RU2620332C1 - Rotational viscometer - Google Patents
Rotational viscometer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2620332C1 RU2620332C1 RU2016111260A RU2016111260A RU2620332C1 RU 2620332 C1 RU2620332 C1 RU 2620332C1 RU 2016111260 A RU2016111260 A RU 2016111260A RU 2016111260 A RU2016111260 A RU 2016111260A RU 2620332 C1 RU2620332 C1 RU 2620332C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensing element
- rotor
- rotational viscometer
- measuring
- measuring unit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
- G01N11/10—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material
- G01N11/14—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material by using rotary bodies, e.g. vane
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной и аналитической технике и предназначено для измерения вязкости и исследования реологических свойств различных жидкостей.The invention relates to measuring and analytical techniques and is intended to measure viscosity and study the rheological properties of various liquids.
Из уровня техники известны ротационные вискозиметры (см., например, патент РФ №2056626, G01N 11/14, опубл. 20.03.1996), содержащие камеру с погруженными в нее подвижным и неподвижным воспринимающими элементами, между поверхностями которых оставлен зазор, заполненный исследуемой жидкостью, а также электродвигатель, вращающий подвижный воспринимающий элемент, и устройство, измеряющее момент сопротивления, возникающий за счет сил внутреннего трения слоев жидкостей, движущихся с равной скоростью в зазоре между поверхностями подвижного и неподвижного воспринимающих элементов. При условии ламинарности течения жидкости в зазоре данный момент будет пропорционален динамической вязкости жидкости в точке кривой течения, соответствующей данному значению установившегося градиента скорости между слоями жидкости. Момент сопротивления измеряется обычно на неподвижном воспринимающем элементе.Rotational viscometers are known from the prior art (see, for example, RF patent No. 2056626, G01N 11/14, publ. 03/20/1996), containing a camera with movable and stationary receiving elements immersed in it, between the surfaces of which a gap is left filled with the test liquid as well as an electric motor rotating a movable sensing element, and a device measuring the moment of resistance arising due to internal friction forces of fluid layers moving with equal speed in the gap between the surfaces of the movable and stationary sprinimayuschih elements. Under the condition of laminar fluid flow in the gap, this moment will be proportional to the dynamic viscosity of the fluid at the point of the flow curve corresponding to a given value of the steady velocity gradient between the fluid layers. The moment of resistance is usually measured on a stationary sensing element.
Недостатком указанной конструкции является необходимость измерений только при фиксированной скорости вращения ротора электродвигателя, поскольку возникающий момент сопротивления будет зависеть и от скорости вращения подвижного воспринимающего элемента (как правило, это условие обеспечивается путем использования синхронного электродвигателя переменного тока). Это ограничивает область применения таких вискозиметров только для исследования ньютоновских жидкостей, для которых кривая течения линейна и поэтому при любой скорости вращения, при которой сохраняется ламинарность течения, измеренное значение вязкости будет постоянно, а также ограничивает диапазон измеряемых вязкостей. Кроме того, подобные вискозиметры не позволяют делать замеры вязкости при избыточном давлении в десятки и сотни атмосфер.The disadvantage of this design is the need for measurements only at a fixed rotational speed of the rotor of the electric motor, since the resulting moment of resistance will also depend on the rotation speed of the movable sensing element (as a rule, this condition is ensured by using a synchronous AC electric motor). This limits the scope of such viscometers only for the study of Newtonian fluids for which the flow curve is linear and therefore for any rotation speed at which the flow laminarity is maintained, the measured viscosity value will be constant, and also limits the range of measured viscosities. In addition, such viscometers do not allow viscosity measurements at tens and hundreds of atmospheres overpressure.
