RU2814425C1

RU2814425C1 - Rotary viscometer

Info

Publication number: RU2814425C1
Application number: RU2023112334A
Authority: RU
Inventors: Илья Петрович Кондрашов; Петр Михайлович Кондрашов
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие Вискойнт"
Filing date: 2023-05-13
Publication date: 2024-02-28

Abstract

FIELD: measurement.

SUBSTANCE: invention relates to devices for measuring rheological properties of liquids. Rotary viscometer includes measuring (1) and rotating (2) coaxial cylinders and drive with belt transmission (6) from electric motor (13). Novelty is that the rotary viscometer comprises a magnetic spring consisting of coils (7), (9) and rotor (8), which counteracts the twisting of measuring cylinder (1) during rotation of outer cylinder (2). For belt transmission (6) a toothed belt excluding slippage is used, and electric motor (13) is equipped with a rotation speed sensor (14), besides, readings of sensors can be displayed on display (11).

EFFECT: simplified design and operation of device.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для измерения реологических свойств жидкостей.The invention relates to devices for measuring the rheological properties of liquids.

Известен ротационный вискозиметр (Патент US 6776028) содержащий два соосных цилиндра, привод, пружину и электромагнитный датчик угла поворота внутреннего измерительного цилиндра. Вискозиметр снабжен измерительными цилиндрами разных диаметров для расширения диапазона измеряемых параметров.A rotational viscometer is known (US Patent 6776028) containing two coaxial cylinders, a drive, a spring and an electromagnetic sensor for the angle of rotation of the internal measuring cylinder. The viscometer is equipped with measuring cylinders of different diameters to expand the range of measured parameters.

Недостатком аналога является то, что при необходимости измерения реологических параметров более вязкой жидкости, необходимо прервать измерения, провести остановку прибора, обесточить прибор, затем провести снятие наружного цилиндра и замену внутреннего. Это усложняет его эксплуатацию.The disadvantage of the analogue is that if it is necessary to measure the rheological parameters of a more viscous liquid, it is necessary to interrupt the measurements, stop the device, turn off the power to the device, then remove the outer cylinder and replace the inner one. This makes it difficult to use.

В качестве прототипа принят ротационный вискозиметр (Патент РФ 2196318) содержащий два соосных цилиндра из которых внутренний является измерительным, а наружный приводится во вращение приводом. Эта конструкция не требует проведения сборочно-разборочных работ для измерения реологических характеристик. Внутренний вал подключается к пружинам различной жесткости и датчику угла поворота с помощью электромагнитов. As a prototype, a rotational viscometer (RF Patent 2196318) was adopted, containing two coaxial cylinders of which the inner one is measuring, and the outer one is driven into rotation by a drive. This design does not require assembly and disassembly work to measure rheological characteristics. The internal shaft is connected to springs of various stiffnesses and a rotation angle sensor using electromagnets.

Недостатком прототипа является усложненная конструкция прибора, следствием которой является увеличенная масса, пониженная надежность и увеличенная энергоемкость.The disadvantage of the prototype is the complicated design of the device, which results in increased weight, reduced reliability and increased energy consumption.

Технической проблемой, решаемой изобретением является упрощение конструкции и процесса эксплуатации прибора, уменьшение его массы и энергоемкости. Поставленная цель достигается за счет установки на измерительном валу магнитной пружины.The technical problem solved by the invention is to simplify the design and operation of the device, reduce its weight and energy consumption. This goal is achieved by installing a magnetic spring on the measuring shaft.

Для решения технической проблемы предложен ротационный вискозиметр, содержащий два соосных цилиндра, датчик угла поворота, электропривод, электронную систему индикации момента сопротивления на внутреннем цилиндре. Новым является то, что вместо двух пружин и двух электромагнитов установлена магнитная пружина, а на оси измерительного цилиндра установлен шкив, соединенный ременной передачей с датчиком угла поворота. Для измерения реологических характеристик более вязкой жидкости, достаточно увеличить ток в катушках электромагнитной пружины.To solve the technical problem, a rotational viscometer is proposed, containing two coaxial cylinders, a rotation angle sensor, an electric drive, and an electronic system for indicating the moment of resistance on the inner cylinder. What is new is that instead of two springs and two electromagnets, a magnetic spring is installed, and on the axis of the measuring cylinder there is a pulley connected by a belt drive to a rotation angle sensor. To measure the rheological characteristics of a more viscous liquid, it is enough to increase the current in the coils of the electromagnetic spring.

На фиг. 1 представлены основные элементы ротационного вискозиметра - продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.In fig. Figure 1 shows the main elements of a rotational viscometer - a longitudinal section; in fig. 2 - section A-A in Fig. 1.

