KR101485372B1

KR101485372B1 - Rotational viscometer

Info

Publication number: KR101485372B1
Application number: KR1020130120955A
Authority: KR
Inventors: 이희경
Original assignee: 자인주식회사
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2015-01-26

Abstract

The present invention relates to a rotational viscometer to measure the viscosity of liquid state or semi-solid state materials. The rotational viscometer comprises a first shaft connected to a drive motor; a first disc plate integrally connected to the first shaft; a firs spiral spring adjacent to the lower part of the first disc plate and connected to the first shaft in concentric to the first shaft; a second spiral spring connected to the first spiral spring in concentric to the first spiral spring; a second shaft connected to the second spiral spring in concentric to the second spiral spring; a second disc plate adjacent to the lower part of the second spiral spring and integrally connected to the second shaft; a rotary body positioned at the lower part of the second disc plate and integrally connected to the second shaft; and a control unit for controlling the rotation of the drive motor. The rotational viscometer measures the viscosity of liquid by rotating the drive motor while the rotary body is inserted into the liquid. According to the present invention, the rotational viscometer is able to accurately measure the viscosity of liquid having a relatively low viscosity, to measure a more precise viscosity by stopping the viscosity measurement when the spring transformation for measuring the viscosity is excessive to a predetermined limit, and to prevent damage to the spring.

Description

Rotational viscometer

본 발명은 액체 상태이거나 반고체 상태인 물질의 점도를 측정하기 위한 회전 점도계에 관한 것이다.The present invention relates to a rotational viscometer for measuring the viscosity of a liquid or semi-solid material.

유체 내에는 유체가 흐를 때 유동에 저항하는 성질이 있는데, 이러한 성질을 점성(viscosity)이라고 한다. 즉, 유체가 흐르고 있을 때, 유체 내의 각 층 사이 또는 유체와 고체 사이에서 분자간의 잡아당기는 힘에 의해 서로 운동을 막으려고 하는 힘이 작용하는 데 이러한 성질이 점성이다. 이러한 점성의 크기를 점성계수 또는 점도라고 한다.There is a property in the fluid that resists the flow when the fluid flows, and this property is called the viscosity. That is, when the fluid is flowing, a force acts to prevent the mutual motion by the pulling force between the molecules in the fluid or between the fluid and the solid, and this property is viscous. The magnitude of this viscosity is called the viscosity coefficient or viscosity.

보통 유체의 점도는 온도와 압력에 따라 다른데, 액체의 경우 온도가 높아지면 점도는 감소하고 압력이 증가하면 점도는 증가한다. Usually, the viscosity of a fluid depends on temperature and pressure. In the case of a liquid, the viscosity decreases as the temperature rises and the viscosity increases as the pressure increases.

유체는 뉴턴 유체와 비뉴턴 유체로 구분할 수 있으며, 뉴턴 유체는 점성계수가 전단률 변화에 관계없이 일정한 값을 가지는 유체를 말하며, 비뉴턴 유체는 전단률에 따라 점성계수가 비선형적으로 변하는 유체를 말한다.Newtonian fluids can be classified into Newtonian fluids and non-Newtonian fluids. Newtonian fluids are fluids that have a constant value regardless of the change in shear rate. Non-Newtonian fluids have a nonlinearly changing viscosity coefficient depending on the shear rate. It says.

즉, 운동중인 유체에서 인접 부분의 유체요소가 서로 다른 속도로 흐를 때 그 인접 두 부분 사이에는 속도 구배가 발생하며 이 속도 구배는 전단 응력과 연관되어있다. 전단 응력이 속도 구배에 정비례하는 유체를 뉴턴 유체라고 하고 그렇지 않은 모든 유체를 비뉴턴 유체라 한다.That is, when a fluid element in an adjacent fluid flows at a different velocity in a moving fluid, a velocity gradient occurs between the adjacent two portions, and this velocity gradient is related to shear stress. A fluid whose shear stress is directly proportional to the velocity gradient is called a Newtonian fluid, and all other fluids are called non-Newtonian fluids.

비뉴턴 유체의 예로서 고분자 폴리머용액, 식용유, 혈액을 들 수 있는데, 이들 유체의 점도는 전단률이 낮은 영역에서는 크게 나타나고, 전단률이 큰 영역에서는 낮게 나타난다.Examples of non-Newtonian fluids are polymeric polymer solutions, edible oils, and blood. Viscosity of these fluids is high in the low shear rate region and low in the high shear rate region.

이와 같이 유체의 점도를 측정하는 기기를 점도계(viscometer)라 하며, 현재 많이 사용되는 종류는 모세관 점도계, 회전 점도계, 낙구식 점도계 등이 있다.Such a device for measuring the viscosity of a fluid is called a viscometer. Most commonly used types are a capillary viscometer, a rotational viscometer, and a fall viscometer.

이러한 점도계의 측정원리를 간단히 살펴보면 다음과 같다.The measurement principle of this viscometer is briefly as follows.

회전식 점도계는 운동중인 유체가 원통 혹은 원판에 미치는 저항력을 측정하여 유체의 점도를 측정하는 기기이다. A rotary viscometer is a device that measures the viscosity of a fluid by measuring the resistance of a moving fluid to a cylinder or a disk.

낙구식 점도계는 액체 중에서 낙하하는 구의 종말속도(terminal velocity)를 측정하여 점도를 측정하는 기기이다.A fall-type viscometer is a device that measures viscosity by measuring the terminal velocity of a falling sphere in a liquid.

