JPS6156775B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粘度測定装置に係り、特に一対の端部
開口型の円筒部材を一方を他方の内側に配して同
心円的に設けた型式の粘度測定装置に係る。これ
らの端部開口円筒部材は、粘度が測定される被測
定液体が溜まる室内に配設される。一方の円筒部
材には駆動装置が設けられており、他方の円筒部
材は、駆動する円筒部材の回転運動に応じて、両
円筒部材間の空間内にある液体の摩擦抵抗により
駆動される。この型式の粘度測定装置では、捩り
装置が、従動円筒体を支持する媒体内に設けられ
る。この捩り装置は、第１の固定部分と、従動円
筒体に取付けた第２の部分とよりなる。金属管は
第２の部分を軸方向に対して支持し、且つ金属管
の各端部は夫々第１の部分及び第２の部分に対し
てシールされている。読取り素子は上記金属管内
に設けてあり、一端を従動円筒部材に固定されて
これと一体に回動するようにされ、この他端部に
は室の外部にある読取り器が取付けられて従動円
筒部材のその長手軸に関する回動変位についての
情報を出力する。この構成の粘度測定装置におい
ては、従動円筒部材について、その角度変位に対
する捩り抵抗と共に、横方向安定性を確保する必
要がある。

この型式の粘度測定装置で上記の金属管を用い
ると、付与トルクが所定値を越えると、第２の部
分或は読取り素子、又は両者に横方向撓みが起こ
り、読取り情報が不正確となる問題点があつた。
また、この金属管は、読取り素子を液体より保護
してシールする他に、従動円筒部材の横方向安定
性の確保と、従動円筒部材のその長手方向軸につ
いての角度変位に抗しての捩り抵抗の付与との両
方の作用をする必要がある。

このため、従来の粘度測定装置では、上記管と
して、比較的大径で且つ管壁が厚く剛性の高いも
のを使用していた。このため、この捩り装置の感
度は大幅に制限されていた。

そこで本発明は、従来のものより相当大となる
感度を呈する粘度測定装置を提供することを目的
とする。

本発明になる粘度測定装置は、室を有し、この
室内に一対の端部開口円筒部材を一方を他方の内
側に同心円的に配してなる型式のものである。外
側の円筒部材を回転させる駆動装置が設けられて
いる。内側の円筒部材の一端には、読取りロツド
が軸方向に連結してある。読取りロツドは管内を
回動自在に延在して粘度測定装置の外部に突出し
ている。ロツドは管により室内を流れる流体より
シールされている。ロツドの突出部には読取り装
置が取付けてある。内側円筒部材の外側円筒部材
に対する所定の捩り抵抗の大部分は弾性装置によ
り与えられる。この弾性装置は内側円筒部材に対
する横方向安定性をも与える。これにより、ロツ
ドをシールする管は、上記捩り抵抗のうちの僅か
な部分を生ぜしめることになる。読取りロツド
は、その外側端の近傍で、且つロータの重心に近
い位置にある軸受により保持される。

本発明によれば、次の構成よりなる粘度測定装
置が提供される。即ち、室と；この室内に一の円
筒部材が他の円筒部材の内側に、液体が最適に流
れる隙間をおいて同心円状に配された第１，第２
の端部開口円筒部材と；室内に回転自在に入り込
み一の円筒部材に連結された軸部材よりなり、一
の円筒部材を他の円筒部材に対して相対的に回転
させる装置と；内側の円筒部材を外側の円筒部材
に対して空間をおいて支持するトルク応答装置
と；室の外部に配された読取り装置とよりなる。
このトルク応答装置は、軸方向貫通孔を有するハ
ブと、内側円筒部材に結合された部分と、この結
合部分及びハブに対して軸方向上シールされた管
と、管内にあつて一端が第２の円筒部材に固定さ
れ他端部は管内及びハブの通路内を回動可能に延
在する読取りロツドと、結合部分とハブとを連結
する弾性部材とよりなる。ハブの内径は読取りロ
ツドが回転可能に密嵌する径とされ、管の外径は
管が捩り抵抗の一部を与え且つ読取りロツドが流
体圧力により変形しない程度の管壁となるように
定めてあり、弾性部材が捩り抵抗の大部分を与え
る構成とされている。

