JPS63132136A - 回転式粘度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は例えば流体の粘度を測定する回転式粘度計、
特にプロセスプラントなどにおける流体の粘度の連続測
定に関するものである。

［従来の技術］ 第６図は例えば従来の回転式粘度計の説明図の一例を示
す。図において、１は流体の流れる管路、５は粘度測定
機構を固定部に懸架保持するワイヤ、６はワイヤ５の捩
れと平衡する弾性部材、９−３は軸受、１２は同期電動
機を用いたモータ、１３はモータ１２の回転速度を減速
する減速機、１４は減速機の出力軸、３０はワイヤ５の
捩れ量を電気信号に変換する回転変位センサ。３１は管
路１内へ回転トルクを伝達する磁力を発生するマグネッ
ト、３２は管路１の隔壁を介してマグネット３１の回転
運動をマグネチックカップリングの方法により伝達され
るマグネット３１を内蔵するロータ、３３はモータ１２
のケースに結合される保持棒である。

従来の回転式粘度計は上記のように構成され、モータ１
２より回転駆動されるマグネット３１の磁力により管路
１内に矢示の方向に流れる流体中に配置されたマグネッ
ト３１を内蔵する回転自在のロータ３２は２個の軸受９
−３を支点として回転運動が行われ、流体の粘性トルク
が発生してその反作用によりモータ１２および保持棒３
３が回転変位してワイヤ５に捩れを生ずる。捩れ量は弾
性部材６と平衡するのでワイヤ５の捩れ角度を回転変位
センサ３０を用いて電気信号に変換して出力する。

上記の通り管路１内の流体の粘度が電気信号にて連続的
に出力される。

第７図は例えば従来の他の回転式粘度計の説明図の一例
を示す。図において、１．１２．１３．３０は上記従来
の回転式粘度計と同一である。２は流体内にてモータ１
２に駆動され回転する外筒、３は外筒２に同心状に配置
され外筒２の回転により回転変位する内筒、４はモータ
１２の回転を伝達する軸、１０は管路１に設けられ軸４
の貫通による流体の漏洩を防止する気密材、３４は内筒
３を管路１へ保持するトルクチューブ、３５は一端が内
筒３へ嵌着され回転変位を伝達する連結軸である。

従来の回転式粘度計は上記のように構成され、矢示の方
向に流体が流れる管路１内にあける流れ方向と直角に外
筒２ならびに内＠３の２重筒が片持ち構造にて配置され
ている。モータ］２の回転数は減速機１３にて減速され
軸４により管路１内の流体の流れに直接浸漬する外筒２
を回転させる。外筒２に同心状に位置し管路１ヘトルク
チユーブ３４にて保持される内筒３は外筒２の回転によ
って粘性トルクが発生して回転変位する、その変位量は
内筒３の粘性トルクとトルクチューブ３４の反力との平
衡した回転角度となり、従って内筒３の回転変位は連結
軸３５を介して回転変位センサ３０へ伝達されトルクが
測定できる。

（発明が解決しようとする問題点コ 上記第６図の例に示す回転式粘度計では、マグネット３
１を用いてその磁力を利用したマグネチックカップリン
グ方式を採用しているので、測定流体が特定の流体、特
に磁性材料が含まれる磁気テープなどに用いられる塗料
には適用できない。また夾雑物として鉄分を含む流体の
場合はロータに付着した鉄分の除去の保守を要する。

上記第７図に示す従来の粘度計ではトルクチューブのば
ね剛性が大きいため内筒３の粘性トルクは大きい値が要
求されて、高粘度流体の測定に適しているが低粘度流体
の測定において回転変位センサ３０の要求する変位量を
得るのがむづかしい。

更に最近、使用箇所に適合したすり速度で計測すること
が要求されるので、特に粘度ならびにすり速度の低い値
が要求されるとずり応力が小さいため内筒３又はロータ
３２の寸法が著しく大きくなければ実用できない。トル
クチューブ３４を用いて低粘度を低ずり速度にて測定す
ることは困難であるという問題点があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、磁性材料が含まれる流体やその他各種の流体につい
て低粘度から高粘度までの測定レンジが確保できる回転
式粘度計を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る回転式粘度計は、流体の流れる管路内に
取付けられた流通孔を有する外筒と、回転を管路に設け
た気密材を貫通して内部に伝達する軸を回転方向に弾性
を具える弾性部材を介して結合し外筒内に同心状に配置
され一端が管路に枢支される内筒と、弾性部材の両端部
に所定角度にて配置された第１金属部材ならびに第２金
属部材と、金属部材の近接に感応する管路に装着された
検出器と、円筒の他端中心部に軸が滑動する軸受を設け
たものである。

