CS206348B1

CS206348B1 - Absorption rotary rheometer

Info

Publication number: CS206348B1
Application number: CS759979A
Authority: CS
Inventors: Antonin Stepanek
Original assignee: Antonin Stepanek
Priority date: 1979-11-07
Filing date: 1979-11-07
Publication date: 1981-06-30

Description

(54) Útlumový rotační reometr(54) Reduced rotational rheometer

Vynález se týká útlumového rotačního reometru pro newtonské a nenewtonské kapaliny, sestávající z pevného válce s měřenou kapalinou a do něj vloženého rotujícího vnitrního válce, poháněného elektromotorem až do okamžiku vypnutí, kdy pak celý rotující systém pracuje v nestacionárním stavu.The invention relates to a attenuation rotary rheometer for Newtonian and non-Newtonian liquids, consisting of a solid cylinder with the measured liquid and a rotating inner cylinder inserted therein, driven by an electric motor until the entire rotating system then operates in a non-stationary state.

Dosud známé reometry prakticky stále využívají jen stacionárního stavu proudění měřené kapaliny mezi osově souměrnými, vhodně volenými rotačními tělesy, jako je například válec a dutý válec nebo kužel a rovina a podobně, nebo proudění kolem tělesa, ponořeného do teoreticky neohraničené klidné kapaliny. V procesu měření určuje se ustálená úhlová rychlost rotace tělesa v kapalině nebo v kapalinové vrstvě a příslušný moment plošných sil působících na těleso vlivem vnitřního tření v kapalině, vyrovnaný momentem buzeným použitým hnacím zařízením.The prior art rheometers still practically utilize only the stationary state of flow of the measured liquid between axially symmetrical, suitably selected rotary bodies, such as a cylinder and a hollow cylinder or cone and plane and the like, or flow around a body immersed in a theoretically boundless still fluid. In the measurement process, the steady-state angular rate of rotation of the body in the liquid or in the liquid layer and the respective moment of the surface forces acting on the body due to internal friction in the liquid, balanced by the moment excited by the drive device used, are determined.

Hlavní nevýhodou těchto zařízení je ne příliš přesné určení kroutícího momentu a též to, že koncový efekt lze eliminovat jen do jisté míry, nebo jej určit absolutně s jistou měřicí chybou.The main disadvantage of these devices is the not very precise determination of the torque and also that the end effect can be eliminated only to a certain extent, or it can be determined absolutely with a certain measuring error.

Uvedené nedostatky odstraňuje podle vynálezu útlumový rotační reometr pro newtonské a nenewtonské kapaliny, sestávající z pevného válce s měřenou kapalinou a do ně] vloženého rotujícího vnitřního válce, poháněného elektromotorem až do okamžiku vypnutí, kdy pak celý rotující systém pracuje v nestacionárním stavu. Jeho podstata spočívá v tom, že vnitřní válec je uložen v axiálním a radiálním vzduchovém ložisku a je propojen přes unášecí čepy vrtulkou, umístěnou na hřídeli elektromotoru, spojeným s elektromagnetem, přičemž vnitřní válec je opatřen horizontálními otvory, proti nimž je s jedné strany umístěn zdroj světla a s druhé strany fotoodpor. Podle dalšího význaku vynálezu je fotoodpor propojen přes ohmický odpor s vyhodnocovacím čítačem pulzů.According to the invention, the attenuation rotational rheometer for the Newtonian and non-Newtonian liquids, consisting of a solid cylinder with the measured liquid and a rotating internal cylinder driven therein, is driven by an electric motor until the entire rotating system is then operated in a non-stationary state. It is based on the fact that the inner cylinder is mounted in an axial and radial air bearing and is connected by means of a propeller by a propeller mounted on an electric motor shaft connected to an electromagnet, the inner cylinder is provided with horizontal holes against which a source is located light and other side photoresistor. According to another feature of the invention, the photoresistor is coupled via an ohmic resistor to a pulse evaluation counter.

Účinek útlumového rotačního reometru spočívá v tom, že není potřeba měření momentu třecích sil, který je zatížen dosti značnou měřicí chybou, ale místo toho· se měří časové intervaly, které u čítačů pulsů lze zajistit s relativní přesností 10Ά Další výhodou vzhledem nestacionárnosti způsobu je to, že vliv koncového efektu se neuplatní a provede-li se měření v několika opakovaných intervalech, pak z registrace poklesu otáček, se může ihned rozhodnout, zda jde o newtonskou kapalinu či nenewtonskou. Odpadá indikace třecích sil a přímo neměřitelné tečné napětí v kapalině se odvozuje jen z úhlové rychlosti rotace tělesa v kapalině, na jejíž měření se redukuje pak celý proces určování dynamické viskozity. Celé měření probíhá při časově proměnných otáčkách, takže druhým údajem k úhlové rychlosti, nahrazujícím velikost momentu třecích sil a potřebným k určení dynamické viskozity, je snadno a přesně měřitelný čas. Nejpřirozenější způsob jakým se může dosáhnout časově proměnných otáček, je roztočit těleso v kapalině vhodným hnacím zařízením na konstantní otáčky a nechat je dále otáčet pouze setrvačností, za současného působení pasivních odporů na jeho povrchu způsobených vlivem vazkosti měřené kapaliny.The effect of the attenuation rotational rheometer is that there is no need to measure the torque of the frictional forces, which is burdened with a fairly large measuring error, but instead measures the time intervals that can be ensured with pulse counters with relative accuracy of 10Ά. that the effect of the end effect does not apply and if the measurement is performed at several repeated intervals, then from the registration of the deceleration, it can immediately decide whether it is a Newtonian liquid or a non-Newtonian liquid. The indication of frictional forces is eliminated and the directly unmeasurable tangential stress in the liquid is derived only from the angular velocity of rotation of the body in the liquid, to which the whole process of determining the dynamic viscosity is reduced. The entire measurement takes place at time-varying speeds, so the second indication of the angular velocity, replacing the magnitude of the frictional force torque and required to determine the dynamic viscosity, is the easily and accurately measurable time. The most natural way in which time-varying revolutions can be achieved is to rotate the body in the liquid with a suitable propulsion device to constant revolutions and let them continue to rotate only by inertia, while applying passive resistances on its surface caused by the viscosity of the measured liquid.