모세관 점도계는 정상유동 상태인 유체의 질량유량과 압력강하량을 측정하여 포이셀(POISEUILLE) 법칙을 이용하여 점도를 측정하는 기기이다. 유체의 정상유동(steady flow) 상태란 유체의 흐름상태가 시간에 따라 변화하지 않고 일정한 상태를 유지하는 유동을 말하며, 과도유동 또는 비정상(transient flow)유동은 흐름의 상태가 시간에 따라 변화하는 유체의 유동상태를 말한다.The capillary viscometer measures the mass flow rate and pressure drop of a fluid under steady flow conditions and measures the viscosity using the POISEUILLE law. The steady flow state of a fluid means that the flow state of the fluid does not change with time but remains constant. Transient flow or transient flow is a state in which the state of the flow changes with time .

회전 점도계 중에 대표적인 적으로 액체 중에 회전체를 회전시켜 액체의 저항에 의해 생기는 토크(torque)로부터 액체의 점도를 측정하는 장치가 있다. As a representative example of a rotational viscometer, there is an apparatus for measuring the viscosity of a liquid from a torque generated by a resistance of a liquid by rotating a rotating body in a liquid.

예를 들어, 스프링에 원통을 매달고, 원통을 액체에 넣은 상태에서 스프링과 연결된 모터를 회전시키면, 액체의 저항에 의해 스프링에 비틀림 토크가 발생한다. 이러한 비틀림 토크로부터 액체의 점도를 계산하여 아날로그 또는 디지털 방식으로 표시한다. For example, when a cylinder is hung from a spring and a cylinder is connected to a liquid and the motor connected to the spring is rotated, a torsional torque is generated in the spring by the resistance of the liquid. From this torsional torque, the viscosity of the liquid is calculated and displayed in an analog or digital manner.

이러한 방식의 회전 점도계는 토크에 의해 발생되는 스프링의 비틀림량으로부터 점도를 측정하므로, 스프링의 비틀림량을 정밀하게 측정하면서도 점도가 낮은 액체의 경우 토크가 작아서 스프링의 비틀림량이 적으므로, 이러한 비틀림량이 적은 액체의 점도도 정밀하게 측정할 수 있는 회전 점도계가 요구된다. Since the rotational viscometer of this type measures the viscosity from the amount of torsion of the spring generated by the torque, the amount of twisting of the spring is small because the torque is small and the torque is small in the case of the liquid having low viscosity, A rotational viscometer capable of precisely measuring the viscosity of liquid is also required.

대한민국 특허 출원 제10-2002-0004086호Korean Patent Application No. 10-2002-0004086

따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 점도가 비교적 낮은 액체의 점도도 정밀하게 측정할 수 있는 회전 점도계를 제공하고자 함에 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a rotational viscometer capable of precisely measuring the viscosity of a liquid having a relatively low viscosity.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 회전 점도계는 구동 모터와 연결된 제1 축; 상기 제1 축과 일체로 연결된 제1 원판; 상기 제1 원판의 하부에 인접하여 상기 제1 축과 동심으로 상기 제1 축에 연결된 제1 나선 스프링; 상기 제1 나선 스프링과 동심으로 상기 제1 나선 스프링에 직렬로 연결된 제2 나선 스프링; 상기 제2 나선 스프링과 동심으로 상기 제2 나선 스프링에 연결된 제2 축; 상기 제2 나선 스프링의 하부에 인접하여 상기 제2 축과 일체로 연결된 제2 원판; 상기 제2 원판의 하부에 위치되고 상기 제2 축과 일체로 연결된 회전체; 상기 구동모터의 회전 등을 제어하는 제어부; 를 포함하고, 상기 회전체를 액체 내에 넣은 상태에서 상기 구동모터 회전시켜 액체의 점도를 측정하도록 구성된 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a rotational viscometer including: a first shaft connected to a driving motor; A first original plate integrally connected to the first axis; A first spiral spring adjacent to a lower portion of said first disk and connected to said first axis concentrically with said first axis; A second helical spring connected in series with the first helical spring concentrically with the first helical spring; A second shaft connected to the second helical spring concentrically with the second helical spring; A second original plate integrally connected to the second shaft adjacent to a lower portion of the second helical spring; A rotating body positioned below the second disk and integrally connected to the second shaft; A control unit for controlling rotation of the driving motor; And the viscosity of the liquid is measured by rotating the driving motor while the rotating body is placed in the liquid.

또한, 상기 제1 원판에서 하향으로 돌출되고 상기 제1 나선 스프링의 회전 반경의 외부에 위치되는 제1 판형부; 상기 제2 원판에서 상향으로 돌출되고 상기 제2 나선 스프링의 회전 반경의 외부에 위치되는 제2 판형부; 를 포함하고, 상기 제1 판형부가 상기 제2 판형부에 대해 소정 각도만큼 상대 회전하면 상기 제1 판형부와 상기 제2 판형부가 서로 접촉되어 상기 제1 원판과 상기 제2 원판의 회전이 제한되도록 구성된다.A first plate-like portion protruding downward from the first original plate and positioned outside a radius of rotation of the first helical spring; A second plate-shaped portion protruding upward from the second original plate and positioned outside a rotation radius of the second helical spring; Wherein when the first plate portion relatively rotates by a predetermined angle with respect to the second plate portion, the first plate portion and the second plate portion come into contact with each other so that rotation of the first original plate and the second original plate is restricted .

