RU2094770C1

RU2094770C1 - Viscosimeter

Info

Publication number: RU2094770C1
Application number: RU94039239A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Ушаков; Д.А. Шафорост
Original assignee: Новочеркасский государственный технический университет
Priority date: 1994-10-18
Filing date: 1994-10-18
Publication date: 1997-10-27
Also published as: RU94039239A

Abstract

FIELD: examination and analysis of materials. SUBSTANCE: viscosimeter has bracket and scale to determine length of route of operating member movement in liquid being checked. Bracket is made as gas-delivery tube and is provided with supports for installation of instrument in vessel filled with liquid under check. Axle is hinge-connected to lower part of bracket. Vessel for gas used as operating member and counterweight are fixed to axle. Gas vessel open on one side and counterweight are positioned on axle so that when counterweight is located under axle, gas vessel with its open side faces downwards. EFFECT: higher results of analysis. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области технической физики, а именно к технике определения вязкостных свойств жидких сред. The invention relates to the field of technical physics, and in particular to a technique for determining the viscosity properties of liquid media.

Известны различные приборы для определения вязкости жидкостей: капиллярные, ротационные, вибрационные и другие вискозиметры. There are various instruments for determining the viscosity of liquids: capillary, rotational, vibration and other viscometers.

Недостатками этих приборов являются либо сложность устройства и трудоемкость обработки опытных данных (ротационные), либо необходимость использования специальных вторичных приборов (вибрационные), либо невозможность измерения вязкости загрязненных сред (капиллярные). The disadvantages of these devices are either the complexity of the device and the complexity of processing the experimental data (rotational), or the need to use special secondary devices (vibratory), or the inability to measure the viscosity of contaminated media (capillary).

Известны также вискозиметры с падающим шариком. Наиболее распространенным среди них является вискозиметр Гепплера [1] Однако он пригоден для измерения вязкостных свойств только прозрачных жидкостей. Falling ball viscometers are also known. The most common among them is the Geppler viscometer [1] However, it is suitable for measuring the viscosity properties of only transparent liquids.

Из других приборов этой группы наиболее близким к предлагаемой конструкции является вискозиметр, позволяющий определять вязкость как прозрачных, так и непрозрачных сред [2]
Но его недостатком, как и у вискозиметра Гепплера, является необходимость использования в качестве рабочего органа шарика, выполненного из материала, обладающего магнитными свойствами.Of the other devices of this group, the closest to the proposed design is a viscometer that allows you to determine the viscosity of both transparent and opaque media [2]
But its drawback, as with the Geppler viscometer, is the need to use a ball made of a material with magnetic properties as a working body.

Кроме того, прибор [2] оснащен сложными устройствами, необходимыми для его обслуживания: насосом для перекачивания жидкости, специальными катушками, включенными по дифференциально-трансформаторной схеме, электронным усилителем и вторичным прибором, служащими для измерения времени прохождения шарика между двумя фиксированными положениями. In addition, the device [2] is equipped with complex devices necessary for its maintenance: a pump for pumping liquid, special coils connected according to a differential-transformer circuit, an electronic amplifier and a secondary device, which serve to measure the travel time of the ball between two fixed positions.

В предлагаемом вискозиметре указанные недостатки устраняются тем, что кронштейн выполнен в виде трубки для подачи газа и оснащен опорами для установки прибора в емкости с контролируемой жидкостью и шарнирно соединенной с ним в нижней его части горизонтальной осью. На оси жестко закреплены емкость для газа, открытая с одной стороны, служащая для формирования пузырька газа, используемого в качестве рабочего органа, и противовес. При этом емкость для газа, открытая с одной стороны, и противовес размещены на оси так, что при расположении последнего под осью емкость для газа открытой стороной обращена вниз. In the proposed viscometer, these disadvantages are eliminated by the fact that the bracket is made in the form of a tube for supplying gas and is equipped with supports for installing the device in a container with a controlled liquid and a horizontal axis articulated with it in its lower part. On the axis, a gas container is rigidly fixed, open on one side, which serves to form a gas bubble used as a working body, and a counterweight. In this case, the gas container, open on one side, and the counterweight are placed on the axis so that when the latter is located under the axis, the gas container is open side down.

Начало опыта, т.е. начало всплытия пузырька газа, совпадает с моментом выхода газа из емкости для газа, открытой с одной стороны, а окончание опыта определяется визуально по моменту появления пузырька на поверхности жидкости. The beginning of the experiment, i.e. the beginning of the ascent of the gas bubble coincides with the moment the gas escapes from the gas tank open on one side, and the end of the experiment is determined visually by the moment the bubble appears on the surface of the liquid.

На фиг. 1 и 2 представлен вискозиметр в его положении перед опытом, продольный и поперечный разрезы; на фиг. 3 вискозиметр во время опыта, продольный разрез. In FIG. 1 and 2 shows a viscometer in its position before the experiment, longitudinal and transverse sections; in FIG. 3 viscometer during the experiment, a longitudinal section.