Vynález je dále blíže popsán na příkladu provedení podle připojeného výkresu, na němž je naznačen schematický nárys reometru s příslušným zapojením.The invention will now be described in more detail by way of example with reference to the accompanying drawing, in which a schematic front view of a rheometer with corresponding wiring is shown.

Reometr sestává z vnitřního válce 2, vloženého do pevného válce 1 s měřenou kapalinou. Vnitřní válec je uložen v radiální a axiálním vzduchovém ložisku a je poháněn přes unášecí čepy 3 vrtulkou 4, která je upevněna na hřídeli elektromotoru 5. Elektromotor 5 je spojen s elektromagnetem 8. O spodní čelo elektromotoru 5 je vzepřena tlačná pružina 9. Ve vnitřním válci 2 je vytvořeno několik horizontálních otvorů 10, proti nimž je s jedné strany umístěn zdroj 11 světla a s druhé strany fotoodpor 12, spojený přes ohmický odpor 13 s vyhodnocovacím čítačem 14 pulsů. Ovládání elektromotoru 5 a elektromagnetu 8 zajišťuje relé 6 s vypínačem 7.The rheometer consists of an inner cylinder 2 inserted into the solid cylinder 1 with the liquid to be measured. The inner cylinder is housed in a radial and axial air bearing and is driven through the drive pins 3 by a propeller 4, which is mounted on the shaft of the electric motor 5. The electric motor 5 is coupled to the electromagnet 8. 2, a plurality of horizontal openings 10 are formed, against which a light source 11 is located on one side and a photoresistor 12 connected to the other side via an ohmic resistor 13 with a pulse evaluation counter 14. The electric motor 5 and the solenoid 8 are controlled by a relay 6 with a switch 7.

Reometr pracuje následujícím způsobem:The rheometer works as follows:

Měření viskozity použitou nestacionární metodou probíhá mezi oběma soustřednými válci, a to pevným válcem 1 a vnitřním válcem 2, který se otáčí a pro odstranění pasivních odporů je veden jak radiálně tak axiálně vzduchovými ložisky 15. Axiální ložisko je u příkladu provedení řešeno kulovou plochou a vzduchovými dýzami, radiální ložisko pak vzduchovými dýzami po obvodu vnitřního válce 2.The measurement of the viscosity by the non-stationary method takes place between the two concentric cylinders, namely the fixed cylinder 1 and the inner cylinder 2, which rotates and is guided both radially and axially by air bearings 15 to eliminate passive resistors. nozzles, radial bearing then air nozzles around the inner cylinder 2.

Vnitřní válec 2 je naháněn přes unášecí če-The inner cylinder 2 is chased over the driving member.

Claims

SUBJECT

A damping rotary rheometer for liquids consisting of a solid cylinder with the liquid to be measured and a rotating internal cylinder driven by an electric motor inserted therein, until the entire rotating system then operates in a non-stationary state, characterized in that the inner cylinder (2) is It is mounted in axial and radial air bearings (15) and is connected via driving pins (3) to a propeller (4) located by a py 3 propeller 4, connected to the shaft of the electric motor 5. After turning to constant speed This interrupts the current supply to the electric motor 5 as well as to the electromagnet 8, which presses the electric motor 5 into engagement. Thereby the compression spring 9 pushes the whole assembly of the electric motor 5 and the electromagnet 8 above the level of the driving pins 3, so that the inner cylinder 2 is no longer driven and rotates further on the air cushion only by inertia and braking on the circumference.

The continuous drop in speed is registered so that a plurality of horizontal holes 10 are drilled in the inner cylinder, so that during its deceleration the light supplied from the light source 11 to the photoresistor 12 is interrupted, in which a voltage pulses 13 are generated.

These pulses are registered at the same time intervals with a 14 pulse counter, the data of which immediately informs whether it is a Newtonian or a non-Newtonian liquid. In the case of a Newtonian liquid, the dynamic viscosity can be determined immediately from a very simple formula. In the case of non-Newtonian fluid, pulse counter data at equidistant time intervals, these will serve as input data for a computer that processes the data according to a specified program and draws a rheogram of the measured liquid on the plotter output.

The whole device is designed so that the whole solid cylinder 1 with the measured liquid is hermetically sealed so that it can be easily inserted into the thermostat and tempered to the desired temperature.

The instrument is suitable for accurate absolute measurements both in rheological research and for fast orientation measurements in common laboratories.

BACKGROUND OF THE INVENTION on an electric motor shaft (5) coupled to an electromagnet (8), the inner cylinder (2) being provided with horizontal openings (10) facing a light source (11) on one side and a photoresistor (13) on the other.

The attenuation rotary rheometer according to claim 1, characterized in that the photoresistor (12) is connected to the pulse evaluation counter (14) via an ohmic resistor (13).