CN104641215B - 带有在传动轴与测量部件杆之间的联接器的流变测量仪 - Google Patents

Abstract

为了在流变测量仪的传动轴处紧固测量部件杆，该测量部件杆在导入开口中被导入到该传动轴的管状的末端区段中并在那里被固定。在此提出，在该测量部件杆处形成用作止挡件的托架，该传动轴的自由端能够移动到与该托架相贴靠，使得该测量部件杆具有锥形的、具有朝其自由端减小的横截面的区段，并且该测量部件杆能够借助其锥形的区段在该传动轴的末端区段的弹性扩张下导入到该末端区段中。

Description

带有在传动轴与测量部件杆之间的联接器的流变测量仪

技术领域

本发明涉及一种带有传动轴和可安置在该传动轴处的测量部件杆(Messteilschaft)的流变测量仪，其中该测量部件杆可以在导入方向上导入到该传动轴的管状的末端区段中并可以在那里被固定。

背景技术

在流变测量仪(例如流变仪或粘度计)的情况下常见的是，在两个测量部件之间安排一个待检测的样品，并且然后通过移动这些测量部件中的至少一个在该样品中产生变形。检测该变形和对该变形而言所需要的力和转矩，从中计算出构成该样品的材料的流变值。

根据样品材料的类型并且取决于这些待确定的流变特征变量，不同的测量部件是必需的。出于这种原因普遍已知的是，使用者可以选择性地在该旋转传动的传动轴的下部的、朝向样品的末端处以可松脱的方式安置一个适合的测量部件。

下面例如应假定，该传动轴被竖直地定向并且该测量部件借助一个同样竖直的测量部件杆在竖直的方向上从下方、也就是在导入方向上导入到该传动轴的一个管状的末端区段中并在那里被紧固。下面的实施方式涉及这些部件和组件的一种相应的定向，但是本发明并不限于此。

尤其也可以设置为，使得该测量部件杆在其上端处具有一个管状的末端区段，该传动轴的下端可以导入到该末端区域中。在下文描述的实施方式中，在运动方面的这种反转通过本发明明确地同时被包含。

该测量部件杆借助其上端导入到该传动轴的一个管状的下部区段中。在该传动轴的管状的末端区段的壁中固持有多个球状的夹紧体，这些夹紧体可以通过一个外部的、可移动地支承的夹紧套筒径向地向内挤压，其中这些夹紧体接合到该测量部件杆的多个凹陷中并且轴向地、也就是在导入方向上固定该测量部件杆，使得该测量部件杆不能从该传动轴中掉出来。

术语“轴向的”应涉及该测量部件杆的长度延伸或纵轴线以及该传动轴的长度延伸或纵轴线，它们是重合的，其中该导入方向也在轴向方向上延伸。术语“径向的”应涉及一个与此垂直的方向。

已经证明的是，该测量部件杆在该传动轴中的定位精确性基本上取决于使用者将该测量部件杆在尽可能竖直的取向上导入到该传动轴的管状的末端区段中的精密度(Sorgfalt)。

发明内容

本发明所基于的目的是，提供一种所述类型的流变测量仪，在该流变测量仪中，该测量部件杆以高精确性并以简单的方式被定位和固定在该传动轴中。

根据本发明，所述目的是通过具有权利要求1的这些特征的一种流变测量仪实现的。在此提出，在该测量部件杆处形成用作止挡件的托架，该传动轴的自由端能够移动到与该托架相贴靠，使得该测量部件杆具有锥形的、具有朝其自由端减小的横截面的区段，并且该测量部件杆能够借助其锥形的区段在该传动轴的末端区段的弹性扩张下导入到该末端区段中。

因为在该测量部件杆处形成用作止挡件的托架(该传动轴的自由端可以移动到与该托架相贴靠)，该测量部件杆向该传动轴的管状的末端区段中的导入运动以及由此还有该支撑力受到该托架限制，并且对于使用者而言可以从外部以简单的方式确定：当该传动轴的下部的轴向的末端贴靠在该托架处时，该测量部件杆占据其相对于该传动轴的额定位置。该传动轴的下端在该测量部件杆的托架处的贴靠确保：该测量部件杆精确地相对于该传动轴轴向地取向，也就是说，该测量部件杆的纵轴线与该传动轴的纵轴线重合或至少彼此平行地延伸。除此之外，避免了由于过度的轴向的力作用产生的该测量部件杆向该传动轴中过度的轴向的推入。