［作用］ この発明においては、モータの定速回転を軸ならびに弾
性部材を介して流体中の内筒に伝達して内筒に流体の粘
性に比例したトルクを発生させる。管路に装着した検出
器は弾性部材の両端部に固着した金属部材の回転により
その近接に感応して、軸と内筒との同期遅れが非接触に
て検知されて粘度の測定が行える。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示す断面図であり、図に
おいて、１〜４．６．１０，１２．１３は上記従来装置
と同一でおる。７は軸４の回転位置の指標となる第１金
属部材、８は内筒３の回転位置の指標となる第２金属部
材、９−１．９−２は軸受、１１は上記金属部材の近接
に感応して電気信号を出力する管路１に設けられた検出
器を示している。

上記のように構成された回転式粘度計においては、例え
ば同期電動機を用いたモータ１２の回転を減速機１２に
より所定回転数に減速し、一定回転出力は軸４の管路１
の貫通位置に設けられた気密材１０を経て弾性部材６を
介して内筒３に伝達される。内筒３の上面中心部に軸４
の軸受９−２と保持金具１７を設は内筒３の下面中心部
は摩擦の小ざいピボットにて枢支される軸受９−１によ
り内筒３はロータとして作用し、その周面には回転によ
る流体の粘性トルクが発生し、このトルクと弾性部材６
の反力が平衡した角度に回転変位した状態で定常回転を
行う。管路１内に設けられた外筒２は内筒３の側面への
流体の流速の影響を遮蔽し、外筒２と内筒３の間に測定
流体が滞留せずに常時入れ換るようにその周面端部に流
通孔を有している。

粘性に比例した回転変位の大きさは、弾性部材６の両端
に設けられた第１金属部材７と所定の角度をなす第２金
属部材８のそれぞれの近接に感応する検出器１１に時間
間隔信号が発生し、回転する軸４の停止時に整定された
第１金属部材７と第２金属部材８の相対位置信号から上
記定常回転時の相対位置信号との変位量を求めこれを単
位換鋒することにより粘度が求められる。

なお、この回転変位量の検出の開始時に第１金属部材７
と第２金属部材８との判別を要するが、これはフルスケ
ールの回転変位量が１８０°以内とし、軸４の１／２回
転周期のゲート信号を設けて、ゲート信号内に上記金属
部材に感応し検知された信号が含まれるか否かによって
運転直後に判別できる。

弾性部材６は軸４の回転方向に弾性を有し、例えばコイ
ルばね、渦巻ばね、トーションワイヤ及び板ばね１６な
どが使用でき、そのばね剛性を選択することにより低粘
度を低ずり速度で測定する時のフルスケールトルクの小
さい場合でも所定の変位量を確保することができる。

第２図は内筒の上面図の一例を示し、軸４が内筒３の中
心部に設けられた複数の保持棒にて保持される軸受１５
に嵌入されている。

第３図はこの発明の他の実施例を示す断面図、第４図は
弾性部材の一例を示す上面図で複数の曲げられた板ばね
１６を使用する。この例では軸４に嵌着された板ばね１
６の他端は内筒３上部に設けられているが、軸４と内筒
３間に弾性部材６を配置している構造は第１図に示す実
施例と同一である。この実施例では内筒３上品の半径方
向の位置拘束力は低下するが、上部軸受９−２を使用し
ないので摩擦が非常に小さくなる効果が得られる。

検出器１１の一例として高周波発信型の近接スイッチを
用い、第１金属部材７及び第２金属部材８を近接スイッ
チの検出部体としてそれぞれ近接スイッチとの近接時に
微小間隙をなすよう配置すると、近接スイッチは各金属
部材の回転時の近接辷感応して電気信号を出力するので
非接触にて正確に上記時間間隔の測定が行え変位量が求
められる。