Наиболее близким аналогом является ротационный вискозиметр (Патент РФ №2109266, G01N 11/14, опубл. 20.04.1998), содержащий цилиндрическую камеру, заполняемую анализируемой жидкостью, в которую погружен подвижный воспринимающий элемент в виде тела вращения, приводимый во вращение асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором, а также систему измерения периода вращения ротора, при этом ротор и воспринимающий элемент закреплены с помощью электромагнитного подвеса, а ротор электродвигателя выполнен в виде тонкостенного полого цилиндра из неферромагнитного проводящего материала. Прибор позволяет проводить исследования ньютоновских и неньютоновских жидкостей, обеспечивает возможность его использования как для лабораторных исследований, так и для контроля технологических процессов.The closest analogue is a rotational viscometer (RF Patent No. 2109266, G01N 11/14, publ. 04/20/1998), containing a cylindrical chamber filled with the analyzed fluid, into which is immersed a movable receiving element in the form of a body of revolution, driven into rotation by an asynchronous squirrel-cage electric motor the rotor, as well as a system for measuring the period of rotation of the rotor, while the rotor and the receiving element are fixed using electromagnetic suspension, and the rotor of the electric motor is made in the form of a thin-walled hollow cylinder of non-ferromagnetic conductive material. The device allows the study of Newtonian and non-Newtonian fluids, provides the possibility of its use both for laboratory research and for the control of technological processes.
Недостатками данного вискозиметра являются недостаточная чувствительность и точность измерения вязкости при разных скоростях сдвига жидкости, а также невозможность замера вязкости при давлении выше атмосферного.The disadvantages of this viscometer are the lack of sensitivity and accuracy of measuring viscosity at different fluid shear rates, as well as the inability to measure viscosity at a pressure above atmospheric.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является разработка усовершенствованной конструкции ротационного вискозиметра для лабораторных исследований как ньютоновских, так и неньютоновских жидкостей, лишенного недостатков вышеуказанных аналогов, а также расширение арсенала средств указанного назначения.The task to which the claimed invention is directed is to develop an improved design of a rotational viscometer for laboratory research of both Newtonian and non-Newtonian fluids, devoid of the disadvantages of the above analogues, as well as expanding the arsenal of means for this purpose.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение чувствительности и точности измерения вязкости при разных скоростях сдвига исследуемой жидкости, обеспечение возможности замера вязкости жидкости при давлении выше атмосферного, расширение диапазона измеряемых вязкостей.The technical result of the claimed invention is to increase the sensitivity and accuracy of measuring viscosity at different shear rates of the test fluid, providing the ability to measure the viscosity of the fluid at a pressure above atmospheric, expanding the range of measured viscosities.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что ротационный вискозиметр включает измерительный блок с цилиндрической камерой, заполняемой анализируемой жидкостью, и расположенным в ней подвижным воспринимающим элементом, приводимым во вращение электродвигателем, и систему измерения периода вращения, подвижный воспринимающий элемент приводится во вращение ротором вентильного электродвигателя с системой контроля потребляемой мощности и угла поворота, при этом воспринимающий элемент выполнен заодно с ротором в виде тонкостенного полого цилиндра с интегрированными постоянными магнитами вентильного электродвигателя, а внутри подвижного воспринимающего элемента коаксиально установлен цилиндрический вытеснитель таким образом, чтобы обеспечивать одинаковую скорость сдвига исследуемой жидкости в наружном и внутреннем зазоре воспринимающего элемента; включает камеру мультипликатора высокого давления, в которую помещен измерительный блок, и независимую индуктивную систему контроля угла поворота.The claimed technical result is achieved due to the fact that the rotational viscometer includes a measuring unit with a cylindrical chamber filled with the analyzed liquid and a movable sensing element located therein, driven by the electric motor, and a rotation period measuring system, the movable sensing element is rotated by the rotor of the valve motor with a control system for power consumption and rotation angle, while the sensing element is made integral with the rotor in the form of t nkostennogo hollow cylinder with integrated permanent magnet electric valve and movable inside the sensing element is coaxially installed cylindrical displacer so as to ensure uniform shear rate of the sample liquid in the outer and inner gap sensing element; includes a high-pressure multiplier chamber in which the measuring unit is placed, and an independent inductive rotation angle control system.
Целесообразно, чтобы обмотки вентильного электродвигателя были жестко соединены с цилиндрической камерой.It is advisable that the windings of the valve motor are rigidly connected to the cylindrical chamber.
Целесообразно, чтобы тонкостенный полый цилиндр с интегрированными постоянными магнитами вентильного электродвигателя был выполнен из неферромагнитного проводящего материала.It is advisable that a thin-walled hollow cylinder with integrated permanent magnets of the valve motor is made of non-ferromagnetic conductive material.
Целесообразно, чтобы создаваемое в камере мультипликатора избыточное давление могло достигать 5000 атм.It is advisable that the excess pressure created in the multiplier chamber can reach 5000 atm.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На Фиг. 1 представлен измерительный блок ротационного вискозиметра.In FIG. 1 shows the measuring unit of a rotational viscometer.