根据本发明，该测量部件杆可以在该传动轴的末端区段的弹性扩张下导入到该末端区段中。该测量部件杆在其锥形的区段中借助相对于该测量部件杆的纵轴线的角α具有在纵向方向上的小的锥度()，其中α<7°并且优选在2.0°至3.0°的范围内。该传动轴的管状的末端区段优选地具有与该测量部件杆相同的锥度，但是该末端区段也可以具有一个恒定的圆形横截面，使得该测量部件杆在向该传动轴的末端区段中导入时借助其锥形的末端扩展该末端区段。这可以单独地通过该传动轴的弹性变形发生，然而也可能的是，该传动轴通过预定的薄弱区或薄弱线、凹槽或槽缝以如下方式构形，使得该传动轴能够较好地并且以可重现的方式跟随该扩展。

在该测量部件杆被***的状态下，该传动轴的管状的末端区段由于其经过弹性变形引起的反作用力径向地从外部压紧到该测量部件杆的圆周上。由于这些传动轴的锥度及该测量部件杆的锥度的几何构形，可以给出一种自锁作用，使得给出高度的力配合。由此实现进一步的优点，使得除了该夹紧体的接入外还实现该测量部件杆的外侧与该传动轴的管状的末端区段的内侧之间的力配合连接，这导致：从该传动轴向该测量部件杆以及由此向该测量部件传递非常高的转矩。

该测量部件杆的锥形的区段向该传动轴的末端区段的接入在其径向的扩展下得以确保：该测量部件杆相对于该传动轴定中心并且由此该传动轴与该测量部件杆的这两个纵轴线重合，使得该测量部件杆相对于该传动轴准确地取向。

在本发明的改进方案中可以提出：该夹紧套筒借助第1弹簧加载到其夹紧位置中，并且该夹紧面在相对于该导入方向的倾斜度下以如下方式被安排，使得该夹紧力具有一个指向导入方向上的分量。

由于该夹紧面的倾斜，从该夹紧套筒经过该夹紧面到该夹紧体并且由此到该测量部件杆被施加了一个夹紧力，该夹紧力具有一个径向向内指向的分量以及一个在导入方向上指向的轴向的分量。在导入方向上指向的分量将该测量部件杆拉入该传动轴中，使得该测量部件杆可靠地保持在该传动轴中。将该夹紧套筒加载到该夹紧位置中的第1弹簧确保：由该夹紧套筒施加一个相对大的夹紧力，该夹紧力保证了该测量部件杆在该传动轴中的可靠的定位。

该夹紧面相对于导入方向、或是相对于该传动轴的纵轴线的倾斜程度确定了该夹紧力的径向的分量与该轴向的、在导入方向上指向的分量的比例。已经被证明有利的是，该夹紧面相对于该导入方向的倾斜度在3°至15°的范围内。

使该夹紧套筒加载在其夹紧位置中的第1弹簧应优选在该夹紧套筒与该传动轴之间进行作用。在此可以提出，使该第1弹簧安排在一个形成在该传动轴的外侧与该夹紧套筒的之间的间隙中。以此方式，该第1弹簧完全相对于环境被封装并且避免受到外部的影响以及尤其是污染。

在本发明的改进方案中可以提出，该夹紧套筒具有邻接于该夹紧面、用于接收这些夹紧体的环形凹槽。以此方式可能的是，这些夹紧体在该夹紧套筒的一个确定的位置中至少部分地接收在该环形凹槽中，由此该传动轴的管状的末端区段的自由横截面(lichteQuerschnitt)从这些夹紧体中释放出来，使得该测量部件杆能够以简单的方式推入到该传动轴的末端区段中。一旦该测量部件杆借助对应的凹陷在该夹紧体的范围中定位在该传动轴的内部中，这些夹紧体(其中优选为球体)就可以径向向内地进入该测量部件杆的这些凹陷中。该夹紧套筒由此被释放，该夹紧套筒由于第1弹簧的力而经历轴向的偏移并且借助其夹紧面使这些夹紧体进一步径向地向内挤压，并且在此同时产生在导入方向上起作用的力分量，该测量部件杆借助该力分量被拉入在该传动轴中的其末端位置中。

