NO151260B - Anordning til aa sette et vibrasjons-viskosimeters naal i vibrasjon - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår vibrasjons-viskosimetre av hårnåltype.

Der er kjent vibrasjons-viskosimetre som omfatter en "hår-nål" som strekker seg inn i fluidet som skal undersøkes, anordninger til å sette enden av nålens grener i vekslende vibrasjon, anordninger til å måle den vibrasjon som overføres til hårnålens annen gren, samt anordninger til å sammenligne påtrykt og overført vibrasjon og særlig å måle faseforskyvningen mellom dem, idet denne er funksjon av viskositeten av væsken som nålen rager ned i.

Nærmere bestemt utgjøres et viskosimeter av hårnåltype av

et vibrerende system som dannes av en U-formet nål som har variable dimensjoner,og til hvis grener der i almindelighet er sveiset myke rør som bærer den. Disse rør er i sin tur sveiset til et fundament. På dette fundament er der festet en motor som via et mekanisk system meddeler en av nålens grener (sendegren)

en sinusformig, skiftende bevegelse med bestemt frekvens.

Denne bevegelse forplanter seg langs nålen til den annen gren (mottagergren) som dermed vibrerer med samme frekvens. Er systemet ikke dempet, har bevegelsen av den annen gren samme fase og amplitude som sendegrenens. Er systemet dempet fordi det er neddykket i en væske, får bevegelsen av mottagergrenen forskjellig fase og amplitude fra sendegrenens. Oftest velger man å måle den faseforskyvning som opptrer mellom de to grener, for å ta hensyn til den dempning som innføres av viskositeten av væsken som nålen er neddykket i.

For å avføle bevegelsen av nålens to grener fester man i almindelighet på en av dem en magnet som induserer en spenning i en spole anbragt foran den. Ved hjelp av en fasemåler måler man faseforskjellen mellom hårnålens to grener og avleder derfra ved justering viskositeten av væsken som hårnålen er neddykket i.

Et slikt vibrasjons-viskosimeter kan foreligge i forskjellige utførelsesformer. Imidlertid kan der fordelaktig henvises til søkernes franske patentskrift 2.353.847, søkt 31. mai 1 976, når det gjelder den detaljerte utforming av et slikt apparat som den foreliggende oppfinnelse befatter seg med, skjønt det sier seg selv at oppfinnelsens anvendelsesområde utstrekker seg til alle former for viskosimetre med vibrerende nål.

I de nettopp omtalte apparater av hårnåltype blir den skiftende bevegelse son behøves for påvirkningen av nålens sendegren, i almindelighet realisert ut fra et visst antall mekaniske systemer som er kjent for å egne seg til å overføre en rotasjonsbevegelse til en translatorisk bevegelse.

For eksempel kan blant mekaniske systemer nevnes:

Systemer med kam, stang og fjær, systemer med stang, veiv og glidestykke i likhet med systemer som benyttes ved dampmaskiner, eller også visse systemer som omfatter en kam-trommel i forbindelse med en finger som den ende av nålen som skal settes i vibrasjon, er festet til.

I andre tilfeller skaffer man den vekslende bevegelse av sendegrenen ved direkte å gjøre bruk av et magnetfelt frembragt i en spole ved hjelp av en veksel- eller likestrøm, samt en bløttjernskjerne eller magnet som kan forskyve seg i spoleaksen.

Imidlertid harde to omtalte systemtyper ulemper som nu vil bli påpekt.

I de rent mekaniske systemer nedsetter friksjonen den samlede virkningsgrad. Eventuelle svingetapper er vanskelige å smøre, siden den nødvendige amplitude av bevegelsen er ytterst liten, og de blir raskt nedslitt, noe som minsker apparatets levetid. Forøvrig vil den slark som alltid er uunngåelig i mekaniske systemer, addere seg opp for de forskjellige bestand-deler av systemer og ende opp med å forårsake en ikke ubetydelig unøyaktighet i det oppnådde sluttresultat. Imidlertid er det ved apparater av denne art ytterst viktig at både amplituden og frekvensen av bevegelsen holder seg konstante med stor nøyaktighet.