На Фиг. 2 представлен ротационный вискозиметр.In FIG. 2 shows a rotational viscometer.
Ротационный вискозиметр включает измерительный блок 1 и камеру 2 мультипликатора высокого давления с максимальным создаваемым давлением до 5000 атм, причем измерительный блок 1 смонтирован на крышке камеры высокого давления мультипликатора 2. Измерительный блок 1 состоит из неподвижного воспринимающего элемента в виде цилиндрической камеры 3, заполняемой анализируемой жидкостью, в которую погружен подвижный воспринимающий элемент 4, выполненный в виде тонкостенного полого цилиндра, приводимый во вращение ротором вентильного электродвигателя, выполненного так же в виде полого тонкостенного цилиндра из проводящего неферромагнитного материала с интегрированными постоянными магнитами вентильного электродвигателя. Воспринимающий элемент 4 может быть жестко соединен с ротором вентильного электродвигателя путем напрессовывания его с внешней стороны ротора, или может быть изготовлен как одна цельная с ротором деталь. Обмотки 5 вентильного электродвигателя жестко соединены с цилиндрической камерой 3 измерительного блока 1. Внутри подвижного воспринимающего элемента 4 коаксиально установлен второй неподвижный воспринимающий элемент - цилиндрический вытеснитель 6, соединенный с цилиндрической камерой 3, причем воспринимающие элементы 3, 4 и 6 выполнены и установлены таким образом, что обеспечивается одинаковая скорость сдвига исследуемой жидкости в наружном 7 и внутреннем 8 зазоре подвижного воспринимающего элемента 4.The rotational viscometer includes a
Вентильный электродвигатель ротационного вискозиметра оснащен системой контроля потребляемой мощности и угла поворота. Кроме того, вискозиметр содержит независимую индуктивную систему контроля угла поворота, что позволяет повысить точность измерений.The rotary viscometer valve motor is equipped with a system for monitoring power consumption and rotation angle. In addition, the viscometer contains an independent inductive control system for the angle of rotation, which improves the accuracy of measurements.
Ротационный вискозиметр работает следующим образом.A rotational viscometer operates as follows.
Камера 2 мультипликатора высокого давления заполняется исследуемой жидкостью, после чего в нее помещается измерительный блок 2 с полным заполнением всего внутреннего объема цилиндрической камеры 3 исследуемой средой, блок 2 герметизируется. В камере 2 мультипликатора создается требуемое избыточное давление. С помощью системы управления вентильного электродвигателя устанавливается желаемое значение частоты вращения воспринимающего элемента (ротора) 4. Скорость вращения воспринимающего элемента (ротора) 4 изменяется согласно заданному значению частоты вращения. Системой контроля потребляемой мощности и угла поворота вентильного электродвигателя контролируется мощность, а следовательно, и вращающий момент. Скорость вращения воспринимающего элемента (ротора) 4 изменяется до тех пор, пока вращающий момент не сравняется с моментом сопротивления, возникающего из-за внутреннего трения между слоями жидкости при вращении в ней воспринимающего элемента (ротора) 4, который зависит от скорости вращения. Таким образом, при установившейся скорости вращения длительность периода будет пропорциональна вязкости анализируемой жидкости. Дополнительно период вращения измеряется с помощью бесконтактной индуктивной системы измерения угла поворота.The
Тарирование и поверка вискозиметра производится по образцовым жидкостям с известной вязкостью.Calibration and calibration of the viscometer is carried out on standard liquids with known viscosity.