在本发明的改进方案中可以提出，在该传动轴内轴向可移动地支承顶出栓(Auswerferbolzen)。该顶出栓可以沿着该传动轴偏移并且能够借助第2弹簧加载，该第2弹簧优选地安排在该传动轴的管状的末端区段的内部。

当使用者将该测量部件杆的上端导入该传动轴的管状的末端区段中时，该测量部件杆抵抗该由此压紧的第2弹簧的力使该顶出栓移动。由此该顶出栓一方面在该传动轴的末端区段中提供该测量部件杆的一个无游隙的轴向的底座并且尤其支持使该测量部件杆从该传动轴的末端区段中移出，其方式为，该末端区段向该测量部件杆上施加一个在移出方向上作用的力。

为此，可以附加地或替代地提出，该顶出栓在一个静止位置中形成一个用于这些夹紧体的内部的支座，也就是说，这些夹紧体从该传动轴的末端区段的自由横截面中径向向外地被推出，使得该传动轴在***时不妨碍该测量部件杆的导入。该顶出栓挤压这些夹紧体，在此期间径向向外直到该测量部件杆借助其上端与该顶出栓相贴靠并使该顶出栓向上移位，其中这些夹紧体然后通过该测量部件杆一直径向地保持在该传动轴的管状的末端区段的内部空间之外，直到在该测量部件杆中形成的凹陷进入这些夹紧体的范围中，使得这些夹紧体可以接合到该凹陷中。

还可以为此替代地或附加地使在该测量部件杆处形成的托架与该夹紧套筒相贴靠。当该测量部件杆应从该传动轴的管状的末端区段中被移出时，这是尤其合理。该夹紧套筒抵抗该第1弹簧的力由使用者向下推，直到该夹紧套筒借助其下端贴靠在该托架处并由此向该测量部件杆上施加一个使该测量部件杆从该传动轴的末端区段中松脱的轴向力。

在本发明优选的构形中，设置电气的、气动的或液压的力源，借助该力源能够向该夹紧套筒上施加一个将该夹紧套筒移动到该释放位置中的力。为此可以附加地提出，由对应的力源也向该顶出栓施加一个对应的力，该力将该顶出栓向下挤压，由此该测量部件杆从该传动轴中移出并释放。

附图说明

本发明进一步的细节和特征将由参照附图对一个实施例的以下说明中体现出来。在附图中示出：

图1示出了***该测量部件杆之前的、根据本发明所述的流变测量仪的一个横截面，

图2示出了该测量部件杆***的第1阶段中的根据图1的流变测量仪，

图3示出了该测量部件杆***的第2阶段中的根据图1的流变测量仪，

图4示出了该测量部件杆***的第3阶段中的根据图1的流变测量仪，

图5示出了带有***的测量部件杆的根据图1的流变测量仪，

图6示出了移除该测量部件杆之前、该流变测量仪的一个与图5对应的图示，

图7示出了该测量部件杆的移除过程的第1阶段中的根据图6的流变测量仪，

图8示出了该测量部件杆移除过程的第2阶段中的根据图6的流变测量仪，以及

图9示出了该测量部件杆的移除过程的第3阶段中的根据图6的流变测量仪。

具体实施方式

图1示出了一个带有一个测量部件杆14(其中只示出了该测量部件杆的上部区段)和一个传动轴11(只示出了该传动轴的下部区段)的流变测量仪10的局部竖直截面。该流变测量仪可以尤其是一个流变仪或一个粘度计。

该测量部件杆14以一个纵轴线L基本竖直地延伸并且在其上端处具有一个锥形的区段14a，该区段带有一个向上、朝向其自由端减小的横截面。该锥形的区段14a的罩面相对于该纵轴线L倾斜度，也就是说，在图1中示出的角α小于或等于7°并优选在2°至3°的范围中。

在该测量部件杆14的罩面上以距上端很小的距离安排一个带有梯形横截面的、环绕的凹陷16。该凹陷16的朝向测量部件杆14上端的侧壁16a以一个角β相对于该测量部件杆14的纵轴线L延伸，其中该角β在10°至80°范围内并且优选为在30°至60°范围内。在所示的实施例中，该角度β为45°。

