FR2744528A1 - Measuring device for visco-elastic characteristics of a fluid - Google Patents

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FR2744528A1
FR2744528A1 FR9601712A FR9601712A FR2744528A1 FR 2744528 A1 FR2744528 A1 FR 2744528A1 FR 9601712 A FR9601712 A FR 9601712A FR 9601712 A FR9601712 A FR 9601712A FR 2744528 A1 FR2744528 A1 FR 2744528A1
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visco
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FR9601712A
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Herve Gayvallet
Elisabeth Charlaix
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N11/02Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material
    • G01N11/04Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture

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Abstract

The measuring device has a measuring cell comprising two cavities(1,2) which communicate with each other through a rectilinear capillary tube(4). The cell(1,2,4) is hermetically sealed and the cavities(1,2) each contain a piezo-electric pressure sensor(5,6). The cavities are electrically connected to a central unit(11) designed to process the detected signals from the sensors and to deduce the visco-electric characteristics of the fluid. One of the cavities(1) is associated with a vibrating element(12) which gives a low amplitude oscillating movement to the fluid contained in the measuring cell. The cell operates over a frequency interval whose upper bound exceed 1000 Hertz. The two cavities(1,2) and the tube(4) are integrally filled by the fluid to be analysed.

Description

DISPOSITIF POUR DéTERMINER LES CARACTERISTIOUES VISCO ELAStIIQUE D'UN FLUIDE
L'invention concerne un nouveau dispositif pour déterminer les caractéristiques visco-élastiques d'un fluide. De tels dispositifs sont généralement désignés sous le vocable de rhéomètre.
DEVICE FOR DETERMINING THE VISCO ELASTIC CHARACTERISTIOUS OF A FLUID
The invention relates to a new device for determining the viscoelastic characteristics of a fluid. Such devices are generally designated by the term rheometer.

Le rhéomètre - objet de la présente invention est du type à capillaire. The rheometer object of the present invention is of the capillary type.

De nombreux domaines requièrent la connaissance des caractéristiques visco-élastiques des fluides qu'ils mettent en oeuvre, notamment dans le domaine agro-alimentaire, mais également dans celui des cosmétiques, de la pétrochimie, des peintures et vernis, des matières plastiques, etc..., où l'on souhaite pouvoir étudier et caractériser des huiles, gels, suspensions ou solutions. Many fields require knowledge of the viscoelastic characteristics of the fluids they use, in particular in the food industry, but also in that of cosmetics, petrochemicals, paints and varnishes, plastics, etc. .., where we want to be able to study and characterize oils, gels, suspensions or solutions.

A cet effet, la détermination des propriétés rhéologiques, et de manière plus spécifique, des coefficients visco-élastiques d'un fluide étaient à ce jour accessibles par le biais de rhéomètres, notamment les rhéomètres à capillaire et les rhéomètres rotatifs. To this end, the determination of rheological properties, and more specifically, viscoelastic coefficients of a fluid were to date accessible by rheometers, in particular capillary rheometers and rotary rheometers.

Les rhéomètres rotatifs consistent à mesurer le couple de résistance à l'écoulement du fluide à analyser. Si certes, avec ce type de rhéomètre rotatif, il est possible de fonctionner en régime oscillant, cependant, la fréquence d'oscillation du fluide est limitée à quelques dizaines de hertz, compte tenu notamment de la mise en oeuvre de pièces mécaniques mobiles générant un effet inertiel parasite. Rotary rheometers consist of measuring the resistance torque to the flow of the fluid to be analyzed. If, of course, with this type of rotary rheometer, it is possible to operate in an oscillating regime, however, the frequency of oscillation of the fluid is limited to a few tens of hertz, taking into account in particular the use of mobile mechanical parts generating a parasitic inertial effect.

L'autre type principal de rhéomètres connus est constitué par les rhéomètres capillaires, qui fonctionnent selon le principe de l'écoulement continu d'un fluide dans un capillaire calibré. Le fluide est soumis à une différence de pressions connue et ajustable et différentes mesures peuvent être effectuées, notamment vitesse d'écoulement, pression à différents emplacements le long du tube, débit du fluide à la sortie du tube. On peut aboutir au moyen de ce rhéomètre capillaire, à la mesure de la viscosité. The other main type of known rheometers is constituted by capillary rheometers, which operate on the principle of the continuous flow of a fluid in a calibrated capillary. The fluid is subjected to a known and adjustable pressure difference and various measurements can be carried out, in particular flow speed, pressure at different locations along the tube, flow rate of the fluid at the outlet of the tube. It is possible, by means of this capillary rheometer, to measure the viscosity.

