンパであり、
その他方の要素がスピンドルであり、前記チャンバ、ス
ピンドル及びカバーが、これら要素から伸長するそれぞ
れのシャフトの急速着脱継手を介して取り外し可能であ
ることを特徴とするレオロジー測定装置。
3. The rheology measuring device according to claim 1, wherein one of the elements is a damper having a cover,
Rheology measuring device, characterized in that the other element is a spindle, the chamber, the spindle and the cover being removable via a quick disconnect joint of the respective shafts extending from these elements.
【請求項4】 請求項3に記載のレオロジー測定装置に
して、上方及び下方下部組立体を正確に調節可能に取り
付ける急速着脱手段を更に備え、前記上方下部組立体
が、前記ばね手段及び変換器手段を備え、前記下方下部
組立体が、前記モータ手段の駆動シャフトを備え、前記
ガイド手段が、ガイド溝手段と、上方及び下方下部組立
体を前記ガイド溝手段に対して位置決めするが、前記中
央チャンバ−スピンドル下部組立体の取り外し及び挿入
のため、前記上方下部組立体が直線状に相対的に分離し
かつ閉塞動作するのを許容する別個の精密離間手段とを
備えめことを特徴とするレオロジー測定装置。
4. The rheology measuring apparatus of claim 3, further comprising quick disconnect means for accurately and adjustably mounting the upper and lower lower assemblies, wherein the upper and lower assemblies include the spring means and the transducer. Means, said lower lower assembly comprises a drive shaft of said motor means, said guide means positioning guide groove means and upper and lower lower assemblies relative to said guide groove means, said central groove Rheology, characterized in that it comprises separate precision spacing means for allowing the upper lower assembly to linearly separate and occlude for removal and insertion of the chamber-spindle lower assembly. measuring device.
【請求項5】 請求項1に記載のレオロジー測定装置に
して、略摩擦無しの撓み取り付け具が前記スピンドルに
係合することを特徴とするレオロジー測定装置。
5. The rheology measurement device of claim 1, wherein a substantially frictionless flexure mount engages the spindle.
【請求項6】 請求項1に記載のレオロジー測定装置に
して、前記撓み取り付け具が回転型であることを特徴と
するレオロジー測定装置。
6. The rheology measuring device according to claim 1, wherein the flexible attachment is a rotary type.
【請求項7】 請求項1に記載のレオロジー測定装置に
して、その作動位置からのチャンバの取り外し及び該作
動位置への挿入を妨害しない循環流体の冷却手段が前記
チャンバの周囲に配置されることを特徴とするレオロジ
ー測定装置。
7. The rheology measuring device according to claim 1, wherein cooling means for the circulating fluid is arranged around the chamber which does not interfere with the removal of the chamber from its operating position and its insertion into the operating position. Rheology measuring device characterized by.
【請求項8】 請求項1に記載のレオロジー測定装置に
して、前記装置が円錐形でかつ板型式であり、駆動要素
と被駆動要素との間の軸方向空隙を調節する手段を更に
備えることを特徴とするレオロジー測定装置。
8. The rheology measuring device according to claim 1, wherein the device is conical and plate-type, further comprising means for adjusting the axial air gap between the driving element and the driven element. Rheology measuring device characterized by.
【請求項9】 請求項8に記載のレオロジー測定装置に
して、前記軸方向空隙の調節がスピンドル又はチャンバ
を昇降させる差動ねじ機構と、例えば、円錐形及び板機
構におけるような駆動要素と被駆動要素との間の接触点
を検知する手段とを備えることを特徴とするレオロジー
測定装置。
9. The rheology measuring device according to claim 8, wherein the adjustment of the axial air gap raises and lowers the spindle or chamber and a differential screw mechanism and a drive element and a cover, such as in a conical and plate mechanism. Rheology measuring device, comprising means for detecting a contact point with the driving element.
【請求項10】 請求項9に記載のレオロジー測定装置
にして、駆動要素と被駆動要素との接触点の検出が、該
接触点にて又は該接触点の先にて、被駆動要素に作用す
る軸力の増加を検出することにより行われるような構造
及び配置であることを特徴とするレオロジー測定装置。
10. The rheology measuring device according to claim 9, wherein the detection of the contact point between the driving element and the driven element acts on the driven element at the contact point or at the tip of the contact point. A rheology measuring device having a structure and an arrangement that are performed by detecting an increase in the axial force.
【請求項11】 請求項10に記載のレオロジー測定装
置にして、作動中におけるスピンドル及び/又はチャン
バに対する軸力(通常の力)が変換器手段により測定可
能であるような構造及び配置であることを特徴としする
レオロジー測定装置。
11. Rheology measuring device according to claim 10, having a structure and arrangement such that the axial force (normal force) on the spindle and / or the chamber during operation can be measured by the transducer means. Rheology measuring device characterized by.
【請求項12】 請求項11に記載のレオロジー測定装
置にして、前記力を測定する前記変換器手段を組み合わ
せることを特徴とするレオロジー測定装置。
12. Rheology measuring device according to claim 11, characterized in that it is combined with said transducer means for measuring said force.
JP22594792A 1992-08-25 1992-08-25 Rheology measuring device Pending JPH06109612A (en)

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JP22594792A JPH06109612A (en) 1992-08-25 1992-08-25 Rheology measuring device

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015175841A (en) * 2014-03-18 2015-10-05 国立研究開発法人産業技術総合研究所 rotational viscometer

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Effective date: 20020830