以相对于该凹陷16的轴向的距离在该凹陷下方安排一个环绕的、径向凸出的、用作止挡件的托架15。

该传动轴11(其纵轴线L'与该测量部件杆14的纵轴线L重合)在其下端中构形为管状的，其中在该传动轴11的内部轴向可移动地接收一个基本上为圆柱形的顶出栓20。该顶出栓20在其上端处具有一个加宽的头部22，该头部22可以移动到与该传动轴11的一个径向向内指向的、环绕的凸起部23相贴靠。该顶出栓20在其相反方向的下端处具有一个活塞区段27，该活塞区段与该传动轴11的内壁相贴靠。在该活塞区段27与该传动轴11的凸起部23之间安排一个第2弹簧19，该第2弹簧将该顶出栓20向下、也就是在该传动轴11的导入方向上施加预应力，如通过箭头F₂指示。

在该顶出栓20的活塞区段27的范围中在该传动轴11的壁中设置有多个通孔28。在每个通孔28中安排有一个球形的夹紧体13，在一个接合到该传动轴11的自由横截面中的位置与一个释放该传动轴11的自由横截面、向外突出的位置之间，该夹紧体可以径向地移动。

当该测量部件杆14尚未导入该传动轴11中时，该顶出栓20位于其在图1中示出的、下部的静止位置中，该顶出栓在该静止位置中由于第2弹簧19的力借助其上部的头部22贴靠在该传动轴11的凸起部23处。在此，该顶出栓20的活塞区段27位于这些通孔28的高度，使得该活塞区段27与这些球形的夹紧体13相贴靠并使这些夹紧体保持在其向外突出的位置中。

该传动轴11的、安排在这些通孔28下方的末端区段24可以在径向方向上弹性地扩展，这能够以如下方式得到支持：向该传动轴11的末端区段24中安装呈轴向槽缝或凹槽29形状的薄弱线。

在该传动轴11的外侧安排一个轴向可移动的夹紧套筒12，该夹紧套筒在其内部的、朝向该传动轴11的侧面具有一个凹座26，一个在该传动轴11处安置或成形的凸肩18接合到该凹座中。凹座26的尺寸确定了该夹紧套筒12的最大轴向偏移行程，因为该凸肩18在夹紧套筒12偏移时沿着凹座26被偏移，其中凹座26的这些轴向的末端对应地形成一个止挡件，由此限制该夹紧套筒12的运动。在该传动轴11的凸肩18与该夹紧套筒12之间安排一个第1弹簧17，该第1弹簧使该夹紧套筒12加载到一个向上取向、即背离该传动轴11的导入端取向的方向上，如在图1中通过箭头F₁指示。

在该凹座26下方在该夹紧套筒12的内壁中形成一个径向地向内打开的环形凹槽25。该环形凹槽25以如下方式设定尺寸，使得该环形凹槽能够接收这些球形的夹紧体13的、在该传动轴11的外侧上突出的区段。

在该环形凹槽25下方，该夹紧套筒12的一个径向内部的夹紧面21与该环形凹槽邻接，该夹紧套筒12相对于该竖直的纵轴线L'以一个3°至15°的角度如下地倾斜，使得该夹紧套筒12的内部横截面朝向其下端减小。

以下将借助图2至图5对该测量部件杆14的安装和紧固进行说明。从在图1中示出的位置，使用者将该测量部件杆14在导入方向E上、也就是在轴向方向上从下导入到该传动轴11的管状的末端区段24中。由于该测量部件杆14的锥形区段14a的锥度，该传动轴11的末端区段24在此以很小的尺寸径向地、弹性地扩展并且径向地从外部压紧到该测量部件杆14的锥形的区段14a上。如在图2中所示出的，该测量部件杆14的上端侧在导入运动的第1阶段与该顶出栓20的下侧相贴靠。在此，该顶出栓20的活塞区段27仍将这些球形的夹紧体13保持在其向外取向的位置中，这些夹紧体在该位置中安排在该夹紧套筒12的环形凹槽25中。

该测量部件杆14在导入方向E上的进一步的、轴向的导入导致：该顶出栓20对抗该第2弹簧19的力而轴向地向上移动，其中这些球形的夹紧体13现在通过该测量部件杆14保持在其向外取向的位置中。该传动轴11的末端区段24，由于该测量部件杆14的锥形的区段14a，仍进一步径向、弹性地扩展。这一状况在图3中示出。