Parmi ces rhéomètres capillaires, on a décrit dans le document GOA- 2 233 461 une cellule de mesure comportant un tube capillaire reliant deux réservoirs, constituant un module en équilibre. Le premier réservoir est monté en équilibre sur le couteau d'une balance, et le second réservoir est suspendu au moyen d'un système de pesage. Le fluide dont on cherche à déterminer les caractéristiques rhéologiques transite sous pression contrôlée et mesurée du premier au second réservoir, et le débit d'écoulement est déterminé en mesurant la charge dans le second réservoir au moyen du système de mesure à des intervalles de temps réguliers. Among these capillary rheometers, there has been described in document GOA-2 233 461 a measurement cell comprising a capillary tube connecting two reservoirs, constituting a module in equilibrium. The first tank is mounted in equilibrium on the knife of a scale, and the second tank is suspended by means of a weighing system. The fluid whose rheological characteristics are to be determined passes under controlled and measured pressure from the first to the second reservoir, and the flow rate is determined by measuring the charge in the second reservoir by means of the measurement system at regular time intervals. .

Si un tel dispositif permet d'aboutir à la détermination de la viscosité d'un fluide à fréquence nulle, en revanche, il n'est pas envisageable de déterminer les caractéristiques visco-élastiques à fréquence finie, a fortiori à fréquence élevée. If such a device makes it possible to determine the viscosity of a fluid at zero frequency, on the other hand, it is not possible to determine the visco-elastic characteristics at finite frequency, a fortiori at high frequency.

L'objet de l'invention est de proposer un rhéomètre capillaire à écoulement oscillant, permettant la détermination des caractéristiques visco-élastiques de fluides à des fréquences élevées, notamment susceptibles de dépasser 1000 Hertz. The object of the invention is to provide a capillary rheometer with oscillating flow, allowing the determination of the visco-elastic characteristics of fluids at high frequencies, in particular liable to exceed 1000 Hertz.

Ce dispositif pour déterminer les caractéristiques visco-élastiques d'un fluide, comprend une cellule de mesure constituée de deux cavités communiquant l'une avec l'autre au moyen d'un tube capillaire rectiligne. Ce dispositif se caractérise:
- en ce que la cellule de mesure est hermétiquement dose, après introduction en son sein du fluide à caractériser;
- en ce que lesdites cavités sont chacunes munies d'un capteur de pression, lesdits capteurs étant reliés électriquement à une unité centrale destinée à traiter les signaux captés et restituer les caractéristiques viscoélastiques du fluide;
- et, en ce que l'une des cavités est associée avec un organe vibrant, susceptible de mettre en mouvement le fluide contenu dans la cellule de mesure ainsi constituée.
This device for determining the visco-elastic characteristics of a fluid, comprises a measuring cell made up of two cavities communicating with each other by means of a rectilinear capillary tube. This device is characterized:
- in that the measuring cell is hermetically dose, after introduction into it of the fluid to be characterized;
- in that said cavities are each provided with a pressure sensor, said sensors being electrically connected to a central unit intended to process the signals picked up and restore the viscoelastic characteristics of the fluid;
- And, in that one of the cavities is associated with a vibrating member, capable of setting in motion the fluid contained in the measurement cell thus formed.

En d'autres termes, l'invention consiste à mesurer les pressions aux extrémités d'un capillaire, dans lequel est induit un écoulement oscillant du fluide à caractériser, au moyen d'un organe d'excitation. C'est à partir de la caractéristique dynamique reliant le débit d'un écoulement de type
Poiseuille alternatif dans le tube capillaire, à l'écart de pressions entre les extrémités de ce tube, que l'on accède aux coefficients visco-élastiques du fluide. Ces coefficients sont obtenus par traitement numérique, effectués par l'unité centrale, constituée d'un micro-ordinateur muni d'un logiciel prévu à cet effet.
In other words, the invention consists in measuring the pressures at the ends of a capillary, in which an oscillating flow of the fluid to be characterized is induced, by means of an excitation member. It is from the dynamic characteristic connecting the flow of a type flow
Alternative pooiseuille in the capillary tube, away from pressures between the ends of this tube, which one reaches the visco-elastic coefficients of the fluid. These coefficients are obtained by digital processing, carried out by the central unit, consisting of a microcomputer provided with software provided for this purpose.

Avantageusement, l'installation fonctionne sur un intervalle de fréquence dont la borne supérieure est supérieure à 1 000 Hertz. Advantageously, the installation operates on a frequency interval the upper limit of which is greater than 1000 Hertz.