또한, 상기 제1 판형부와 상기 제2 판형부의 접촉을 감지하는 센서; 를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 판형부와 상기 제2 판형부의 접촉이 감지되면 상기 구동 모터가 정지하도록 제어한다.A sensor for detecting contact between the first plate portion and the second plate portion; And the controller controls the driving motor to stop when the contact between the first plate portion and the second plate portion is sensed.

또한, 상기 제1 원판과 상기 제2 원판의 상대 회전의 각도차를 감지하는 감지수단; 을 더 포함하고, 상기 제1 원판과 상기 제2 원판의 상대 회전의 각도차로부터 유체의 점도를 계산한다. A sensing means for sensing an angle difference between relative rotation of the first original plate and the second original plate; And the viscosity of the fluid is calculated from the angle difference of the relative rotation of the first original plate and the second original plate.

또한, 상기 감지수단은, 상기 제1 원판에 형성된 제1 홈의 회전을 감지하는 제1 감지수단; 상기 제2 원판에 형성된 제2 홈의 회전을 감지하는 제2 감지수단; 을 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 감지수단이 상기 제1 홈을 검출한 시간과, 상기 제2 감지수단이 상기 제2 홈을 검출한 시간의 차이로부터 상기 상대 회전의 각도차를 계산한다. The sensing means may include: first sensing means for sensing rotation of a first groove formed in the first disk; Second sensing means for sensing rotation of a second groove formed in the second original plate; Wherein the control unit calculates an angle difference of the relative rotation from a difference between a time when the first sensing unit detects the first groove and a time when the second sensing unit detects the second groove.

본 발명에 따르면, 점도가 비교적 낮은 액체의 점도도 정밀하게 측정할 수 있고, 점도를 측정하기 위한 스프링의 변형이 소정 한계를 벗어나는 경우 점도 측정을 중지하여 더욱 정밀한 점도 측정이 가능함과 동시에 스프링의 손상을 방지할 수 있는 회전 점도계를 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to precisely measure the viscosity of a liquid having a comparatively low viscosity, and when the deformation of the spring for measuring the viscosity deviates from a predetermined limit, the viscosity measurement is stopped to enable more precise measurement of viscosity, Can be prevented.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회전 점도계의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 회전 점도계의 주요부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 회전 점도계에서 액체의 점도를 측정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는 도 1의 회전 점도계에서 제1 판형부와 제2 판형부가 접촉된 실시예를 도시하는 도면이다. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a rotational viscometer according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a diagram showing the configuration of the main part of the rotational viscometer of Fig. 1;
Figs. 3A and 3B are diagrams for explaining a method of measuring the viscosity of liquid in the rotational viscometer of Fig. 1; Fig.
FIG. 4 is a view showing an embodiment in which the first plate portion and the second plate portion are in contact with each other in the rotational viscometer of FIG. 1;

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements throughout. The same reference numerals in the drawings denote like elements throughout the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회전 점도계의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다. 도 2는 도 1의 회전 점도계의 주요부의 구성을 도시하는 도면이다. 도 3a 및 도 3b는 도 1의 회전 점도계에서 액체의 점도를 측정하는 방법을 설명하는 도면이다. 도 4는 도 1의 회전 점도계에서 제1 판형부와 제2 판형부가 접촉된 실시예를 도시하는 도면이다. 각각의 도면에서, 설명의 명확화를 위해 일부 구성요소는 생략될 수 있다. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a rotational viscometer according to an embodiment of the present invention. Fig. 2 is a diagram showing the configuration of the main part of the rotational viscometer of Fig. 1; Figs. 3A and 3B are diagrams for explaining a method of measuring the viscosity of liquid in the rotational viscometer of Fig. 1; Fig. FIG. 4 is a view showing an embodiment in which the first plate portion and the second plate portion are in contact with each other in the rotational viscometer of FIG. 1; In the drawings, some components may be omitted for clarity of explanation.

본 발명의 회전 점도계(100)는 하우징(110), 구동 모터(120), 제1 축(130), 제1 원판(140), 제1 나선 스프링(150), 제2 나선 스프링(160), 제2 축(170), 제2 원판(180), 회전체(188), 제어부(190)를 포함한다. The rotational viscometer 100 of the present invention includes a housing 110, a driving motor 120, a first shaft 130, a first disk 140, a first helical spring 150, a second helical spring 160, A second shaft 170, a second original plate 180, a rotating body 188, and a control unit 190.

하우징(110)은 내부에 여러 부품들을 수납하면서, 하부가 개방된 원통형으로 형성될 수 있다. The housing 110 may be formed in a cylindrical shape with its bottom opened while housing various components therein.

구동 모터(120)는 회전체(188)와 연결된 제1 축(130)을 회전시키기 위한 구동력을 제공한다. 감속기(125)는 구동 모터(120)와 연결되어, 구동 모터(120)의 속도를 감속하여 제1 축(130)에 전달한다. The driving motor 120 provides a driving force for rotating the first shaft 130 connected to the rotating body 188. The speed reducer 125 is connected to the driving motor 120 so that the speed of the driving motor 120 is reduced and transmitted to the first shaft 130.

제1 축(130)은 구동 모터(120)와 연결되어, 구동 모터(120)가 회전함에 따라 함께 회전한다. 제1 축(130)은 구동 모터(120)의 구동력을 제1 나선 스프링(150)으로 전달한다. The first shaft 130 is connected to the driving motor 120 and rotates together as the driving motor 120 rotates. The first shaft 130 transfers the driving force of the driving motor 120 to the first spiral spring 150.