Med de omtalte elektromagnetiske innretninger unngår man selvsagt problemene med friksjon, noe som virker som en stor for-del. Imidlertid er den amplitude av den vekslende vibrasjon som oppnås ved slike systemer,uheldigvis direkte avhengig av den mekaniske belastning som påtrykkes nålen, og dermed av den samlede treghet av det i væsken neddykkede nål system. Som påpekt tidligere, nødvendiggjør hensynet til nøyaktigheten av målingen en perfekt konstans av vibrasjonens amplitude uansett belastningen på nålen, og disse systemer har derfor likeledes egne ulemper som man ikke kan se bort fra.

Den foreliggende oppfinnelse går ut på en innretning til vibrering av nålen hos en vibrasjonsinnretning, hvormed de omtalte ulemper ved kjente systemer unngås, samtidig med at innretningen er lett å realisere og av ytterst enkel utførelse.

Innretningen er i første rekke karakterisert ved at nålens sendegren er festet til enden av en bladfjær som er svingbar om et fast punkt og støtter seg på et kulelager hvis innvendige bur beveges i rotasjon ved hjelp av en drivaksel som er eksentrisk i forhold til kulelagerets akse, samtidig som dets ytre bur sperres mot rotasjon under virkningen av en kraftig magnet som er fastgjort til bladfjæren og holder denne i stadig kontakt med ytterburet på et fast sted av dette.

Innretningen ifølge oppfinnelsen er avledet fra mekanismene innen typen med kam,stang, fjær, mens det vesentlige særtrekk består i at der som eksentrisk kam anvendes et kulelager hvorav bare det innvendige bur er bevegelig om en drivaksel som er eksentrisk i forhold til selve kulelagerets egen akse. Ytterburet, som har direkte kontakt med bladfjæren som bærer nålens sendegren, holdes sperret mot rotasjon med hensyn på sin akse og er fastholdt i forhold til bladfjæren ved at der på denne finnes en meget kraftig, permanent magnet som holder det på plass langs bladfjæren. Det omtalte kulelager utfører dermed i forhold til det omgivende rom en kombinert roterende og translatorisk bevegelse ora den eksentriske drivaksel som bevirker den vekslende bevegelse av viskosimeterets nål. For små amplituder kan denne vekslende bevegelse, som i virkeligheten skjer langs en sirkelbue, betraktes som rettlinjet.

Som ved tidligere kjente innretninger er leddstangen via en bladfjær anordnet svingbart om et fast punkt, hvorved man unngår de problemer med smøring og slitasje som melder seg i tilfelle av vanlige svingetapper.

I innretningen ifølge oppfinnelsen foreligger ikke annen friksjon enn den som foregår i kulelagre og er derfor redusert til det absolutt nødvendige minimum, siden bare lagerets innvendige bur tas med i en rotasjonsbevegelse. Ytterburet hos det samme lager ruller litt uten glidning til begge sider av sitt berørings-punkt med bladfjæren på to små herdede metallplater som permanent-magneten er innfattet i.

Slitasje og slark er likeledes redusert til et minimum, siden den eneste slark som gjenstår, er den som forekommer i det eksentriske lager.

Sluttelig kan rotasjonsmotoren som benyttes ved oppfinnelsen, være av hvilken som helst kjent type, synkron eller asynkron, men hvis den er asynkron, er det gunstig å overdimensjonere den med hensyn til effekt for at glidefriksjonen skal bli hovedsakelig konstant. Likeledes er det mulig å benytte en kontinu€>rlig, elektrisk skrittmotor, noe som muliggjør en variabel hastighet og dermed en likeledes variabel vibrasjonsfrekvens samt et mer utstrakt måleområde.

Sluttelig skal det påpekes at den innretning til påsetning av svingninger som oppfinnelsen går ut på, likedan som de tidligere kjente innretninger den kan sammenlignes med, krever at forholdet mellom stangens lengde og den nødvendige amplitude er høyest mulig, slik at det blir tillatelig å regne forskyvningen av nålens sendegren som rettlinjet.