Pour certaines mesures, les deux cavités et le tube sont intégralement remplis par le fluide à analyser. Par ailleurs, et ainsi que déjà précisé, la cellule de mesure constituée par les deux cavités et le tube capillaire est hermétiquement dose. De fait et dans le cas où le fluide à étudier est constitué d'une solution, cette cellule interdit toute dérive de concentration. For certain measurements, the two cavities and the tube are completely filled with the fluid to be analyzed. Furthermore, and as already specified, the measuring cell constituted by the two cavities and the capillary tube is hermetically dose. In fact and in the case where the fluid to be studied consists of a solution, this cell prohibits any concentration drift.

Les capteurs de pression sont avantageusement constitués d'éléments piezoélectriques.  The pressure sensors advantageously consist of piezoelectric elements.

L'organe de mise en mouvement oscillant du fluide est constitué par un pot vibrant associé à une membrane élastique obturant un orifice monté sur l'une des deux cavités, voire par un excitateur piezoélectrique immergé dans l'une des cavités. The oscillating fluid setting member consists of a vibrating pot associated with an elastic membrane closing an orifice mounted on one of the two cavities, or even by a piezoelectric exciter immersed in one of the cavities.

Avantageusement, l'ensemble de la cellule de mesure est placé dans une enceinte thermostatée, de telle sorte à maintenir la température constante pendant la durée de l'expérience, selon une valeur déterminée. Advantageously, the entire measurement cell is placed in a thermostatically controlled enclosure, so as to maintain the temperature constant for the duration of the experiment, according to a determined value.

Il est présenté, à titre indicatif et non limitatif, un exemple de réalisation et d'application, à l'appui des figures annexées. An illustrative and non-limiting example is presented, in support of the appended figures.

La figure 1 est une représentation schématique du principe de fonctionnement de l'installation conforme à l'invention. Figure 1 is a schematic representation of the operating principle of the installation according to the invention.

La figure 2 est une représentation schématique en section de la cellule de mesure conforme à l'invention. FIG. 2 is a diagrammatic representation in section of the measurement cell according to the invention.

La figure 3 est une représentation schématique en section de la cavité d'étalonnage des capteurs de pression, mise en oeuvre par l'invention. FIG. 3 is a diagrammatic representation in section of the calibration cavity of the pressure sensors, implemented by the invention.

La figure 4 est une courbe représentative de l'évolution, en fonction de la fréquence, des parties réelle et imaginaire de la viscosité complexe d'une solution de caractéristiques suivantes:
- concentration CTAB: 0,35 M
- concentration KBr : 0,40 M
- température : 31 OC
La figure 5 est une courbe représentative de l'évolution, en fonction de la fréquence, des parties réelle et imaginaire du module d'élasticité complexe de la même solution.
FIG. 4 is a curve representing the evolution, as a function of the frequency, of the real and imaginary parts of the complex viscosity of a solution of the following characteristics:
- CTAB concentration: 0.35 M
- KBr concentration: 0.40 M
- temperature: 31 OC
FIG. 5 is a curve representing the evolution, as a function of the frequency, of the real and imaginary parts of the complex elastic modulus of the same solution.

La figure 6 est un diagramme Cole-Cole correspondant aux résultats de la figure 5.  Figure 6 is a Cole-Cole diagram corresponding to the results of Figure 5.

La description qui suit met en oeuvre une cellule de mesure plus particulièrement adaptée à une mesure des pressions au moyen de capteurs piezoélectriques. I1 est bien entendu que l'invention ne saurait se limiter à cette seule forme de réalisation, et que tout capteur de pression pourrait être mis en oeuvre. The following description implements a measurement cell more particularly suitable for measuring pressures using piezoelectric sensors. It is understood that the invention cannot be limited to this single embodiment, and that any pressure sensor could be used.

On a schématiquement représenté sur la figure 1 le dispositif conforme à l'invention. Fondamentalement, il comprend une cellule de mesure constituée de deux cavités (1, 2) reliées entre elles par un tube capillaire (4) rectiligne, ce capillaire ayant pour cette application une longueur de 3 cm, pour un diamètre interne de 0,3 mm. Schematically shown in Figure 1 the device according to the invention. Basically, it comprises a measuring cell consisting of two cavities (1, 2) connected to each other by a straight capillary tube (4), this capillary having for this application a length of 3 cm, for an internal diameter of 0.3 mm .

Chacune de ces deux cavités (1, 2) comporte un capteur de pression piezoélectrique (5, 6), dont les signaux de pression temporels, respectivement vi (t) et v2(t) sont recueillis par un analyseur de signal (11), restituant la réponse en fréquence T (jo) = vl (jo) de la cellule ainsi
v2(joe) constituée.
Each of these two cavities (1, 2) comprises a piezoelectric pressure sensor (5, 6), whose time pressure signals, respectively vi (t) and v2 (t) are collected by a signal analyzer (11), restoring the frequency response T (jo) = vl (jo) of the cell thus
v2 (joe) incorporated.