제1 원판(140)은 제1 축(130)과 일체로 연결되어, 제1 축(130)이 회전함에 따라 함께 회전된다. 제1 원판(140)은 외주부에 홈(141)이 형성될 수 있다. The first disk 140 is integrally connected to the first shaft 130 and rotates together as the first shaft 130 rotates. The first circular plate 140 may have a groove 141 formed in the outer peripheral portion thereof.

제1 나선 스프링(150)은 제1 원판(140)의 하부에 인접하여 위치되고 제1 축(130)과 동심으로 제1 축(130)에 연결된다. 제1 나선 스프링(150)은 제1 축(130)을 중심으로 원반 형태로 연장될 수 있다. The first spiral spring 150 is positioned adjacent to the lower portion of the first circular plate 140 and is connected to the first axis 130 concentrically with the first axis 130. The first helical spring 150 may extend in the form of a disc about the first axis 130.

제2 나선 스프링(160)은 제1 나선 스프링(150)과 동심으로 제1 나선 스프링(150)에 직렬로 연결된다. The second helical spring 160 is connected in series with the first helical spring 150 concentrically with the first helical spring 150.

제2 축(170)은 제2 나선 스프링(160)과 동심으로 제2 나선 스프링(160)에 연결된다. 제2 나선 스프링(160)은 제2 축(170)을 중심으로 원반 형태로 연장될 수 있다. The second shaft 170 is connected to the second helical spring 160 concentrically with the second helical spring 160. The second helical spring 160 may extend in a disc shape about the second axis 170.

제2 원판(180)은 제2 나선 스프링(160)의 하부에 인접하여 제2 축(170)과 일체로 연결어, 제2 축(170)이 회전함에 따라 함께 회전된다. 제2 원판(180)은 외주부에 홈(181)이 형성될 수 있다. The second circular plate 180 is integrally connected to the second shaft 170 adjacent to the lower portion of the second spiral spring 160 and is rotated together as the second shaft 170 rotates. The second circular plate 180 may have a groove 181 formed in its outer periphery.

회전체(188)는 제2 원판(180)의 하부에 위치되어 제2 축(170)과 일체로 연결된다. The rotating body 188 is positioned below the second disk 180 and is integrally connected to the second shaft 170.

제어부(190)는 구동 모터(120)의 회전을 제어하고, 센서로부터 신호를 받거나 다른 부품들의 작동을 제어할 수 있다. The control unit 190 can control the rotation of the drive motor 120, receive signals from the sensors, or control the operation of other components.

상기 회전 점도계(100)는 회전체(188)를 점도를 측정하고자 하는 액체 내에 넣은 상태에서 구동 모터(120)를 회전시켜 액체의 점도를 측정하도록 구성된다. The rotational viscometer 100 is configured to measure the viscosity of the liquid by rotating the driving motor 120 while the rotational body 188 is placed in the liquid to be measured.

구동 모터(120)가 회전하면, 구동 모터(120)의 회전력은 차례로 제1 축(130), 제1 나선 스프링(150), 제2 나선 스프링(160), 제2 축(170), 회전체(188)로 전달되어 회전체(188)가 회전하게 된다. When the driving motor 120 rotates, the rotational force of the driving motor 120 is sequentially transmitted to the first shaft 130, the first helical spring 150, the second helical spring 160, the second shaft 170, (188) to rotate the rotating body (188).

액체 내에서 회전체(188)는 회전하는 동안 점도를 갖는 액체로부터 저항을 받게 되고, 이러한 저항은 제1 나선 스프링(150) 및 제2 나선 스프링(160)에 비틀림 토크를 형성한다. 이러한 비틀림 토크는 제1 축(130)의 회전방향과 반대 방향으로 작용하므로, 제1 나선 스프링(150) 및 제2 나선 스프링(160)은 제1 축(130)의 회전방향과 반대 방향으로 탄성 변형된다. In the liquid, the rotating body 188 is subjected to resistance from the liquid having viscosity during rotation, and this resistance forms a torsional torque on the first helical spring 150 and the second helical spring 160. The first spiral spring 150 and the second spiral spring 160 are elastically deformed in a direction opposite to the rotation direction of the first shaft 130, .

그에 따라, 제1 축(130)과 제2 축(170) 사이에는 상대 회전이 발생한다. 따라서, 제1 축(130)에 일체로 연결된 제1 원판(140)은 제2 축(170)에 일체로 연결된 제2 원판(180)에 대해 상대 회전되어 상대 회전의 각도차가 발생한다. 이러한 상대 회전의 각도차는 액체의 점도가 높을수록 커지고, 액체의 점도가 낮을수록 작아지게 된다. Accordingly, a relative rotation is generated between the first shaft 130 and the second shaft 170. Accordingly, the first disc 140 integrally connected to the first shaft 130 is relatively rotated with respect to the second disc 180 integrally connected to the second shaft 170, so that an angle difference of the relative rotation is generated. The angle difference of the relative rotation becomes larger as the viscosity of the liquid becomes higher, and becomes smaller as the viscosity of the liquid becomes lower.