Ротационный вискозиметр содержит измерительный цилиндр 1, находящийся внутри вращающегося наружного цилиндра 2, приводимого в движение электродвигателем 13 через ременную передачу 6, электромагнитную пружину, состоящую из катушек 7 и 9 и ротора 8, установленного на измерительном валу 5. Ременная передача 10 соединяет измерительный вал 5 с оптическим инкрементным энкодером 12. Дисплей 11 соединен с системным блоком 15. Подставка 17, на которой устанавливается пробоотборник 3 с исследуемой жидкостью 4, фиксируется на нужной высоте винтом 18 на направляющих 16.The rotation viscometer contains a measuring cylinder 1 located inside a rotating outer cylinder 2 driven by an electric motor 13 through a belt drive 6, an electromagnetic spring consisting of coils 7 and 9 and a rotor 8 mounted on the measuring shaft 5. The belt drive 10 connects the measuring shaft 5 with an optical incremental encoder 12. The display 11 is connected to the system unit 15. The stand 17, on which the sampler 3 with the test liquid 4 is mounted, is fixed at the desired height with a screw 18 on the guides 16.

Ротационный вискозиметр работает следующим образом. A rotational viscometer works as follows.

Проба жидкости 4 помещается в пробоотборник (кружку) 3. Кружка 3 устанавливается на подставку 17. Подставка 17 поднимается вместе с кружкой 3 таким образом, чтобы измерительный цилиндр 1 оказался внутри пробы жидкости. Подставка 17 фиксируется в этом положении посредством закручивания винтов 18. Включается ротационный вискозиметр через системный блок 15. Необходимые скорости вращения электродвигателя 13 обеспечиваются с использованием датчика скорости вращения 14. Через ременную передачу 6 приводится во вращение наружный цилиндр 2. Усилие, возникающее на поверхности измерительного цилиндра 1, передаваемое через жидкость 4 от вращающегося наружного цилиндра 2, создает крутящий момент, поворачивающий измерительный вал в электромагнитной пружине. Угол его поворота передается через ременную передачу 10 на датчик угла поворота 12, который регистрирует угол закручивания. Катушки 7 и 9 магнитной пружины противодействуют закручиванию измерительного цилиндра 1. Показания датчика 12 могут быть выведены на дисплей 11 после обработки в системном блоке 15. Использование электромагнитной пружины позволяет обеспечивать одинаковую точность определения угла закручивания на разных скоростях. Системный блок 15 обеспечивает возможность проведения измерений при любой скорости вращения вала электродвигателя 13.The liquid sample 4 is placed in the sampler (mug) 3. The mug 3 is installed on the stand 17. The stand 17 rises together with the mug 3 so that the measuring cylinder 1 is inside the liquid sample. The stand 17 is fixed in this position by tightening the screws 18. The rotational viscometer is turned on through the system unit 15. The required rotation speeds of the electric motor 13 are provided using the rotation speed sensor 14. The outer cylinder 2 is driven through a belt drive 6. The force generated on the surface of the measuring cylinder 1, transmitted through liquid 4 from the rotating outer cylinder 2, creates a torque that turns the measuring shaft in the electromagnetic spring. The angle of rotation is transmitted through a belt drive 10 to the rotation angle sensor 12, which registers the angle of twist. Coils 7 and 9 of the magnetic spring counteract the twisting of the measuring cylinder 1. The readings of the sensor 12 can be displayed on the display 11 after processing in the system unit 15. The use of an electromagnetic spring makes it possible to ensure the same accuracy in determining the angle of twist at different speeds. The system unit 15 provides the ability to carry out measurements at any speed of rotation of the electric motor shaft 13.

Преимуществом заявленного ротационного вискозиметра является возможность проведения измерений при любых скоростях вращения и возможность визуального контроля показаний датчика благодаря выводу показаний с датчиков на дисплей или компьютер без преобразований сигнала, а также возможность более точной и простой регистрации показаний скорости вращения наружного цилиндра благодаря отсутствию проскальзывания зубчатого ремня.The advantage of the claimed rotational viscometer is the ability to carry out measurements at any rotation speed and the ability to visually monitor sensor readings due to displaying readings from the sensors on a display or computer without signal conversion, as well as the possibility of more accurate and simpler recording of rotation speed readings of the outer cylinder due to the absence of toothed belt slipping.

Таким образом, технический результат, достигаемый изобретением, заключается в упрощении конструкции и процесса эксплуатации прибора.Thus, the technical result achieved by the invention is to simplify the design and operation of the device.

Claims

A rotational viscometer containing coaxial cylinders: an internal measuring and an external rotating one, driven by an electric motor through a belt drive, characterized in that it contains an electromagnetic spring that counteracts the torque that occurs on the measuring cylinder when the outer cylinder rotates.