L'acquisition des signaux s'effectue par exemple au moyen d'un analyseur ou d'une carte d'acquisition. Un traitement numérique effectué par l'unité centrale (11), typiquement constituée d'un microordinateur, permet ensuite d'extraire de cette réponse les coefficients visco-élastiques recherchés. The signals are acquired for example by means of an analyzer or an acquisition card. A digital processing carried out by the central unit (11), typically consisting of a microcomputer, then makes it possible to extract from this response the viscoelastic coefficients sought.

Par ailleurs, le dispositif comporte également un pot vibrant (12) agissant sur une membre élastique (13) obturant la cavité (1), ainsi qu'on peut l'observer sur la figure 1. De la sorte, ce pot vibrant permet de générer un écoulement oscillant du fluide dans le tube capillaire. Cet écoulement oscillant peut être de faible amplitude, lorsque cela est requis pour certaines applications, pour rester dans l'approximation linéaire.  Furthermore, the device also comprises a vibrating pot (12) acting on an elastic member (13) closing off the cavity (1), as can be seen in FIG. 1. In this way, this vibrating pot makes it possible to generating an oscillating flow of the fluid in the capillary tube. This oscillating flow can be of small amplitude, when it is required for certain applications, to remain in the linear approximation.

Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, les deux réservoirs ou cavités (1, 2) ainsi que le capillaire (4) sont intégralement remplis par le fluide à analyser. La cellule ainsi constituée étant totalement close, l'écoulement est rendu possible de par la compressibilité du fluide dans la cavité (2), et dans une moindre mesure, par la déformation de la partie sensible du capteur de pression (6). According to a preferred characteristic of the invention, the two reservoirs or cavities (1, 2) as well as the capillary (4) are completely filled with the fluid to be analyzed. The cell thus formed being completely closed, the flow is made possible by the compressibility of the fluid in the cavity (2), and to a lesser extent, by the deformation of the sensitive part of the pressure sensor (6).

Avantageusement, le dispositif est plongé dans une enceinte (3) de régulation thermique, comportant notamment un bloc chauffé par des résistances (8), et équipé d'une sonde thermique (7). La température de ce bloc est gérée par une unité centrale de régulation thermique (10). La température au sein de l'enceinte (3) est uniformisée au moyen d'un ventilateur (9) pulsant l'air ainsi chauffé par le bloc (8). Advantageously, the device is immersed in an enclosure (3) for thermal regulation, comprising in particular a block heated by resistors (8), and equipped with a thermal probe (7). The temperature of this block is managed by a central thermal regulation unit (10). The temperature within the enclosure (3) is standardized by means of a fan (9) pulsating the air thus heated by the block (8).

On a représenté sur la figure 2 une vue schématique en section d'une telle cellule de mesure. On peut notamment observer sur celle-ci l'emplacement des capteurs piezoélectriques (5, 6). Ceux-ci débouchent au niveau des deux cavités (1, 2) au travers d'un orifice (18) de diamètre ou de dimensions correspondants ménagés au sein de la cellule, les dits capteurs étant maintenus en place d'une part, par coopération d'une saillie annulaire (14) avec la périphérie dudit orifice par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité (15), par exemple réalisé en FIFE, et d'autre part par vissage d'un écrou approprié (16) coopérant avec un filetage (17), ménagé à cet effet dans le prolongement de l'orifice (18), et venant s'appuyer sur ladite saillie annulaire (14).On a matérialisé par la référence (19) l'un des orifices de remplissage de l'une des cavités. There is shown in Figure 2 a schematic sectional view of such a measurement cell. One can in particular observe on it the location of the piezoelectric sensors (5, 6). These open out at the level of the two cavities (1, 2) through an orifice (18) of corresponding diameter or dimensions formed within the cell, the said sensors being held in place on the one hand, by cooperation an annular projection (14) with the periphery of said orifice by means of a seal (15), for example made of FIFE, and on the other hand by screwing a suitable nut (16) cooperating with a thread (17), made for this purpose in the extension of the orifice (18), and coming to bear on said annular projection (14) .We have materialized by the reference (19) one of the orifices of filling of one of the cavities.

La mise en oeuvre de ce dispositif permet d'aboutir à la détermination de la viscosité complexe ou du module d'élasticité complexe.  The implementation of this device makes it possible to arrive at the determination of the complex viscosity or of the complex elastic modulus.