이와 같이, 본 발명의 회전 점도계(100)에서는 제1 원판(140)과 제2 원판(140)에 발생하는 상대 회전의 각도차로부터 액체의 점도를 계산한다. 이러한 상대 회전의 각도차로부터 회전체(188)에 발생하는 비틀림 토크를 계산할 수 있고, 이러한 비틀림 토크로부터 액체를 점도를 계산할 수 있다. 비틀림 토크로부터 액체를 점도를 계산하는 방법은 기술분야에 잘 알려져 있으므로, 본 명세서에서는 생략하기로 한다. Thus, in the rotational viscometer 100 of the present invention, the viscosity of the liquid is calculated from the angle difference of the relative rotation generated in the first disk 140 and the second disk 140. From this angular difference of the relative rotation, the torsional torque generated in the rotating body 188 can be calculated, and the viscosity of the liquid can be calculated from this torsional torque. Methods for calculating the viscosity of a liquid from a torsional torque are well known in the art and will be omitted here.

이하에서는 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하여, 제1 원판(140)과 제2 원판(140)에 발생하는 상대 회전의 각도차를 측정하는 방법을 설명하기로 한다. 본 발명의 회전 점도계(100)에는 제1 원판(140)과 제2 원판(140)에 발생하는 상대 회전의 각도차를 감지하는 감지수단이 제공된다. Hereinafter, a method of measuring the angular difference of the relative rotation generated in the first circular plate 140 and the second circular plate 140 will be described with reference to FIGS. 2, 3A, and 3B. The rotational viscometer 100 of the present invention is provided with sensing means for sensing an angle difference between relative rotations occurring in the first circular plate 140 and the second circular plate 140.

제1 원판(140)의 외주부에는 홈(또는 제1 홈)(141)이 형성될 수 있다. 구동 모터(120)의 회전에 따라 제1 원판(140)의 단부는 "ㄷ"자 형태로 일 측이 개방된 제1 센서 보유부(145)의 상측 연장부(145a)와 하측 연장부(145b) 사이를 통과하게 된다. 상측 연장부(145a)와 하측 연장부(145b)에는 광센서(146)가 위치될 수 있다. 광센서(146)는 발광부와 수광부로 구성되어, 발광부에서 발광된 빛이 수광부에서 감지되도록 구성될 수 있다. 광센서(또는 제1 감지수단)(146)는 제1 원판(140)에 형성된 홈(141)의 회전(또는 위치)을 감지한다. 광센서(146)는 동일한 기능을 하는 다른 센서로 대체될 수 있다. A groove (or a first groove) 141 may be formed in the outer peripheral portion of the first circular plate 140. The end of the first disk 140 is rotated in the direction of the rotation of the driving motor 120 so that the upper and lower extended portions 145a and 145b of the first sensor holding portion 145, . The optical sensor 146 may be positioned on the upper extension 145a and the lower extension 145b. The optical sensor 146 may include a light emitting portion and a light receiving portion, and light emitted from the light emitting portion may be detected by the light receiving portion. The optical sensor (or first sensing means) 146 senses the rotation (or position) of the groove 141 formed in the first original plate 140. The optical sensor 146 may be replaced with another sensor having the same function.

제1 원판(140)의 회전에 따라, 홈(141) 부분이 상측 연장부(145a)와 하측 연장부(145b)에 위치된 광센서(146)를 통과할 때는 발광부에서 발광된 빛이 홈(141) 부분을 지나 수광부에서 감지되지만, 제1 원판(140)의 다른 부분이 광센서(146)를 통과할 때는 발광부에서 발광된 빛이 제1 원판(140)의 단부에 의해 차단되어 수광부에서 감지되지 않게 된다. When the groove 141 passes through the optical sensor 146 located at the upper and lower extended portions 145a and 145b as the first circular plate 140 rotates, The light emitted from the light emitting part is blocked by the end of the first original plate 140 when the other part of the first original plate 140 passes through the optical sensor 146, As shown in FIG.

마찬가지로, 제2 원판(180)의 외주부에도 홈(또는 제2 홈)(181)이 형성될 수 있다. 구동 모터(120)의 회전에 따라 제2 원판(180)의 단부는 "ㄷ"자 형태로 일 측이 개방된 제2 센서 보유부(185)의 상측 연장부(185a)와 하측 연장부(185b) 사이를 통과하게 된다. 상측 연장부(185a)와 하측 연장부(185b)에는 광센서(186)가 위치될 수 있다. 광센서(186)는 발광부와 수광부로 구성되어, 발광부에서 발광된 빛이 수광부에서 감지되도록 구성될 수 있다. 광센서(또는 제2 감지수단)(186)는 제2 원판(180)에 형성된 홈(181)의 회전(또는 위치)을 감지한다. 광센서(186)는 동일한 기능을 하는 다른 센서로 대체될 수 있다. Similarly, a groove (or a second groove) 181 may be formed in the outer peripheral portion of the second original plate 180. The end of the second disk 180 is rotated in the direction of the rotation of the driving motor 120 so that the upper and lower extended portions 185a and 185b of the second sensor holding portion 185, . A light sensor 186 may be positioned on the upper extension 185a and the lower extension 185b. The light sensor 186 may include a light emitting portion and a light receiving portion, and the light emitted from the light emitting portion may be detected by the light receiving portion. The light sensor (or second sensing means) 186 senses the rotation (or position) of the groove 181 formed in the second original plate 180. The optical sensor 186 may be replaced by another sensor having the same function.

