RU2313777C1

RU2313777C1 - Capillary viscosimeter

Info

Publication number: RU2313777C1
Application number: RU2006115763/28A
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Шахов (RU); Сергей Александрович Шахов
Original assignee: Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук
Priority date: 2006-05-06
Filing date: 2006-05-06
Publication date: 2007-12-27

Abstract

FIELD: measuring technique.

SUBSTANCE: capillary viscosimeter can be used for measuring rheologic characteristics of structured dispersions in laboratory and plant practice for making tests and doing research. Capillary viscosimeter has case made in form of waveguide provided with internal cavity, bushing, ultrasonic converter and removable capillary placed in ultrasonic oscillations shift unit. Case is mounted in rotary unit and it is provided with cap; capillary is fixed inside the cap. Bushing s made partially or totally of transparent material for observing time of flowing jet of suspension through capillary. Bushing is provided with plug and it is disposed onto cap of case.

EFFECT: higher comfort at application; reproducibility of measurements of viscous properties of materials.

1 dwg

Description

Изобретение относится к технике измерения реологических характеристик структурированных дисперсий, путем измерения скорости истечения концентрированных растворов и дисперсных систем в вязкотекучем состоянии при воздействии на них физических полей, а именно ультразвукового поля, и может быть использовано в лабораторной и заводской практике для проведения исследований и испытаний.The invention relates to a technique for measuring the rheological characteristics of structured dispersions by measuring the flow rate of concentrated solutions and dispersed systems in a viscous-fluid state when exposed to physical fields, namely an ultrasonic field, and can be used in laboratory and factory practice for research and testing.

Известен капиллярный вибровискозиметр, содержащий установленные на вибростенде корпус вискозиметра с крышкой, снабженный затвором-диафрагмой капилляр, а также приемную емкость. Данное устройство позволяет определять реологические характеристики в диапазоне частот 20-200 Гц, и не предназначено для определения реологические характеристики структурированных дисперсий при воздействии на них ультразвуком (частота свыше 16000 Гц) (Н.Б.Урьев. Высококонцентрированные дисперсные системы. - М.: Химия, 1980. - стр.113).Known capillary vibro-viscometer containing mounted on the vibrating stand the viscometer case with a lid, equipped with a capillary shutter-diaphragm, as well as a receiving tank. This device allows you to determine the rheological characteristics in the frequency range of 20-200 Hz, and is not intended to determine the rheological characteristics of structured dispersions when exposed to ultrasound (frequency above 16000 Hz) (NB Uryev. Highly concentrated dispersed systems. - M.: Chemistry , 1980 .-- p. 113).

Наиболее близким к предлагаемому устройству является капиллярный вискозиметр (SU 1035473 A, G01N 11/04, 15.08.83), содержащий выполненный в виде волновода с внутренней полостью корпус, нагружающее устройство, а также расположенный в узле смещения ультразвуковых колебаний и изолированный от волновода капилляр. Однако данное устройство имеет ограниченное применение, поскольку вследствие отсутствия затвора не позволяет проводить определение реологических параметров на суспензиях, вытекающих через капилляр под собственным весом. Кроме того, воспроизводимость при проведении на одной пробе нескольких измерений на данном капиллярном вискозиметре не достаточна, вследствие потерь материала при подготовке к повторным измерениям.Closest to the proposed device is a capillary viscometer (SU 1035473 A, G01N 11/04, 08/15/83), containing a housing made in the form of a waveguide with an internal cavity, a loading device, and also a capillary located at the ultrasonic vibration offset unit and isolated from the waveguide. However, this device has limited use, since due to the lack of a shutter it does not allow rheological parameters to be determined on suspensions flowing through the capillary under its own weight. In addition, reproducibility during several measurements on a single sample on this capillary viscometer is not sufficient, due to material losses in preparation for repeated measurements.

Изобретение решает задачу расширения возможностей устройств капиллярного типа при измерении вязкостных свойств материалов в процессе воздействия ультразвуковых колебаний и непосредственно после ультразвуковой обработки.The invention solves the problem of expanding the capabilities of capillary-type devices when measuring the viscosity properties of materials in the process of exposure to ultrasonic vibrations and immediately after ultrasonic treatment.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном капиллярном вискозиметре, содержащем капилляр, втулку, ультразвуковой преобразователь и выполненный в виде волновода с внутренней полостью корпус, последний установлен в поворотном устройстве и снабжен крышкой, в которой закреплен капилляр, а втулка выполнена полностью или частично из прозрачного материала, снабжена заглушкой и расположена на крышке корпуса.The problem is solved due to the fact that in the known capillary viscometer containing a capillary, a sleeve, an ultrasonic transducer and made in the form of a waveguide with an internal cavity, the latter is installed in a rotary device and is equipped with a cover in which the capillary is fixed, and the sleeve is made in whole or in part made of transparent material, equipped with a plug and located on the housing cover.

Техническим результатом изобретения является повышения удобства и воспроизводимости измерения вязкостных свойств материалов при определении реологических характеристик структурированных дисперсий, в том числе при воздействии на них ультразвуком.The technical result of the invention is to improve the convenience and reproducibility of measuring the viscosity properties of materials when determining the rheological characteristics of structured dispersions, including when subjected to ultrasound.

Изобретение поясняется чертежом, где показана принципиальная схема.The invention is illustrated in the drawing, which shows a schematic diagram.