该测量部件杆14向该传动轴11的管状的末端区段24中导入，直到该传动轴11的这些下端与该测量部件杆14的托架15相贴靠。在该在图4中所示的状况下，该管状的末端区段24如下径向、弹性地扩展，使得该末端区段完全在内在应力(Eigenspannung)下向该测量部件杆14的罩面上张紧。在此状况下，该测量部件杆14的这个环形的凹陷16位于这些球形的夹紧体13的范围内，使得这些夹紧体可以实施一个径向向内取向的运动并结合到该凹陷16中。通过这些球形的夹紧体13的这种运动，该夹紧套筒12被释放并由于该第1弹簧17的力而实施一个轴向地向上取向的运动(见图4)。由此该倾斜的夹紧面21与这些球形的夹紧体13从外部贴靠并且还进一步将这些夹紧体挤压进该测量部件杆14的凹陷16中。由于夹紧面21的倾斜，从该夹紧套筒12中向这些球形的夹紧体13以及从这些夹紧体向该测量部件杆14施加的力具有一个在该纵轴线L'的方向上作用的轴向的分量，由此该测量部件杆14被拉入该传动轴11的管状的末端区段24中。由此确保，该传动轴11的下端通过整个圆周贴靠在该测量部件杆14的托架15处。这一状况在图5中示出。

该传动轴11的下端在该测量部件杆14的托架15处的贴靠确保：该测量部件杆14精确地相对于该传动轴11轴向地取向，也就是说，该测量部件杆14的纵轴线L与该传动轴11的纵轴线L'彼此平行地延伸。该测量部件杆14的锥形的区段14a向该传动轴11的末端区段24中的接入在其弹性的、径向的扩展的情况下确保：这两个纵轴线L与L'重合，也就是说，该测量部件杆14相对于该传动轴11准确地定位。

由于该倾斜的夹紧面21以及该由此得到的轴向的夹紧力分量，该测量部件杆14自动地对齐并移动到其额定位置中并在那里保持在预应力下。在该测量部件杆14的上部的锥形区段14a与该传动轴11的径向、弹性扩展的末端区段24之间的该径向的夹紧力支持该测量部件杆14的精准的定位并具有如下优点，使得可以在该传动轴11与测量部件杆14之间传递高的转矩。

图6至9示出了将该测量部件杆14从该联接器10中移除的这些单独的阶段。图6示出了该测量部件杆14安装后的状态的一个与图5对应的图示，其中这些球形的夹紧体13通过该夹紧套筒12的夹紧面21向该测量部件杆14的凹陷16中压紧并且该传动轴11的下端贴靠在该测量部件杆14的托架15处。如在图6中通过箭头B指示的，使用者对抗该第1弹簧17的力将该夹紧套筒12从该安装位置中向下移动。进行该移动直到该夹紧套筒12的下端同样与该测量部件杆14的托架15相贴靠(见图7)。在这个位置中该夹紧套筒12的环形凹槽25位于这些球形的夹紧体13的范围内，使得这些夹紧体可以实施一个径向的运动。该该夹紧套筒12的一个进一步向下取向的运动中，该夹紧套筒12由使用者通过托架15向该测量部件杆14上施加一个向下取向的力。这通过该顶出栓20进行支持，该顶出栓由于第2弹簧19同样向该测量部件杆14施加一个向下取向的力。通过该测量部件杆14的向下取向的运动，这些球形的夹紧件13侧向地移位并被挤压到该环形凹槽25中，使得该测量部件杆14然后借助该顶出栓20沿着该传动轴11从该传动轴中推出。然而该测量部件杆14的掉落通过由于传动轴11的末端区段24的弹性的扩展给出的夹紧力得以避免，使得使用者能够将该测量部件杆14向下取下。

如在图6中通过箭头P和P'指示的，代替于通过使用者而由一个电气的、气动的或液压的力源实现夹紧套筒12的向下取向的偏移运动，测量部件杆14的移除可以自动化。借助该力源可以产生或施加一个在该传动轴与该夹紧套筒之间作用的力，由此使该夹紧套筒向下移动。根据在图6中的箭头P在导入例如一个气动的力冲击(Kraftstoβ)时，该力在该传动轴11的凸肩18与该夹紧套筒12之间作用，由此使该夹紧套筒在箭头B的方向向下移动。