제2 원판(180)의 회전에 따라, 홈(181) 부분이 상측 연장부(185a)와 하측 연장부(185b)에 위치된 광센서(186)를 통과할 때는 발광부에서 발광된 빛이 홈(181) 부분을 지나 수광부에서 감지되지만, 제2 원판(180)의 다른 부분이 광센서(186)를 통과할 때는 발광부에서 발광된 빛이 제2 원판(180)의 단부에 의해 차단되어 수광부에서 감지되지 않게 된다. When the groove 181 portion passes through the optical sensor 186 located at the upper extension portion 185a and the lower extension portion 185b along with the rotation of the second original plate 180, The light emitted from the light emitting portion is blocked by the end portion of the second original plate 180 when the other portion of the second original plate 180 passes through the light sensor 186, As shown in FIG.

구동 모터(120)가 회전하기 전의 처음 상태에서, 제1 원판(140)의 홈(141) 부분과 제2 원판(180)의 홈 부분(181)은 수직 방향으로 동일한 투영 위치에 놓이게 된다. The groove 141 portion of the first original plate 140 and the groove portion 181 of the second original plate 180 are placed at the same projection position in the vertical direction in the initial state before the drive motor 120 rotates.

도 3a와 같이, 액체의 점도를 측정하기 위해 회전체(188)를 액체(10) 내에 넣은 상태에서 구동 모터(120)를 회전시키면, 액체(10)의 저항에 의해 제1 나선 스프링(150)과 제2 나선 스프링(160)은 비틀림 변형을 받게 되어 제1 원판(140)과 제2 원판(180) 사이에는 상대 회전이 발생된다. 즉, 제1 축(130)과 연결된 제1 원판(140)에 비해 액체의 저항을 받는 회전체(188)와 연결된 제2 원판(180)은 비틀림 토크에 의해 소정의 각도만큼 회전의 반대방향으로 비틀린 상태에서 회전을 하게 된다. 3A, when the driving motor 120 is rotated while the rotating body 188 is placed in the liquid 10 to measure the viscosity of the liquid, the first spiral spring 150 is rotated by the resistance of the liquid 10, The second spiral spring 160 and the second spiral spring 160 are twisted to generate a relative rotation between the first circular plate 140 and the second circular plate 180. That is, the second circular plate 180 connected to the rotating body 188, which receives resistance of the liquid compared to the first circular plate 140 connected to the first shaft 130, is rotated in a direction opposite to the rotation by a predetermined angle And is rotated in a twisted state.

따라서, 제1 원판(140)의 홈(141) 부분이 제1 센서 보유부(145)의 상측 연장부(145a)와 하측 연장부(145b) 사이를 통과하여 광센서(146)에 의해 감지될 때, 제2 원판(180)의 홈(181) 부분은 제2 센서 보유부(185)의 상측 연장부(185a)와 하측 연장부(185b) 사이를 통과하기 전의 상태가 된다. The groove 141 of the first original plate 140 passes between the upper extended portion 145a and the lower extended portion 145b of the first sensor holding portion 145 and is detected by the optical sensor 146 The portion of the groove 181 of the second disk 180 is in a state before it passes between the upper extending portion 185a and the lower extended portion 185b of the second sensor holding portion 185. [

도 3b를 참조하면, 제1 원판(140)의 홈(141) 부분이 제1 센서 보유부(145)의 상측 연장부(145a)와 하측 연장부(145b) 사이를 통과한 뒤, 시간차를 두고 제2 원판(180)의 홈(181) 부분은 제2 센서 보유부(185)의 상측 연장부(185a)와 하측 연장부(185b) 사이를 통과하게 된다. 3B, after the groove 141 of the first disk 140 passes between the upper extension 145a and the lower extension 145b of the first sensor holder 145, The groove 181 portion of the second original plate 180 passes between the upper extending portion 185a and the lower extended portion 185b of the second sensor holding portion 185. [

제1 원판(140)의 홈(141) 부분이 제1 센서 보유부(145)의 광센서(146)를 통과한 시간과 제2 원판(180)의 홈(181) 부분이 제2 센서 보유부(185)의 광센서(186)를 통과한 시간의 차이를 측정하면, 제1 원판(140)과 제2 원판(140)에 발생하는 상대 회전의 각도차를 알 수 있다. The time when the groove 141 of the first original plate 140 has passed through the photosensor 146 of the first sensor holding portion 145 and the time when the groove 181 portion of the second original plate 180 is held by the second sensor holding portion 145, The difference between the angles of the relative rotations generated in the first circular plate 140 and the second circular plate 140 can be determined by measuring the difference in time passed through the optical sensor 186 of the first circular plate 185.

제어부(190)는 광센서(146)가 제1 홈(141)을 검출한 시간과, 광센서(186)가 제2 홈(181)을 검출한 시간의 차이로부터 상대 회전의 각도차를 계산한다. 이러한 상대회전의 각도차로부터 액체의 저항에 의한 비틀림 토크를 계산하게 되고, 이로부터 액체의 점도를 계산한다. 이러한 계산은 기술 분야에 잘 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. The control unit 190 calculates the angle difference of the relative rotation from the difference between the time when the photosensor 146 detected the first groove 141 and the time when the photosensor 186 detected the second groove 181 . From the angle difference of the relative rotation, the torsional torque due to the resistance of the liquid is calculated, and the viscosity of the liquid is calculated therefrom. These calculations are well known in the technical field and therefore detailed description will be omitted.

액체의 점도를 측정할 때, 제1 원판(140)과 제2 원판(140) 사이에는 상대 회전이 발생되고, 이러한 상대회전의 각도차가 제1 나선 스프링(150)과 제2 나선 스프링(180)의 탄성 한계를 벗어나면 액체의 점도를 정밀하게 측정하기 어렵다. A relative rotation is generated between the first circular plate 140 and the second circular plate 140 and the angle difference between the first circular plate 140 and the second circular plate 140 is smaller than the angle between the first spiral spring 150 and the second circular spiral spring 180, It is difficult to precisely measure the viscosity of the liquid.