Капиллярный вискозиметр состоит из корпуса 1, выполненного в виде ультразвукового волновода. Длина корпуса 1 рассчитывается из условия распространения в корпусе целого числа длин полуволн

. В корпусе-волноводе выполнена рабочая камера, в которую загружается исследуемый материал. В узловой плоскости колебаний, в данном случае в крышке 2, закрепленной на торце корпуса, размещен сменный капилляр 3. При необходимости крышка может быть изолирована от корпуса с помощью выполненной из звукопоглощающего материала прокладки (не показана). Корпус с помощью переходника 4 соединен с концентратором ультразвукового преобразователя 5 и установлен в поворотном устройстве 6, изолированном от корпуса с помощью выполненной из звукопоглощающего материала прокладки (не показана) и расположенном на стойке 7, установленной на основании 8. В конструкции поворотного устройства предусмотрена фиксация корпуса в вертикальной плоскости в двух противоположных положениях. Для термостатирования исследуемого материала на корпусе предусмотрена рубашка 9. Измерение температуры суспензии в корпусе осуществляют с помощью термопары (не показана). Втулка 10 с заглушкой 11 выполняет функцию приемной емкости и устанавливается с помощью байонетного затвора на крышке (см. чертеж).A capillary viscometer consists of a housing 1 made in the form of an ultrasonic waveguide. The length of the housing 1 is calculated from the propagation conditions in the housing of an integer number of half-wavelengths

. A working chamber is made in the waveguide housing into which the test material is loaded. In the nodal plane of vibrations, in this case, a capillary 3 is placed in the cap 2 mounted on the end of the casing 3. If necessary, the cap can be isolated from the casing using a gasket made of sound-absorbing material (not shown). The housing using the adapter 4 is connected to the hub of the ultrasonic transducer 5 and installed in the rotary device 6, isolated from the housing using a gasket made of sound-absorbing material (not shown) and located on the rack 7 mounted on the base 8. The housing is fixed in the design of the rotary device in a vertical plane in two opposite positions. For temperature control of the test material, a jacket 9 is provided on the housing. The temperature of the suspension in the housing is measured using a thermocouple (not shown). The sleeve 10 with the plug 11 performs the function of the receiving capacity and is installed using a bayonet lock on the cover (see drawing).

Вискозиметр работает следующим образом.The viscometer operates as follows.

Корпус 1 посредством переходника 4 соединен с ультразвуковым преобразователем 5 и установлен в поворотном устройстве. Внутреннюю полость закрывают крышкой 2 с размещенным в ней капилляром 3. Далее на крышке 2 устанавливают втулку 10, через которую во внутреннюю полость корпуса заливают дозированную порцию исследуемой суспензии. После чего закрывают заглушку 11. Далее, при необходимости, с помощью термостата (не показан) проводят термостатирование пробы. Затем включают ультразвуковой генератор (не показан) и ультразвуковые колебания от преобразователя 5 через корпус-волновод 1 передаются на суспензию. После обработки в течение требуемого времени, наблюдая за струей через прозрачную стенку втулки, производят определение времени истечения суспензии через капилляр в приемную емкость, для чего с помощью поворотного устройства корпус переворачивают на 180°. После измерения времени истечения прибор возвращают в исходное положение, и он готов для проведения повторных измерений.The housing 1 by means of an adapter 4 is connected to an ultrasonic transducer 5 and installed in a rotary device. The inner cavity is closed with a lid 2 with a capillary 3 placed in it. Next, a sleeve 10 is installed on the lid 2, through which a dosed portion of the test suspension is poured into the inner cavity of the housing. Then close the cap 11. Then, if necessary, using a thermostat (not shown) conduct thermostating of the sample. Then include an ultrasonic generator (not shown) and ultrasonic vibrations from the transducer 5 through the housing-waveguide 1 are transmitted to the suspension. After processing for the required time, observing the stream through the transparent wall of the sleeve, determine the time of expiration of the suspension through the capillary into the receiving tank, for which, using a rotary device, the body is turned 180 °. After measuring the expiration time, the device is returned to its original position, and it is ready for repeated measurements.

Для трубчатого капилляра расчет вязкости (η) проводится по известной формуле Пуазейля:For a tubular capillary, the viscosity (η) is calculated according to the well-known Poiseuille formula:

где Q - объемный расход в единицу времени;where Q is the volumetric flow rate per unit time;

Q=V/t,Q = V / t,

V - объем суспензии во внутренней полости;V is the volume of the suspension in the internal cavity;

t - время истечения.t is the expiration time.

(см. Практикум по технологии керамики и огнеупоров., под ред Д.Н.Полубояринова, М., 1972 г. стр.83).(see. Workshop on the technology of ceramics and refractories., edited by D.N. Poluboyarinova, M., 1972, p. 83).

Меняя мощность подводимых ультразвуковых колебаний и время воздействия ультразвука, с помощью предлагаемого капиллярного вискозиметра можно исследовать влияние этих параметров на изменение вязкостных характеристик суспензий, что позволяет снизить вероятность изготовления изделий с браком. Кроме того, использование предлагаемого капиллярного вискозиметра делает более удобным, оперативным и менее трудоемким выполнение повторных измерений, позволяя при этом не допускать потерь материала, что позитивно сказывается на воспроизводимости результатов измерений.By varying the power of supplied ultrasonic vibrations and the time of exposure to ultrasound, using the proposed capillary viscometer, we can study the effect of these parameters on the change in the viscosity characteristics of suspensions, which reduces the likelihood of manufacturing defective products. In addition, the use of the proposed capillary viscometer makes it more convenient, efficient and less time-consuming to perform repeated measurements, while avoiding loss of material, which positively affects the reproducibility of the measurement results.

Claims

A capillary viscometer for determining the rheological characteristics of disperse systems, comprising a housing, a sleeve, a sleeve, an ultrasonic transducer and a removable capillary located in the ultrasonic vibration offset unit, characterized in that the housing is mounted in a rotary device and provided with a cap in which the capillary is fixed , the sleeve is made in whole or in part of a transparent material for observing the time of expiration of the jet of suspension through the capillary, equipped with a plug th and is located on the housing cover.