A titre d'exemple, il va être décrit ci-après la manière d'accéder à ces grandeurs. By way of example, a description will now be given of how to access these quantities.

Ainsi que déjà précisé, les conditions physiques de fonctionnement du dispositif de l'invention sont celles d'un écoulement de Poiseuille oscillant dans le tube capillaire. As already specified, the physical operating conditions of the device of the invention are those of a Poiseuille flow oscillating in the capillary tube.

La vitesse moyennée sur la section du tube capillaire, U(jo), est reliée à la différence de pression appliquée à ses extrémités, et mesurée par le biais des capteurs (5,6) AP(jo) = P1(j#) - P2((j#) selon la relation:
U(j) = K(jo) AP(jw) # L où K(joe) représente la perméabililé dynamique du capillaire, rl la viscosité dynamique du fluide et L la longueur du tube capillaire.
The velocity averaged over the section of the capillary tube, U (jo), is related to the pressure difference applied at its ends, and measured by the sensors (5,6) AP (jo) = P1 (j #) - P2 ((j #) according to the relation:
U (j) = K (jo) AP (jw) # L where K (joe) represents the dynamic permeability of the capillary, rl the dynamic viscosity of the fluid and L the length of the capillary tube.

Dans le cas d'un tube de section circulaire, la perméabilité réduite k(j) s'exprime:

Figure img00070001

où p représente la masse volumique du fluide, R le rayon du tube capillaire, Jo et J1 les fonctions de Bessel d'ordre 0 et 1
Cavité 2
Le réservoir (2) joue le rôle d'une capacité hydraulique de capacité effective C. L'équation de conservation du débit permet de relier U(j#) à
P2 (j), selon la relation: Cj#) P2(j#)) = #RȖ(j#)
capteurs piézoélectriques
Sur le domaine d'étude mis en oeuvre, les capteurs se comportent comme des filtres "passe-haut" du premier ordre.Ces capteurs interviennent par le rapport de leur sensibilité complexe S(jo), selon la relation
V1(jw)= α l+#2j# P1(j#)=S(j(#) P1(j#) V2(j#) l+#1j# P2(j#) P2(j#)
Modèle complet de la cellule
La fonction de transfert globale de la cellule prend alors la forme:
V1(j#) = S(j#)/l - j# où b= #R4
V2(j#) bk(j#) 8C#L
Outre la viscosité complexe Tl(jto) = Tl'(j) + j #"(j#) qui constitue la grandeur recherchée, la réponse de la cellule fait intervenir les paramètres de cellule α, #1, T2 et C.Pour la détermination de ces paramètres, on utilise une cellule de calibrage représentée sur la figure 3, telle que par construction, pl(t) = p2(t).In the case of a circular cross-section tube, the reduced permeability k (j) is expressed:
Figure img00070001

where p represents the density of the fluid, R the radius of the capillary tube, Jo and J1 the Bessel functions of order 0 and 1
Cavity 2
The reservoir (2) plays the role of a hydraulic capacity of effective capacity C. The flow conservation equation makes it possible to link U (j #) to
P2 (j), according to the relation: Cj #) P2 (j #)) = # RȖ (j #)
piezoelectric sensors
On the field of study implemented, the sensors behave like first-order "high-pass" filters. These sensors intervene by the ratio of their complex sensitivity S (jo), according to the relation
V1 (jw) = α l + # 2j # P1 (j #) = S (j (#) P1 (j #) V2 (j #) l + # 1j # P2 (j #) P2 (j #)
Full cell model
The cell's global transfer function then takes the form:
V1 (j #) = S (j #) / l - j # where b = # R4
V2 (j #) bk (j #) 8C # L
In addition to the complex viscosity Tl (jto) = Tl '(j) + j # "(j #) which constitutes the quantity sought, the response of the cell involves the parameters of cell α,# 1, T2 and C. For the determination of these parameters, a calibration cell shown in FIG. 3 is used, such that by construction, pl (t) = p2 (t).

Cette cellule de calibrage est symétrique afin d'aboutir au résultat recherché, à savoir pl(t) = p2(t). Les capteurs piezoélectriques sont mis en place de la même manière que pour la cellule décrite en liaison avec la figure 2. L'excitation du fluide est assurée, par exemple par un pot vibrant associé à une membrane élastique obturant la canalisation (20). This calibration cell is symmetrical in order to achieve the desired result, namely pl (t) = p2 (t). The piezoelectric sensors are put in place in the same way as for the cell described in connection with FIG. 2. The excitation of the fluid is ensured, for example by a vibrating pot associated with an elastic membrane sealing the pipe (20).

