RU2715895C1 - Device for determining elastic-viscous and viscous medium - Google Patents
Device for determining elastic-viscous and viscous medium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2715895C1 RU2715895C1 RU2019110522A RU2019110522A RU2715895C1 RU 2715895 C1 RU2715895 C1 RU 2715895C1 RU 2019110522 A RU2019110522 A RU 2019110522A RU 2019110522 A RU2019110522 A RU 2019110522A RU 2715895 C1 RU2715895 C1 RU 2715895C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- viscous
- cylinder
- viscous medium
- medium
- elastic
- 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
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)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Данное устройство относится к области контрольно-измерительного оборудования для определения упруго-вязкой среды и вязкой среды, в частности полимерных сред.This device relates to the field of control and measuring equipment for determining an visco-elastic medium and a viscous medium, in particular polymeric media.
Описание конструкцииDesign description
При изготовлении полимерных композиционных материалов используются полимерные смолы. Этими смолами пропитываются ткани из высокопрочных стеклянных нитей, нитей бора, углеродных и других высокопрочных волокон. Используемые полимерные материалы могут относиться к упруго-вязким или вязким средам. В упруго-вязких средах зависимость касательных напряжений от деформаций определяется соотношением:In the manufacture of polymer composite materials, polymer resins are used. These resins are impregnated with fabrics of high-strength glass fibers, boron, carbon and other high-strength fibers. The polymeric materials used may be viscoelastic or viscous media. In elastic-viscous media, the dependence of shear stresses on strains is determined by the relation:
где G - упругий модуль сдвига смолы, γ - сдвиговая деформация,where G is the elastic shear modulus of the resin, γ is shear deformation,
η - динамический коэффициент вязкости смолы,η is the dynamic coefficient of viscosity of the resin,
- скорость сдвиговой деформации. - shear strain rate.
Для вязких сред зависимость (1) имеет вид:For viscous media, dependence (1) has the form:
Компоненты упругой деформации в соотношении (1) могут быть незначительными по величине. Однако они оказывают влияние на параметры технологического процесса формообразования деталей из полимерных композиционных материалов. Поэтому при расчете технологических параметров необходим контроль: упруго-вязкой или вязкой средой является смола.The components of elastic deformation in relation (1) may be insignificant in magnitude. However, they affect the parameters of the technological process of forming parts from polymer composite materials. Therefore, when calculating the technological parameters, control is necessary: the elastic-viscous or viscous medium is resin.
Известны вискозиметры различных типов для измерения вязкости жидких сред - ротационные (ASTM D 5293-CCS), капиллярные (ASTM D 445) [1].There are various types of viscometers for measuring the viscosity of liquid media - rotational (ASTM D 5293-CCS), capillary (ASTM D 445) [1].
В ротационных вискозиметрах исследование вязкости осуществляют при помощи измерительного цилиндра или диска (шпинделя), погруженного в анализируемый материал, которые в свою очередь предварительно помещают во внешний резервуарный цилиндр. Далее на определенной скорости вращения шпинделя (цилиндра) посредством измерения сопротивления вещества определяют показатели вязкости. Вязкость может определяться путем использования различных типов шпинделей (цилиндров) и скорости их вращения.In rotational viscometers, viscosity studies are carried out using a measuring cylinder or a disk (spindle) immersed in the analyzed material, which, in turn, are previously placed in an external reservoir cylinder. Further, at a certain speed of rotation of the spindle (cylinder), viscosity is determined by measuring the resistance of the substance. Viscosity can be determined by using different types of spindles (cylinders) and their rotation speed.
К недостаткам известных устройств относятся сложность конструкции и обслуживания, а также высокая стоимость их изготовления.The disadvantages of the known devices include the complexity of the design and maintenance, as well as the high cost of their manufacture.
В ротационных вискозиметрах серий ST-2001 L-H фирмы AWTech реализован шпиндельный принцип измерений сопротивлений в диапазоне от 20 сП до 1060000 П (пуаз) [2]. Недостатком вискозиметров AWTech ST-2001 L-H является большой объем исследуемой жидкости, а также недостаточно низкий нижний предел измерений вязкости.In rotational viscometers of the ST-2001 L-H series from AWTech, the spindle principle of measuring resistance in the range from 20 cP to 1060,000 P (poise) is implemented [2]. The disadvantage of the AWTech ST-2001 L-H viscometers is the large volume of the test fluid, as well as the insufficiently low lower limit of viscosity measurements.
Вязкость может определяться путем использования различных типов соосно расположенных цилиндров и различной скорости их вращения. В ротационных вискозиметрах с соосно расположенными цилиндрами внешний цилиндр либо неподвижен, либо вращается с заданной угловой скоростью. В последнем случае внутренний цилиндр соединяют с динамометром, воспринимающим передаваемый испытуемой жидкостью момент вращения, величина которого прямо пропорциональна эффективной вязкости.Viscosity can be determined by using different types of coaxially arranged cylinders and different speeds of rotation. In rotational viscometers with coaxially arranged cylinders, the outer cylinder is either stationary or rotates at a given angular velocity. In the latter case, the inner cylinder is connected to a dynamometer sensing the torque transmitted by the test fluid, the magnitude of which is directly proportional to the effective viscosity.