Endelig skal det blant innretningens fordeler spesielt henvises til det forhold at den kan brukes ved meget forskjellige temperaturer uten å endre sin virkemåte påtagelig, siden varme-utvidelsene kan skje fritt og ikke kan gi opphav til noen som helst sjenerende parasittiske spenninger.

Under enhver omstendighet vil oppfinnelsen bli forstått bedre ved lesning av den følgende beskrivelse av et ikke be-grensende utførelseseksempel på vibrasjonsinnretningen, hvor der henvises til tegningn.

Fig. 1 og 2 er henholdsvis oppriss og grunnriss av innretningen ifølge oppfinnelsen.

På fig. 1 ses nålen 1 fastgjort til enden av en bladfjær 2 som kan beveges om et festepunkt 3. Bladfjæren 2 ligger i et fast punkt 4 via magneten 5 an mot ytterburet 6 hos et kulelager 10, hvis innerbur 7 kan dreie seg om lagerets aksel 8,som ligger eksentrisk i forhold til lagerets midtakse 9. Til dette formål driver en drivaksel 11 en eksentrisk kam 12 som innerburet 7 hos lageret 10 er festet til.

I samsvar med oppfinnelsen velges magneten 5 kraftig nok til å holde ytterburet 6 hos kulelageret 10 i fast anlegg i punktet 4 og fastholde det mot rotasjon om aksen 9 og i kontakt med bladfjæren 2. Til dette formål er permanent-magneten 5 ved en foretrukket utførelsesform for oppfinnelsen innfattet mellom to småplater av herdet metall som står i fast forbindelse med bladfjæren 2. Innretningens virkemåte blir dermed særlig enkel: Når drivakselen 11 er satt i rotasjon med bestemt konstant tur-tall, vil innerburet 7 hos kulelageret 10 rotere om den eksentriske akse 8, hvorved det faste ytterbur 6 blir tatt med i en praktisk talt translatorisk kretsende bevegelse i skiftende retninger, en bevegelse som i sin tur, som vist ved pilene FF', blir overført til sendegrenen av nålen 1,som dermed vibrerer i en skiftende bevegelse med samme frekvens.

Valget av motor til dreining av akselen 11 kan treffes etter de følgende synspunkter: Er motoren asynkron, bør den overdimensjoneres foråt friksjonen til stadighet skal bli den samme selv om belastningen på nålen varierer. Varierer nettfrekvensen ikke, blir omdreiningstallet da konstant»og dermed også nålens sendefrekvens.

Er motoren synkron med hysterese, eller orientert synkron med permanent magnet, blir den oppnådde rotasjon nøyaktig synkron med matespenningen fra det elektriske vekselstrømnett, og den ønskede nøyaktighet blir oppnådd uten vanskelighet.

Dreier det seg om en skrittmotor, blir omdreiningstallet bestemt ved motorens drivelektronikk, hvorved der uten vanskelighet kan holdes nøyaktig konstant hastighet. Videre kan man da lettvint nettopp ved å innvirke på denne drivelektronikk oppnå en frekvens som kan reguleres i et mer utstrakt område.

Claims (1)

1. Innretning til å sette i vibrasjon nålen hos et vibrasjons-viskosimeter hvor nålen er utformet med to grener, en sende- og en mottagergren, karakterisert ved at nålens sendegren (1) er fastgjort til enden av en bladfjær (2) som kan svinge om et fast punkt (3), og som har støt-te på et kulelager (10) hvis innerbur (7) drives i rotasjon ved hjelp av en drivaksel (11) som er eksentrisk i forhold til lagerets akse (9), mens lagerets ytterbur (6) holdes sperret mot rotasjon under virkningen av en kraftig magnet (5) som er festet til bladfjæren (2) og holder denne i stadig kontakt med ytterburet (6) i et fast punkt av dette.