따라서, 본 발명에서는 제1 원판(140)과 제2 원판(140)의 상대 회전의 각도차가 소정의 한계를 벗어나면, 이를 감지하여 액체의 점도 측정을 중지하기 위한 구성이 제공된다. Accordingly, in the present invention, when the angle difference between the first disk 140 and the second disk 140 is greater than a predetermined limit, a configuration for sensing the viscosity and stopping the viscosity measurement of the liquid is provided.

도 2 및 도 4를 참조하면, 제1 원판(140)에는 제1 판형부(142)가 제공된다. 제1 판형부(142)는 예를 들어, 강성을 가지면서 어느 정도 탄성을 갖는 금속, 플라스틱 등으로 제작될 수 있다. 제1 판형부(142)는 제1 원판(140)에서 하향으로 돌출되고 제1 나선 스프링(150)의 회전 반경의 외부에 위치된다. Referring to FIGS. 2 and 4, the first circular plate 140 is provided with a first plate portion 142. The first plate portion 142 can be made of, for example, a metal, plastic or the like having a certain degree of elasticity while having rigidity. The first plate portion 142 protrudes downward from the first circular plate 140 and is located outside the rotation radius of the first helical spring 150.

마찬가지로, 제2 원판(180)에는 제2 판형부(182)가 제공된다. 제2 판형부(182)는 제1 판형부(142)와 동일한 재질로 제작될 수 있다. 제2 판형부(182)는 제2 원판(180)에서 상향으로 돌출되고 제2 나선 스프링(180)의 회전 반경의 외부에 위치된다. 제1 판형부(142)와 제2 판형부(182)는 소정의 각도차를 두고 회전 중심으로부터 동일한 거리만큼 이격되어 위치된다. 제1 판형부(142)와 제2 판형부(182)의 각도차는 본 발명의 회전 점도계(100)를 이용하여 액체의 정밀한 점도 측정이 가능한 범위에서 제1 원판(140)과 제2 원판(180)의 상대 회전을 허용하도록 미리 설정될 수 있다. Likewise, the second original plate 180 is provided with the second plate portion 182. The second plate portion 182 may be made of the same material as the first plate portion 142. The second plate portion 182 protrudes upward from the second original plate 180 and is positioned outside the turning radius of the second helical spring 180. The first plate portion 142 and the second plate portion 182 are spaced apart from each other by the same distance from the center of rotation at a predetermined angle difference. The angular difference between the first plate portion 142 and the second plate portion 182 can be measured by using the rotational viscometer 100 of the present invention so that the first disk 140 and the second disk 180 To allow for a relative rotation of the rotor (not shown).

제1 판형부(142)가 제2 판형부(182)에 대해 소정 각도만큼 상대 회전하면 제1 판형부(142)와 제2 판형부(182)가 서로 접촉될 수 있다. 이 경우, 제1 판형부(142)와 제2 판형부(182)의 접촉 저항에 의해 제1 원판(140)은 제2 원판(180)에 대한 더 이상의 상대 회전이 제한된다. 그에 따라, 제1 나선 스프링(150)과 제2 나선 스프링(160)이 탄성 한계를 벗어나서 비틀림 변형을 받는 것이 방지된다. The first plate portion 142 and the second plate portion 182 may contact each other when the first plate portion 142 rotates relative to the second plate portion 182 by a predetermined angle. In this case, due to the contact resistance between the first plate portion 142 and the second plate portion 182, the first original plate 140 is restricted from further relative rotation with respect to the second original plate 180. Accordingly, the first spiral spring 150 and the second spiral spring 160 are prevented from being subjected to the torsional deformation due to the deviation from the elastic limit.

제1 판형부(142)와 제2 판형부(182)에는 각각 접촉을 감지하는 센서(142a, 182a)가 제공될 수 있다. 제어부(190)는 제1 판형부(142)와 제2 판형부(182)의 접촉이 감지되면 구동 모터(120)가 정지하도록 제어한다. 이는 제1 판형부(142)와 제2 판형부(182)의 접촉이 감지될 경우, 제1 원판(140)과 제2 원판(180)의 상대 회전이 한계를 벗어나서 액체의 정밀한 점도 측정이 어려우므로 구동 모터(120)를 정지시켜 점도 측정을 중지하도록 하기 위함이다. 이 경우, 점도의 측정 범위가 다른 회전 점도계를 이용하여 액체의 점도를 측정할 수 있다. The first plate portion 142 and the second plate portion 182 may be provided with sensors 142a and 182a for detecting contact, respectively. The controller 190 controls the driving motor 120 to stop when the contact between the first plate portion 142 and the second plate portion 182 is sensed. This is because when the contact between the first plate portion 142 and the second plate portion 182 is sensed, the relative rotation of the first plate 140 and the second plate 180 is out of the limit and it is difficult to accurately measure the viscosity of the liquid The driving motor 120 is stopped to stop the viscosity measurement. In this case, the viscosity of the liquid can be measured using a rotational viscometer having a different measurement range of the viscosity.