上記読取り装置は読取りロツドの露出端に固定
されたロータと、支持部に固定されてロータを囲
繞するステータと、ロータの重心近傍に配され読
取りロツドをロータに極く近接して支持してなる
軸受とよりなる。

以下図面と共に、本発明になる粘度測定装置の
各実施例について説明する。

まず、第５図を参照するに、同図は本発明にな
る捩り装置が組み込まれた粘度測定装置を示す。
この粘度測定装置は、先に概略的に述べた型式の
ものであり、捩り装置１０を第１図乃至第３図に
示す。

粘度測定装置は、円筒側壁１１と、これに嵌合
固定された肩端壁１２，１３とよりなる。壁１
２，１３にはシール１４が設けてある。側壁１１
には、直径方向上反対側位置に入口ポート１５と
出口ポート１６とが夫々形成してあり、このポー
ト１５，１６により粘度測定装置はその粘度を測
定すべき流体の配管（図示せず）途中に設置され
る。

端壁１２には、軸１８が遊嵌する開口１７が穿
設してある。エンドキヤツプ１９は軸支持用のポ
ール軸受２０を有し、端壁１２にネジ２１により
固定されている。環状板２２はシール２３を有
し、ネジ２１により筐体内部に取付けられてい
る。端壁１２と環状板２２とで、第２の軸支持用
ポール軸受２０′を保持している。側壁１１にモ
ータ２４が取付けられ、この駆動軸上のプーリ２
５と、軸１８の外部端に固定されたプーリ２７と
の間にベルト２６が掛け渡してある。

第１のシリンダ（円筒部材）２８、即ち駆動シ
リンダは、一端側が開口し、他端側に端壁２９を
有する。端壁３０には入口ポート３０と、軸１８
が嵌入する軸孔３１が形成してある。シリンダ２
８はネジ３３により軸フランジ３２にネジ止め固
定してある。軸１８のシール機構は、環状板２２
に坦持された固定部分３４と、フランジ３２に坦
持されて上記固定部分３４に当接する円環状シー
ル３５とよりなる。

第１図乃至第３図に示す捩り装置１０は、ネジ
が螺設されたシヤンク３７と軸方向孔３８を有す
る第１の部分３６と、ネジ螺設シヤンク４０とこ
れを貫通する沈み穴ぐり軸方向孔４１を有する第
２の部分３９とよりなる。これら二つの部分３
６，３９は、４つの弾性金属帯片４２により連結
してあり、各金属帯片４２の端部は90゜間隔で配
された半径方向長孔４３に嵌入固着してある。

管４４（本実施例では金属管）は、その内部端
については軸孔４１の沈み穴ぐり部内に挿入され
て部分３９に溶接されてシールされ、その外部端
については軸孔３８内を貫通して延在しシヤンク
３７の外側端で溶接されてシールされている。読
取りロツド４５は小径のものであり、管４４内に
回動可能に嵌入している。このロツド４５の一端
は半田付けされて軸孔４１を封じており、他端側
は管４４の外側端を越えて延在して筐体の外部に
まで到つている。

端壁１３には、第１の部分３６のシヤンク３７
が螺着される孔４６が形成してある。このポート
４６の内部端には、シール４７用のシートがあ
る。

第２のシリンダ（円筒部材）４８、即ち従動シ
リンダー、一端を開口され、他端を閉じられて駆
動シリンダ２８内に遊嵌している。この遊嵌によ
り、例えば約1/32インチ乃至1/2インチ（これは
限界値ではない）の環状隙間、一般には1/8イン
チの環状隙間が形成される。このシリンダ４８の
端壁４９には軸孔５０が形成してあり、これに第
２の部分のシヤンク４０が嵌合している。端壁４
９は、シヤンク４０の突出ネジ部にナツト５１を
螺合させて第２の部分３９に固定してある。