Данный прибор позволяет снимать кривые течения путем регулирования мощности и частоты вращения вентильного электродвигателя. Изменение мощности и частоты питания электродвигателя позволяет изменять диапазон измеряемых вязкостей при исследовании как ньютоновских, так и неньютоновских жидкостей. Конструкция измерительного блока предусматривает возможность замены элементов (цилиндрической камеры измерительного блока и цилиндрического вытеснителя) для расширения диапазона измеряемых величин.This device allows you to take flow curves by adjusting the power and speed of the valve motor. Changing the power and frequency of the electric motor allows you to change the range of measured viscosities in the study of both Newtonian and non-Newtonian fluids. The design of the measuring unit provides for the possibility of replacing elements (a cylindrical chamber of the measuring unit and a cylindrical displacer) to expand the range of measured values.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016111260A RU2620332C1 (en) | 2016-03-25 | 2016-03-25 | Rotational viscometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016111260A RU2620332C1 (en) | 2016-03-25 | 2016-03-25 | Rotational viscometer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2620332C1 true RU2620332C1 (en) | 2017-05-24 |
Family
ID=58882670
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016111260A RU2620332C1 (en) | 2016-03-25 | 2016-03-25 | Rotational viscometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2620332C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU221695U1 (en) * | 2023-10-12 | 2023-11-20 | Виталий Викторович Дягелев | ELECTRONIC ROTARY VISCOMETER FOR DYNAMIC VISCOSITY MEASUREMENT |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62235542A (en) * | 1986-04-07 | 1987-10-15 | Toyobo Co Ltd | Rotary type viscometer |
-
2016
- 2016-03-25 RU RU2016111260A patent/RU2620332C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62235542A (en) * | 1986-04-07 | 1987-10-15 | Toyobo Co Ltd | Rotary type viscometer |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Редников Сергей Николаевич. РАЗРАБОТКА РОТАЦИОННОГО ВИСКОЗИМЕТРА ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ НЕНЬЮТОНОВСКИХ ЖИДКОСТЕЙ. Вестник Южно-Уральского государственного университета. Машиностроение. Выпуск N11 (228), 2011. * |
С.Н. Редников. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ УГЛЕВОДОРОДОВ ПРИ ДАВЛЕНИЯХ СВЫШЕ 150 МПА. Известия Самарского научного центра Российской академии наук, том 14, N1 (2), 642-644, 05.03.2012. С. Н. Редников. Особенности определения вязкости углеводородов при высоких давлениях. МАТЕРИАЛЫ LI МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ДОСТИЖЕНИЯ НАУКИ - АГРОПРОМЫШЛЕННОМУ ПРОИЗВОДСТВУ. Часть VI, Челябинск, 139-142, 2012. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU221695U1 (en) * | 2023-10-12 | 2023-11-20 | Виталий Викторович Дягелев | ELECTRONIC ROTARY VISCOMETER FOR DYNAMIC VISCOSITY MEASUREMENT |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4077251A (en) | Viscosity measuring device and method | |
CA2861487C (en) | Apparatus and method for constant shear rate and oscillatory rheology measurements | |
US20160223449A1 (en) | Rotary rheometer | |
WO2001075417A1 (en) | Method and apparatus for viscosity measurement | |
Shi et al. | A multi-parameter on-chip impedance sensor for the detection of particle contamination in hydraulic oil | |
CN110914663B (en) | Measurement of properties of vibrating yield stress fluid | |
RU2620332C1 (en) | Rotational viscometer | |
CN106596343B (en) | High-voltage rotary viscosimeter | |
Hollingsworth et al. | Rheo-nuclear magnetic resonance of emulsion systems | |
US4499753A (en) | Rotational viscometer for high-pressure high-temperature fluids | |
CN107306506B (en) | Pressure cell for rheological experiments under oscillatory shear and pressure | |
RU167934U1 (en) | Viscometer | |
Gregg et al. | A variable-volume optical pressure-volume-temperature cell for high-pressure cloud points, densities, and infrared spectra, applicable to supercritical fluid solutions of polymers up to 2 kbar | |
Davis et al. | A concentric cylinder air turbine viscometer | |
RU2522718C2 (en) | Inertial viscosity gage | |
WO1991014168A1 (en) | Rotational viscosity measurement | |
BR202018015707U2 (en) | REOMETER ADAPTABLE TO UNIVERSAL TESTING MACHINE | |
Huwyler et al. | Bearingless in-line viscometer for the semiconductor industry | |
RU2109266C1 (en) | Rotational viscosimeter | |
Krulis et al. | Adaption of a vane tool for the viscosity determination of flavoured yoghurt | |
SU181873A1 (en) | METHOD FOR DETERMINING THE VISCOSITY OF LIQUID | |
Kuenzi et al. | Contactless rotational concentric microviscometer | |
RU2638393C1 (en) | Device for definition of materials friction characteristics | |
Rónaföldi et al. | Revolution number (RPM) measurement of molten alloy by pressure compensation method | |
Wu et al. | Research on the Influence of Velocity on the Sensitivity of Inductive Sensor. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200326 |