상술한 바와 같은, 본 발명의 회전 점도계(100)에서는 액체의 저항에 의해 비틀림 토크를 받아 변형되도록 구성된 제1 나선 스프링(150)과 제2 나선 스프링(160)이 제공된다. 제1 나선 스프링(150)과 제2 나선 스프링(160)은 직렬로 연결된다. 스프링이 직렬로 연결될 경우, 전체 스프링 상수는 줄어드므로, 동일한 비틀림 토크가 가해질 때 전체 스프링의 변형량은 더욱 커지게 된다. 따라서, 액체의 점도가 낮은 경우에도 충분한 큰 스프링의 변형량을 얻을 수 있어서, 점도가 낮은 액체의 정밀한 점도 측정이 가능하게 된다. As described above, in the rotational viscometer 100 of the present invention, the first helical spring 150 and the second helical spring 160 configured to receive a torsional torque due to the resistance of the liquid are provided. The first helical spring 150 and the second helical spring 160 are connected in series. When the springs are connected in series, the total spring constant is reduced, so that when the same torsional torque is applied, the deformation amount of the entire spring becomes larger. Therefore, even when the viscosity of the liquid is low, a sufficiently large deformation amount of the spring can be obtained, and accurate viscosity measurement of the liquid having a low viscosity becomes possible.

또한, 스프링의 변형량이 소정 한계를 벗어날 경우, 액체의 정밀한 점도 측정이 불가능하게 되므로, 이 경우 스프링 상수가 더 큰 회전 점도계로 측정할 필요가 있다. 본 발명에서는, 제1 원판(140)과 제2 원판(180)의 상대 회전을 소정의 범위에서 제한하기 위해 제1 판형부(142)와 제2 판형부(182)가 제공되어, 제1 나선 스프링(150)과 제2 나선 스프링(160)의 변형량이 소정 한계를 벗어날 경우, 이를 감지하여 액체의 점도 측정을 중지할 수 있고 제1 나선 스프링(150)과 제2 나선 스프링(160)의 소성 변형에 의해 회전 점도계(100)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.Further, when the amount of deformation of the spring exceeds the predetermined limit, accurate measurement of the viscosity of the liquid becomes impossible, and in this case, it is necessary to measure with a rotational viscometer having a larger spring constant. In the present invention, the first plate portion 142 and the second plate portion 182 are provided to limit the relative rotation of the first disk 140 and the second disk 180 within a predetermined range, When the amount of deformation of the spring 150 and the second helical spring 160 exceeds a predetermined limit, the viscosity of the liquid can be stopped by detecting the deformation amount of the spring 150 and the second helical spring 160, and the plasticity of the first helical spring 150 and the second helical spring 160 It is possible to prevent the rotational viscometer 100 from being damaged by the deformation.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention will be.

100 : 회전 점도계
110 : 하우징
120 : 구동 모터
125 : 감속기
130 : 제1 축
140 : 제1 원판
141 : 제1 홈
142 : 제1 판형부
145 : 제1 센서 보유부
146 : 광센서
150 : 제1 나선 스프링
160 : 제2 나선 스프링
170 : 제2 축
180 : 제2 원판
181 : 제1 홈
182 : 제1 판형부
185 : 제1 센서 보유부
186 : 광센서
188 : 회전체
190 : 제어부100: rotational viscometer
110: Housing
120: drive motor
125: Reducer
130: 1st axis
140: First disc
141: first home
142: first plate portion
145: First sensor holding unit
146: Light sensor
150: 1st helical spring
160: 2nd helical spring
170: 2nd axis
180: second original plate
181: First home
182: first plate portion
185: first sensor holding unit
186: Light sensor
188: rotating body
190:

Claims

In the rotational viscometer,
A first shaft connected to the drive motor;
A first original plate integrally connected to the first axis;
A first spiral spring adjacent to a lower portion of said first disk and connected to said first axis concentrically with said first axis;
A second helical spring connected in series with the first helical spring concentrically with the first helical spring;
A second shaft connected to the second helical spring concentrically with the second helical spring;
A second original plate integrally connected to the second shaft adjacent to a lower portion of the second helical spring;
A rotating body positioned below the second disk and integrally connected to the second shaft;
A control unit for controlling rotation of the driving motor;
Lt; / RTI >
And the viscosity of the liquid is measured by rotating the driving motor while the rotating body is placed in the liquid.

The method according to claim 1,
A first plate-shaped portion protruding downward from the first original plate and positioned outside a rotation radius of the first helical spring;
A second plate-shaped portion protruding upward from the second original plate and positioned outside a rotation radius of the second helical spring;
Lt; / RTI >
Wherein the first plate portion and the second plate portion are in contact with each other so that the rotation of the first original plate and the second original plate is restricted when the first plate portion relatively rotates by a predetermined angle with respect to the second plate portion.

3. The method of claim 2,
A sensor for detecting contact between the first plate portion and the second plate portion;
Further comprising:
Wherein the controller controls the driving motor to stop when a contact between the first plate portion and the second plate portion is sensed.

The method of claim 3,
Sensing means for sensing an angle difference between relative rotation of the first original plate and the second original plate;
Further comprising:
A rotational viscometer for calculating the viscosity of the fluid from the angular difference of the relative rotation of the first original plate and the second original plate.

5. The method of claim 4,
Wherein the sensing means comprises:
First sensing means for sensing rotation of a first groove formed in the first disk;
Second sensing means for sensing rotation of a second groove formed in the second original plate;
/ RTI >
Wherein the control unit calculates an angle difference of the relative rotation from a difference between a time when the first sensing unit detects the first groove and a time when the second sensing unit detects the second groove.