Вискозиметр состоит из кронштейна 1, который с помощью опор 2 вертикально установлен в емкости 3, заполняемой контролируемой жидкостью. Сквозь прилив 4, расположенный в нижней части кронштейна 1, проходит шарнирно соединенная с ним горизонтальная ось 5, на которой закреплены емкость 6 для газа, открытая с одной стороны, и противовес 7. The viscometer consists of a bracket 1, which, using supports 2, is vertically mounted in a container 3 filled with a controlled fluid. Through the tide 4, located in the lower part of the bracket 1, passes a pivotally connected horizontal axis 5, on which a gas container 6 is fixed, open on one side, and a counterweight 7.

Противовес посредством тросика 8 соединен с кольцом 9, находящимся вне емкости 3. К кронштейну 1 прикреплены шкала 10 и вентиль 11, соединяющий его с источником газа. The counterbalance through the cable 8 is connected to a ring 9 located outside the tank 3. To the bracket 1 is attached a scale 10 and a valve 11 connecting it to the gas source.

Вискозиметр работает следующим образом. The viscometer operates as follows.

Перед проведением измерений прибор опускают в емкость 3 так, чтобы опоры 2 легли на ее верхнюю кромку. При этом противовес 7 под действием собственного веса опускается и поворачивает ось и емкость 6 для газа открытой стороной вниз (фиг. 1 и 2). После этого емкость 3 заполняют контролируемой средой, а затем открывают вентиль 11 и через кронштейн 1 подают газ в емкость 6 для газа, открытую с одной стороны. При полном заполнении емкости 6 для газа, о чем можно судить по появлению на поверхности жидкости пузырьков газа, вентиль 11 закрывают. Before taking measurements, the device is lowered into a container 3 so that the supports 2 lie on its upper edge. In this case, the counterweight 7 under the influence of its own weight is lowered and rotates the axis and tank 6 for gas with the open side down (Fig. 1 and 2). After that, the tank 3 is filled with a controlled medium, and then the valve 11 is opened and gas is supplied through the bracket 1 to the gas tank 6, open on one side. When the tank 6 for gas is completely filled, which can be judged by the appearance of gas bubbles on the surface of the liquid, the valve 11 is closed.

В начальный момент опыта кольцо 9 поднимают вверх до упора, при этом ось 5 поворачивается на 180^o и газ, находившийся в емкости 6 для газа, открытой с одной стороны, начинает всплывать в виде пузырька (фиг. 3). Одновременно с этим включают секундомер.At the initial moment of the experiment, the ring 9 is lifted up to the stop, while the axis 5 is rotated 180 ^° and the gas located in the gas container 6, open on one side, begins to emerge in the form of a bubble (Fig. 3). At the same time, a stopwatch is activated.

В момент появления пузырька газа на поверхности жидкости секундомер отключают. When a gas bubble appears on the surface of the liquid, the stopwatch is turned off.

По измеренным в опыте продолжительности всплытия пузырька τ и расстоянию h между осью и уровнем жидкости в приборе рассчитывают кинематическую вязкость контролируемой среды по формуле Стокса

где ρ_ж и ρ_г плотности жидкости и газа;
g ускорение свободного падения;

диаметр пузырька при давлении P и температуре t газа в емкости для газа объемом V, открытой с одной стороны.The kinematic viscosity of the controlled medium is calculated using the Stokes formula from the experimentally measured duration of bubble rise τ and the distance h between the axis and the liquid level in the device

where ρ _W and ρ _{g the} density of the liquid and gas;
g acceleration of gravity;

the diameter of the bubble at a pressure P and a temperature t of gas in a gas container of volume V open on one side.

Формула (1) применима только в том случае, когда

Таким образом, предложенный вискозиметр отличается простотой конструкции, удобством эксплуатации, не требует применения сложного электронного оборудования и изготовления рабочего органа, а также позволяет осуществлять оперативный контроль за вязкостью жидкости в производственных условиях.Formula (1) is applicable only when

Thus, the proposed viscometer is simple in design, easy to use, does not require the use of sophisticated electronic equipment and the manufacture of a working body, and also allows for operational control of the viscosity of the liquid in a production environment.

Источники информации
1. Большая советская энциклопедия, М. Советская энциклопедия, 1971, т. 5, с. 102.Sources of information
1. The Great Soviet Encyclopedia, M. The Soviet Encyclopedia, 1971, v. 5, p. 102.

2. Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств, М. Машиностроение, 1983, 423 с. (прототип). 2. Kulakov M.V. Technological measurements and instruments for chemical production, M. Mechanical Engineering, 1983, 423 pp. (prototype).

Claims

A viscometer containing a bracket and a scale for determining the path length of the working body in a controlled fluid, characterized in that the bracket is made in the form of a tube for supplying gas and is equipped with supports for installing the device in a container with a controlled fluid and pivotally connected to it in its lower horizontal part an axis on which a gas container is rigidly fixed, open on one side, which serves to form a gas bubble used as a working body, and a counterweight, and the gas container, open with on the one hand, and the counterweight is placed on the axis so that when the latter is located under the axis, the gas container with the open side is turned down.