モータ２４が作動して粘度測定装置が測定動作
を行なつているとき、二つのシリンダの間を流れ
る液体が、従動シリンダ４８に回動力を附与す
る。この回動力は液体の粘度が高くなる程増加す
る。また、この回動力は、ある程度までは、捩り
装置１０によりさまたげられる。なお、この捩り
装置１０は、従動シリンダ４８が常時、駆動シリ
ンダ２８に対して同心円関係を保持するように横
方向安定機能を有する。この横方向安定機能は半
径方向に配された金属帯片４２により得られるも
のであり、各金属帯片の厚さは、これらが弾性的
な可撓性を有して捩り抗力を附与するように定め
てある。

また、管４４の寸法も大切である。管４４は捩
り装置１０の捩り抗力に大いに関係するものであ
り、これを小寸法とすることにより壁厚は比較的
薄くされるも、読取り素子４５に作用する流体圧
力が通常では約10゜〜150PSIであり、最大
500PSIとなる場合にも、破壊されないものであ
る。

読取りロツド４５と動作的に連結された読取り
装置は、どんな型式のものでもよい。本実施例で
は、磁気変換器５２としてある。この磁気変換器
５２は、コイル保持部５３が、読取りロツド４５
の外部端に固定されたロータ５４を囲繞する構造
を有する。コイル回路を「55」で示す。

こゝで、読取りロツドの径は小なるため（例え
ば0.61インチ）、ロツドは可撓性を有する。そこ
で、この機械的性質が原因で不正確な情報を読取
らないように、ロータ５４の横方向安定度を確保
する必要がある。この安定度確保のために、環状
板５６とシール５７とがネジ５８により端壁１３
の外側面に固定してある。中空柱５９は環状板５
６内に密に嵌合しており、この中空柱５９とスプ
リングワツシヤ６０とが保持部材６１により所定
位置に保持され、柱５９は壁１３に押付けられて
当接している。なお、柱５９は、セツトネジ６２
をゆるめることにより、回転可能となる。

中空柱５９の外部端６３は小径とされ、ロータ
５４の磁石ホルダ６５の凹部６４内にまで延在し
ている。コイル保持部５３は、柱５９中、上記外
部端６３による肩部近傍に固定される。読取りロ
ツド４５は、中空柱内の通路の外部端で軸受６６
により保持され、その長手方向軸をロータ５４の
重力中心とされ、ロツドの横方向安定が確保され
る。また、セツトネジ６２をゆるめてコイル保持
部５３をロータ５４に対して回動させることによ
り、変換器５２の零読みが簡単に且つ正確に設定
される。

また、上記より明らかなように、読取りロツド
４５を保護している管４４は捩り抗力を殆ど生じ
せしめないため、粘度測定装置の感度が向上す
る。

また、金属帯片４２が必要な横方向安定性、及
び実際上必要な捩り抗力を与える。

一例として、管４４として、外径が約0.082イ
ンチで、管壁厚が約0.005インチのステンレス鋼
製管が使われる。

本発明の別の実施例である粘度測定装置を第４
図に示す。本実施例の多くの部品は第５図に示す
粘度測定装置の部品と同じであるため、同一部品
については同一符号に添字「Ａ」を付して示し、
その説明は省略する。

端部開放シリンダ２８Ａは、直径方向反対側位
置にポート３０Ａを穿設され、端壁１３Ａの内側
面に固定してある。内側の端部開放シリンダ４８
Ａは、その端壁４９Ａをシヤンク４０Ａに螺合し
たナツト５１Ａにより部分３９Ａにクランプされ
て捩り装置１０により支持されており、シリンダ
２８Ａに近接している。軸１８Ａは筐体端壁１３
Ａの開口６７を隙間を有して貫通延在しており、
開口６７の外側端に固定されたボール軸受６８に
より支持されている。開口６７の内側端には、軸
シール６９が設けてある。第２のボール軸受７０
は、ネジ７２により壁１３Ａの外側面に固定され
た環状板７１に設けられている。軸１８Ａには軸
孔７３が穿設してあり、この軸孔７３内に、シー
ル４７Ａが装着され、且つ捩り装置１０Ａの第１
の部分３６Ａのシヤンク３７Ａが螺着している。