また測定流体が磁性流体でなく且つ鉄粉などの夾雑物を
含んでいなければ検出器１１は例えば磁気抵抗素子を用
いた近接スイッチにより第１金属部材７及び第２金属部
材８に強磁性材料を用いても検知できる。この場合近接
スイッチはステンレス等非磁性金属より成る管路１の外
面に装着して使用することができる。

第５図は本発明の他の実施例としてタンク内流体の粘度
測定の一例を示す。第１図における管路１に代わり外筒
２を用いて、弾性部材６が軸４の上部空間位置に配置さ
れ、第１金属部材７及び第２金属部材８をそれぞれ弾性
部材６の両端部に所定の角度を形成するように固着する
。

１７は軸４を内筒３の回転中心位置に保持する保持金具
１７であり中心部に軸受９−２が設けられている。内筒
３をタンク内流体中に確実に浸漬する位置に設置して軸
４を回転するとタンク内流体の粘度の測定が行える。タ
ンク内には流体の流れがあり、外筒２に設けられた流通
孔によって外筒２と内筒３の間の測定流体の入れ換わり
が行える。

また密閉された加圧容器内にて使用するときも構成品は
加圧力の影響を受けないので正確に粘度測定が行える。

本発明は流体中にて粘性トルクを発生する内筒３を回転
駆動する弾性部材６の両端に第１金属部材７及び第２金
属部材８を所定角度を形成するように配置し、第１及び
第２の金属部材の相対回転位置の検出が磁性流体など各
種の流体に対し非接触にて作動する検出器１１を用いて
行え、更に弾性部材６のばね剛性の選択により特に低粘
度の測定が行えるので高粘度まで広い測定レンジが確保
できる。

内筒３の回転中心は軸受９−１の摩擦の小さいピボット
にて枢支され、その他信号変換のために摺動構造の部品
を使用していないので摩擦トルクが非常に小さく高精度
にて粘度の連続測定が行え、内筒３は軸受９−２と軸４
の保持金具１７にてその回転中心が保持されるので撮動
ならびに取付姿勢に対し安定した動作を行う。

［発明の効果］ この発明は以上説明した通り、軸の回転を弾性部材を介
して流体中の外筒と同心状に配置された内筒に伝達し、
弾性部材の両端に内筒の粘性トルクによる捩れを検出す
る第１及び第２金属部材を備え、この金属部材の近接に
感応する検出器を設けるという簡単な構造により、プロ
セスプラントなどの流体の流れる管路内や加圧タンク内
の磁性流体などの各種流体の粘度測定がオンラインで連
続して行え、弾性部材のばね剛性の選択により低粘度か
ら高粘度まで測定レンジが確保でき、軸により駆動され
る内筒は軸と軸受による枢支によりその回転中心が保持
されるので、撮動及び取付姿勢などの影響が小さく、高
精度にて安定して粘度の広い測定レンジに屋り連続測定
が行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図は内
向の上面図の一例、第３図はこの発明の他の実施例を示
す断面図、第４図は弾性部材の一例を示す上面図、第５
図はこの発明の他の実施例を示す断面図、第６図は従来
の回転粘度計を示す説明図、第７図は従来の他の回転粘
度計を示す説明図である。 図において、１は管路、２は外筒、３は内筒、４は軸、
６は弾性部材、７は第１金属部材、８は第２金属部材、
９−１．９−２は軸受、１０は気密材、１１は検出器、
１２はモータ、１３は減速機である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体の流れる管路内に取付けられた流通孔を有す
   る外筒と、回転を上記管路に設けられた気密材を貫通し
   て上記管路内部に伝達する軸を回転方向に弾性を具える
   弾性部材を介して結合され且つ上記外筒内に同心状に配
   置され一端が上記管路に枢支される内筒と、上記弾性部
   材の両端部に所定角度にて配置された第１金属部材なら
   びに第２金属部材と、上記金属部材の近接に感応する上
   記管路に装着された検出器と、上記内筒の他端中心部に
   設けられ上記軸が滑動する軸受より成ることを特徴とす
   る回転式粘度計。
2. （２）弾性部材を内筒上端に取り付け中心部に軸を嵌着
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回転
   式粘度計。