L'ajustement du modèle des capteurs aux résultats expérimentaux donne accès aux paramètres de cellule a, #1, 12 recherchés. Adjusting the sensor model to the experimental results gives access to the cell parameters a, # 1, 12 sought.

Avec les capteurs mis en oeuvre (DYTRAN 2013 V), on obtient les résultats suivants: CX = 1,389, Ti = 1,141 set T2=0,9208 s.  With the sensors used (DYTRAN 2013 V), the following results are obtained: CX = 1.389, Ti = 1.141 and set T2 = 0.9208 s.

Calibrage du réservoir 2
Ce calibrage donne accès à C. Pour cette détermination, on utilise la cellule de mesure que l'on remplit du solvant qui sera utilisé par la suite pour réaliser la solution à étudier. C'est encore l'ajustement du modèle aux résultats expérimentaux qui révèle la capacité effective C.
Tank 2 calibration
This calibration gives access to C. For this determination, the measuring cell is used which is filled with the solvent which will be used subsequently to make the solution to be studied. It is also the adjustment of the model to the experimental results which reveals the effective capacity C.

Le solvant doit être un fluide newtonien. En pratique, ce sera le plus souvent de l'eau. The solvent must be a Newtonian fluid. In practice, it will most often be water.

Par ailleurs, lors du remplissage de la cellule, on veille à ne pas introduire de bulles d'air. La présence d'une bulle modifierait la valeur de C (on utilisera un solvant dégazé). Furthermore, when filling the cell, care is taken not to introduce air bubbles. The presence of a bubble would modify the value of C (a degassed solvent will be used).

Pour de l'eau et la géométrie indiquée sur la figure 3, sur laquelle ne sont pas représentés les embouts de remplissage et d'excitation, on obtient pour C la valeur suivante: C =2. 10-10 unités cgs. For water and the geometry indicated in FIG. 3, on which the filling and excitation nozzles are not represented, the following value is obtained for C: C = 2. 10-10 cgs units.

Résultats d'essai
Une série d'expériences, menée avec des fluides newtoniens, a permi de tester la validité du modèle sur la gamme de fréquence comprise entre 1 et 3000 Hz. Un système particulier a été testé, pour lequel le comportement en basse fréquence est expérimentalement bien connu, et dont le comportement vis à vis des hautes fréquences fait l'objet de prédictions théoriques. Ce système est une solution aqueuse de polymères vivants en régime semi-dilué (solution obtenue à partir du mélange d'un surfactant (CTAB) (bromure de cethyltrichloro ammonium) et d'un sel (KBr).
Test results
A series of experiments, carried out with Newtonian fluids, made it possible to test the validity of the model over the frequency range between 1 and 3000 Hz. A particular system was tested, for which the behavior at low frequency is experimentally well known , and whose behavior with respect to high frequencies is the subject of theoretical predictions. This system is an aqueous solution of living polymers in a semi-diluted regime (solution obtained from the mixture of a surfactant (CTAB) (cethyltrichloro ammonium bromide) and a salt (KBr).

Les figures 4 et 5 représentent les évolutions des parties réelle et imaginaire de la viscosité complexe, T' (jo) = Tl'(jCo) + j Ii"(jo), et du module d'élasticité complexe, G(jo) = G'(jo) + j G"(jo) avec la fréquence.  Figures 4 and 5 represent the changes in the real and imaginary parts of the complex viscosity, T '(jo) = Tl' (jCo) + j Ii "(jo), and of the complex elastic modulus, G (jo) = G '(jo) + j G "(jo) with frequency.

Sur la figure 6 a été représenté le diagramme Cole-Cole correspondant : G"(jo) f(G'(jo)). Pour des fréquences suffisamment basses, le comportement de la solution est parfaitement maxwellien et géré par les temps caractéristiques Tr et Tv. Pour des fréquences excédant 1/2v ,il apparaît une nette déviation au modèle de Maxwell (sollicitation des modes de haute fréquence du système) caractérisée par une remontée du module de dissipation. Ces résultats expérimentaux confirment les prédictions théoriques. In FIG. 6 has been represented the corresponding Cole-Cole diagram: G "(jo) f (G '(jo)). For sufficiently low frequencies, the behavior of the solution is perfectly Maxwellian and managed by the characteristic times Tr and Tv. For frequencies exceeding 1 / 2v, there appears a clear deviation from the Maxwell model (solicitation of the high frequency modes of the system) characterized by a rise in the dissipation module These experimental results confirm the theoretical predictions.