読取りロツド４５Ａは軸孔７３内を回動自在な
状態で延在する。読取り装置は、装置５２Ａと、
セツトネジ６２Ａにより軸１８Ａの外部端に固定
されて、読取り部材４５Ａに固定されたロータ５
４Ａを囲繞するコイル保持部５３Ａとよりなる。
コイル５３Ａの回路５５Ａは、スリツプリング７
４及び７５よりなる。各スリツプリング７４及び
７５は夫々軸絶縁体７６に設けられ、夫々にブラ
シ７７及び７８が接触している。

本実施例においては、装置１０Ａの部分３９Ａ
は回転自在であり、捩れ抵抗を受けつゝ、装置１
０Ａは、軸１８Ａと共に回転する部分３６Ａ，３
７Ａに関連して、回転シリンダ４８Ａと固定シリ
ンダ２８Ａとの間の液体による抵抗に抗して部分
３９Ａを回転させる。このとき、読取り部は、軸
１８Ａと一体回転している捩り装置１０Ａの第１
部分３６Ａに対するシリンダ４８Ａの相対回動に
ついての情報を出力する。

第６図は本発明になる粘度測定装置の別の実施
例を示す。同図中、第４図及び第５図に示す構成
部分に対応する構成部分には添字「Ｂ」を付した
同一符号を付す。

粘度測定装置は、支持部７９及び端壁８０を有
する（夫々第５図に示す筐体の端壁１２及び１３
に対応する）。なお、支持部７９と端壁８０は、
三本の柱、即ち二本の柱８１（図面には一本だけ
を示す）と、一本の管状柱８２とで連結してあ
る。駆動軸１８Ｂはモータ２４Ｂのモータ軸であ
る。モータ２４Ｂは壁８０に直接取付けてあり、
ケース８３内に密封されている。リード部がモー
タ２４Ｂに接続されている電線８４は、管状柱８
２内を通して外部に導かれている。カツプリング
８６は端壁８０の孔８７に嵌入され、そのシヤン
ク８９にナツト８８を螺合させて端壁８０に固定
してある。管状柱８２は上部については支持部７
９に螺合され、下部についてはカツプリング８６
内の軸孔８５の沈み穴ぐり部に挿入固定されてシ
ールされている。