为此，可以附加地提出，向该顶出栓20上施加一个力，其方式为，例如一个液压的力冲击根据箭头P'作用在该顶出栓20的上侧，该顶出栓20由此向下被推动并且由此向该测量部件杆14上施加一个顶出力(Auswerfekraft)。

Claims (16)

1.流变测量仪，带有传动轴(11)和可安置在该传动轴处的测量部件杆(14)，其中该测量部件杆(14)能够在导入方向(E)上导入到该传动轴(11)的管状的末端区段(24)中并能够在该末端区段处被固定，其特征在于，在该测量部件杆(14)处形成用作止挡件的托架(15)，该传动轴(11)的自由端能够移动到与该托架相贴靠，使得该测量部件杆(14)具有锥形的、具有朝其自由端减小的横截面的区段(14a)，并且该测量部件杆(14)能够借助其锥形的区段(14a)在该传动轴(11)的末端区段(24)的弹性扩张下导入到该末端区段中。

2.根据权利要求1所述的流变测量仪，其特征在于，该锥形的区段(14a)相对于该测量部件杆(14)的纵轴线(L)以角度α<7°倾斜。

3.根据权利要求2所述的流变测量仪，其特征在于，该角度α的范围为2.5°至3°。

4.根据权利要求1所述的流变测量仪，其特征在于，在该传动轴(11)的末端区段(24)中形成多个呈槽缝或凹槽(29)形状的薄弱区。

5.根据权利要求1所述的流变测量仪，其特征在于，该测量部件杆(24)能够借助径向可偏移的夹紧体(13)固定在该传动轴(11)的管状的末端区段(24)中，并且设置可移动地支承在该传动轴上的夹紧套筒(12)，该夹紧套筒在夹紧位置与释放位置之间是可偏移的，在该夹紧位置中该夹紧套筒通过夹紧面(21)向这些夹紧体(13)上施加将这些加紧体针对该测量部件杆(14)压紧的夹紧力，在该释放位置中这些夹紧体(13)不施加夹紧力到该测量部件杆(14)上。

6.根据权利要求5所述的流变测量仪，其特征在于，该夹紧套筒(12)借助第1弹簧(17)加载到其夹紧位置中，并且该夹紧面(21)在相对于该导入方向(E)的倾斜度下以如下方式被安排，使得该夹紧力具有指向导入方向(E)的分量。

7.根据权利要求6所述的流变测量仪，其特征在于，该夹紧面(21)相对于该导入方向(E)的倾斜度的范围为3°至15°。

8.根据权利要求6所述的流变测量仪，其特征在于，该第1弹簧(17)在该夹紧套筒(12)与该传动轴(11)之间作用。

9.根据权利要求5所述的流变测量仪，其特征在于，该夹紧套筒(12)具有邻接于该夹紧面(21)、用于接收这些夹紧体(13)的环形凹槽(25)。

10.根据权利要求5至8之一所述的流变测量仪，其特征在于，这些夹紧体(13)是球体。

11.根据权利要求5所述的流变测量仪，其特征在于，在该传动轴(11)内，轴向可移动地支承顶出栓(20)。

12.根据权利要求11所述的流变测量仪，其特征在于，该顶出栓(20)在静止位置中形成用于这些夹紧体(13)的内部支座。

13.根据权利要求12所述的流变测量仪，其特征在于，该顶出栓(20)用第2弹簧(19)加载到该静止位置中。

14.根据权利要求6所述的流变测量仪，其特征在于，该夹紧套筒(12)能够抵抗该第1弹簧(17)的力而偏移到该释放位置中，其中该夹紧套筒(12)与该测量部件杆(14)的托架(15)相贴靠。

15.根据权利要求5所述的流变测量仪，其特征在于电气的、气动的或液压的力源，借助该力源能够向该夹紧套筒(12)上施加将该夹紧套筒(12)移动到该释放位置中的力。

16.根据权利要求11所述的流变测量仪，其特征在于电气的、气动的或液压的力源，借助该力源能够向该顶出栓(20)上施加将该顶出栓(20)移动到该释放位置中的力。