On observe ainsi la possibilité d'aboutir avec le dispositif de l'invention à l'analyse et l'obtention des caractéristiques visco-élastiques d'un fluide pour une gamme de fréquences étendue, et ce au moyen d'une cellule dose, donc en l'absence de toute dérive de concentration. We thus observe the possibility of achieving with the device of the invention the analysis and obtaining the viscoelastic characteristics of a fluid for a wide frequency range, and this by means of a dose cell, therefore in the absence of any concentration drift.

En outre, le dispositif mis en oeuvre est d'un coût relativement réduit, notamment par rapport au rhéomètre rotatif.In addition, the device used is relatively low cost, in particular compared to the rotary rheometer.

Les applications de ce dispositif sont relativement nombreuses. The applications of this device are relatively numerous.

Parmi celles-ci, on peut citer l'industrie agro-alimentaire. Dans ce domaine, il s'agit le plus souvent de comparer le produit à contrôler à une référence dont on a défini les caractéristiques par analyse des réactions du consommateur (texture). Cependant, pour les problèmes de fabrication, il est souhaitable de mieux connaître les principales caractéristiques rhéologiques absolues des produits. Ainsi, ces propriétés servent à contrôler les matières premières achetées entrant dans la composition des produits. I1 est important que les méthodes d'analyse ne fassent pas subir de dommages aux produits, ce qui est le cas avec le dispositif de l'invention, car la mesure n'a alors plus de sens si le produit est modifié en cours d'analyse. Among these, we can cite the food industry. In this area, it is most often a question of comparing the product to be checked with a reference whose characteristics have been defined by analysis of consumer reactions (texture). However, for manufacturing problems, it is desirable to know better the main absolute rheological characteristics of the products. Thus, these properties are used to control the raw materials purchased entering into the composition of the products. It is important that the analysis methods do not cause damage to the products, which is the case with the device of the invention, because the measurement then no longer makes sense if the product is modified during analysis.

On peut également mentionner l'industrie des cosmétiques. En effet, il est important de connaître le comportement rhéologique des matériaux dans ce domaine, car la consistance et la viscosité sont des éléments essentiels pour le consommateur. We can also mention the cosmetics industry. Indeed, it is important to know the rheological behavior of materials in this area, because consistency and viscosity are essential elements for the consumer.

En outre, ce dispositif est également d'application pour l'industrie pétrochimique. S'agissant des huiles pour moteurs, la profession a défini des normes internationales et des procédures d'essai très précises. Les centres techniques spécialisés, tel que l'institut Français du Pétrole, s'intéressent aux propriétés fondamentales de ces fluides et plus particulièrement aux additifs qui entrent dans la composition des huiles modernes. Dans ce cas, la possibilité de réaliser des mesures à fréquence élevée s'avère d'une importance primordiale. In addition, this device is also applicable for the petrochemical industry. With regard to motor oils, the industry has defined very specific international standards and test procedures. Specialized technical centers, such as the French Petroleum Institute, are interested in the fundamental properties of these fluids and more particularly in the additives that are used in the composition of modern oils. In this case, the possibility of carrying out measurements at high frequency is of paramount importance.

Dans l'industrie des polymères, il existe un besoin de réaliser des mesures à fréquence élevée qui n'est pas à ce jour satisfait. Le dispositif conforme à l'invention permet ainsi de répondre à cctte demande. In the polymer industry, there is a need to perform measurements at high frequency which has not been met to date. The device according to the invention thus makes it possible to respond to this request.

On observe ainsi que la possibilité d'aboutir à des mesures des caractéristiques visco-élastiques des fluides à des fréquences élevées répond ainsi à un besoin certain dans la plupart des domaines d'application des rhéomètres, notamment dans la fabrication et transformation des polymères, dans le domaine agro-alimentaire, celui des cosmétiques et celui des peintures et vernis. It is thus observed that the possibility of obtaining measurements of the visco-elastic characteristics of fluids at high frequencies thus meets a definite need in most fields of application of rheometers, in particular in the manufacture and transformation of polymers, in the food industry, cosmetics and paints and varnishes.

Par ailleurs, compte-tenu de la technique mise en oeuvre, le fluide dont on cherche à déterminer les caractéristiques n'est pas détruit ou modifié lors de la mesure. Ce résultat s'avère d'une importance toute particulière, notamment dans les domaines où la texture du fluide est un paramètre essentiel, tel que le domaine agro-alimentaire, où ces fluides se présentent souvent à l'état de gel.  Furthermore, taking into account the technique used, the fluid whose characteristics one seeks to determine is not destroyed or modified during the measurement. This result proves to be of very particular importance, in particular in the fields where the texture of the fluid is an essential parameter, such as the food industry, where these fluids are often in the gel state.