この第６図の粘度測定装置は、例えば反応装置
等の壁９１の開口９０を通してこの内部に挿入さ
れて固定されシールされる場合に使用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の捩り装置の側面
図、第２図は第１図中２―２線に沿う拡大断面
図、第３図は第２図中３―３線に沿う更に拡大し
て示す断面図、第４図は捩り装置の読取りロツド
が駆動シリンダの回転軸を貫通してその軸方向に
延在している粘度測定装置の縦断面図、第５図は
駆動軸と読取りロツドが筐体の両端より延在して
いる粘度測定装置の縦断面図、第６図はモータが
室内に密閉されて被測定媒体より隔離された型式
の粘度測定装置の縦断面図である。 １０……捩り装置（トルク応答装置）、１１…
…円筒側壁、１２，１３……壁、１８……軸、２
４……モータ、２５，２７……プーリ、２６……
ベルト、２８……第１のシリンダ、３６……第１
の部分、３７，４０……ネジ螺設シヤンク、３８
……軸方向孔、３９……第２の部分、４２……弾
性金属帯片、４３……半径方向長孔、４４……
管、４５……読取りロツド、４６……孔、４８…
…第２のシリンダ、５２……磁気変換器、５３…
…コイル保持部（ステータ）、５４……ロータ、
５６……環状板、５９……中空柱、６１……保持
部材、６２……セツトネジ、６４……凹部、６５
……磁気ホルダ（ロータ）、６６……軸受、７３
……軸孔、７４，７５……スリツプリング、７６
……軸絶縁体、７７，７８……ブラシ、７９……
支持部、８０……端壁、８１……柱、８２……管
状柱、８４……電線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 室と；一方を他方の内側として同心円状に配
   して両者間に液体流のための適当な隙間を形成し
   てなる第１及び第２の端部開口円筒部材４８，２
   ８と；該室内に回転可能に入り込み該一の円筒部
   材に軸的に連結された軸部材１８よりなる一の円
   筒部材を他の円筒部材に対して回転させる手段２
   ７と；軸方向貫通孔３８を有するハブ３６と、内
   側の円筒部材４８に結合された部分３９と、該部
   分３９と該ハブ３６とに対して軸的にシールされ
   た管４４と、該管４４内にあつて一端を第２の円
   筒部材に固定され他端が該管及び該ハブ３６の貫
   通孔３８内を回動可能に延在する読取りロツド４
   ５とよりなり、内側の円筒部材４８を外側の円筒
   部材２８に対して空間を介して支持するトルク応
   答装置１０と；よりなり、該ハブ３６の内径は読
   取りロツド４５が密に且つ回転自在に嵌合する径
   とされ、管４４の外径は捩り抵抗のうちの僅かな
   抵抗分を与えるだけであるが流体圧力によつて読
   取りロツドが撓まないだけの壁肉厚を有するよう
   に定められ、弾性部材４２が部分３９とハブ３６
   とを連結して捩り抵抗のうちの大部分の抵抗を生
   ぜしめ、更には、読取りロツド４５の露出端に固
   定されたロータ６５と、支持部５９に固定されて
   おり該ロータを囲繞するステータ５３と、ロータ
   ６５の重心近傍に配されており読取りロツド４５
   をロータ６５に極く近い位置に支持する軸受６６
   とよりなる読取り装置５２が室の外側に設けられ
   てなることを特徴とする粘度測定装置。 ２ 該内側円筒部材４８に結合された部分３９は
   螺設ハブ４０を有し、内側円筒部材４８は該ハブ
   用の軸螺設シートを有してなることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の粘度測定装置。 ３ 該トルク応答装置１０は室の壁部材１３の螺
   設孔４６に支持されてなることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の粘度測定装置。 ４ 該トルク応答装置１０は軸部材１８Ａの螺設
   孔７３に支持されてなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の粘度測定装置。 ５ 該読取り装置５２のステータ５３は支持部５
   ６に回動可能に支持され、解除可能手段６２が該
   ステータ５３を支持部５６にロツクする構成とし
   てなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の粘度測定装置。 ６ 該支持部は軸部材１８ａの端部であることを
   特徴とする特許請求の範囲第４項記載の粘度測定
   装置。 ７ 該支持部は該壁部材に結合された柱５９であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
   粘度測定装置。 ８ 該ロータ６５は、該軸受を内蔵する支持部の
   外側端が嵌入する寸法の軸方向凹部６４を有して
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の粘度測定装置。 ９ 該支持部５９は、壁部材１３の外面に固定さ
   れた環状体５６と、該固定環状体により回動可能
   に支持された柱５９と、該柱を該固定環状体に対
   して解除可能にロツクする手段６２とよりなり、
   該ステータが回動されて所定の零位置に設定され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   粘度測定装置。 １０ 該固定環状体５６は該柱５９が回動可能に
   密嵌する中央孔を有する環状フランジよりなり、
   スプリングワツシヤ６０はフランジの内側面に対
   して押付けられており、該柱に設けた保持部材６
   １はワツシヤにより弾性的に係合された柱を該壁
   部材に対して押付けて保持することを特徴とする
   特許請求の範囲第９項記載の粘度測定装置。