Comme déjà dit, le dispositif est simple de construction et ne comporte pas de mécanismes complexes ou délicats. L'utilisation, le nettoyage et l'entretien s'en trouvent ainsi fortement facilité.  As already said, the device is simple to build and does not include complex or delicate mechanisms. The use, cleaning and maintenance are thus greatly facilitated.

Claims (8)

REVENDICATIONS 1/ Dispositif pour déterminer les caractéristiques visco-élastiques d'un fluide, comprenant une cellule de mesure constituée de deux cavités (1, 2) communiquant l'une avec l'autre au moyen d'un tube capillaire rectiligne (4), caractérisé: 1 / Device for determining the visco-elastic characteristics of a fluid, comprising a measuring cell consisting of two cavities (1, 2) communicating with each other by means of a rectilinear capillary tube (4), characterized : - en ce que la cellule de mesure (1,2,4) est hermétiquement dose;  - in that the measuring cell (1,2,4) is hermetically dose; - en ce que lesdites cavités (1, 2) sont chacunes munies d'un capteur de pression (5, 6), lesdits capteurs étant reliés électriquement à une unité centrale (11) destinée à traiter les signaux captés et à restituer les caractéristiques visco-élastiques du fluide; - in that said cavities (1, 2) are each provided with a pressure sensor (5, 6), said sensors being electrically connected to a central unit (11) intended to process the signals picked up and to restore the visco characteristics -elastic of the fluid; - et, en ce que l'une des cavités (1) est associée avec un organe vibrant (12), susceptible de mettre en mouvement le fluide contenu dans la cellule de mesure ainsi constituée. - And, in that one of the cavities (1) is associated with a vibrating member (12), capable of setting in motion the fluid contained in the measurement cell thus formed. 2/ Dispositif pour déterminer les caractéristiques visco-élastiques d'un fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif fonctionne sur un intervalle de fréquence, dont la borne supérieure excède 1000 Hertz. 2 / Device for determining the visco-elastic characteristics of a fluid according to claim 1, characterized in that the device operates on a frequency interval, the upper limit of which exceeds 1000 Hertz. 3/ Dispositif pour déterminer les caractéristiques visco-élastiques d'un fluide selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les deux cavités (1, 2) et le tube capillaire (4) sont intégralement remplis par le fluide à analyser. 3 / Device for determining the visco-elastic characteristics of a fluid according to one of claims 1 and 2, characterized in that the two cavities (1, 2) and the capillary tube (4) are completely filled with the fluid to analyze. 4/ Dispositif pour déterminer les caractéristiques visco-élastiques d'un fluide selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les capteurs de pression sont des capteurs piezoélectriques.  4 / Device for determining the visco-elastic characteristics of a fluid according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pressure sensors are piezoelectric sensors. 5/ Dispositif pour déterminer les caractéristiques visco-élastiques d'un fluide selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le mouvement communiqué au fluide à analyser est un mouvement oscillant. 5 / Device for determining the visco-elastic characteristics of a fluid according to one of claims 1 to 4, characterized in that the movement imparted to the fluid to be analyzed is an oscillating movement. 6/ Dispositif pour déterminer les caractéristiques visco-élastiques d'un fluide selon la revendication 5, caractérisé en ce que le mouvement oscillant, communiqué au fluide à analyser, est de faible amplitude. 6 / Device for determining the visco-elastic characteristics of a fluid according to claim 5, characterized in that the oscillating movement, communicated to the fluid to be analyzed, is of low amplitude. 7/ Dispositif pour déterminer les caractéristiques visco-élastiques d'un fluide selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'organe de mise en mouvement oscillant du fluide est constitué par un pot vibrant (12) associé à une membrane élastique (13) obturant l'une (1) des deux cavités (1, 2), ou par un excitateur piezoélectrique plongé dans l'une des deux cavités (1, 2). 7 / A device for determining the visco-elastic characteristics of a fluid according to one of claims 1 to 6, characterized in that the oscillating fluid setting member consists of a vibrating pot (12) associated with a elastic membrane (13) closing one (1) of the two cavities (1, 2), or by a piezoelectric exciter immersed in one of the two cavities (1, 2). 8/ Dispositif pour déterminer les caractéristiques visco-élastiques d'un fluide selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la cellule de mesure est plongée dans une enceinte thermostatée (3), de telle sorte à maintenir la température constante pendant la durée de l'expérience, selon une valeur déterminée.  8 / Device for determining the visco-elastic characteristics of a fluid according to one of claims 1 to 7, characterized in that the measuring cell is immersed in a thermostatically controlled enclosure (3), so as to keep the temperature constant during the duration of the experiment, according to a determined value.
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