Из вискозиметров указанного типа заслуживает внимания ротационный вискозиметр, включающий коаксиальные наружный цилиндр и концентрично расположенный в нем измерительный внутренний цилиндр, связанный с синхронным электродвигателем с помощью полого вала [3]. Внутри полого вала помещен стержень, жестко связанный с измерительным внутренним цилиндром. Стержень одновременно жестко связан через торсионы одним концом - с валом электродвигателя, а другим - с нижним основанием полового вала. При вращении вала электродвигателя торсионы передают крутящий момент внутреннему измерительному цилиндру. Величина углового смещения торсионов фиксируется динамометрическим устройством коллекторного типа, подающим на регистрирующее устройство электрический сигнал, прямо пропорциональный вязкости исследуемой жидкости.Of the viscometers of this type, a rotational viscometer deserves attention, including a coaxial outer cylinder and a measuring inner cylinder concentrically located in it, connected to a synchronous electric motor using a hollow shaft [3]. A rod is placed inside the hollow shaft, which is rigidly connected to the measuring inner cylinder. The rod is simultaneously rigidly connected through torsion bars at one end to the motor shaft, and the other to the lower base of the genital shaft. When the motor shaft rotates, the torsions transmit torque to the internal measuring cylinder. The magnitude of the angular displacement of the torsion is fixed by a collector-type dynamometer, which supplies an electrical signal to the recording device, which is directly proportional to the viscosity of the investigated fluid.
Внутри данного устройства снаружи измерительного (внутреннего) цилиндра по всей его высоте установлен выступ с минимальным зазором между ним и внутренней поверхностью неподвижного наружного цилиндра. В кольцевом канале между цилиндрами по всей высоте наружного неподвижного цилиндра выполнен сквозной щелевидный паз, через который поступает исследуемая жидкость, а также выдвигается и убирается в кольцевой канал выступ. Выдвижение выступа на внутренней поверхности неподвижного цилиндра регулирует кулачковый механизм, жестко закрепленный на полом валу двигателя.Inside this device, outside the measuring (inner) cylinder, a protrusion is installed over its entire height with a minimum gap between it and the inner surface of the stationary outer cylinder. A through slot-like groove is made in the annular channel between the cylinders along the entire height of the outer stationary cylinder, through which the test fluid enters, and a protrusion extends and retracts into the annular channel. The extension of the protrusion on the inner surface of the fixed cylinder is controlled by a cam mechanism rigidly fixed to the hollow shaft of the engine.
К недостаткам данного устройства относятся: необходимость для проведения исследования достаточно большого объема образцов смолы, что делает его непригодным для проведения исследования при наличии небольших объемов полимерной смолы.The disadvantages of this device include: the need for research of a sufficiently large volume of resin samples, which makes it unsuitable for research in the presence of small volumes of polymer resin.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ определения упруго-вязкой среды и вязкой среды (патент RU 2390758) [4], заключающийся в улучшении воспроизводимости напряжений сдвига за счет конструктивных изменений коаксиальных цилиндров и регистрации количества оборотов измерительного цилиндра в течение фиксированного 10-секундного интервала времени.Closest to the claimed invention is a method for determining an elastic-viscous medium and a viscous medium (patent RU 2390758) [4], which consists in improving the reproducibility of shear stresses due to structural changes in coaxial cylinders and recording the number of revolutions of the measuring cylinder for a fixed 10-second time interval .
Недостатком известного способа является то, что в процессе измерения не фиксируется резонансное колебание внутреннего цилиндра, которое является показателем упруго-вязкой среды.The disadvantage of this method is that during the measurement process is not fixed resonant oscillation of the inner cylinder, which is an indicator of an elastic-viscous medium.
Целью изобретения является расширение диапазона, повышение точности и улучшение диагностических возможностей вискозиметрических измерений.The aim of the invention is to expand the range, increase accuracy and improve the diagnostic capabilities of viscometric measurements.
Технической задачей, на решение которой направлен данный способ, является определение упруго-вязкой среды и вязкой среды.The technical problem, which this method is aimed at, is the determination of an elastic-viscous medium and a viscous medium.
Технический результат предлагаемого способа заключается в определения упруго-вязкой среды и вязкой среды.The technical result of the proposed method is to determine the elastic-viscous medium and a viscous medium.
Технический результат достигается путем регистрирования наличия или отсутствия резонанса колебаний внутреннего цилиндра.The technical result is achieved by recording the presence or absence of resonance oscillations of the inner cylinder.
В заявке предлагается конструкция, состоящая также из двух цилиндров, внутреннего 1 и наружного 2, между которыми помещается испытуемая смола 3 (рис. 1). Наружный и внутренний цилиндры могут поворачиваться относительно общей оси. Внутренний цилиндр подвешен на трубчатом элементе 4, конец которого прикреплен к неподвижному корпусу 5 устройства. Этот элемент выполняет роль пружины, работающей на кручение. Наружный цилиндр на внешней стороне имеет устройство, которое может создавать вращательные колебательные движения цилиндра его с определенной амплитудой колебаний и определенной частотой. Внутренний цилиндр имеет где расположено устройство, позволяющее регистрировать амплитуду и частоту колебаний, возникающих от возбуждающих колебаний наружного цилиндра, которые передаются через испытуемую среду. Изменяя частоту колебаний наружного цилиндра, добиваемся создания максимальной амплитуды колебаний внутреннего цилиндра. Колебания внутреннего цилиндра обуславливаются колебаниями наружного цилиндра, передающего колебания внутреннему цилиндру через испытуемую полимерную смолу. Если внутренний цилиндр входит в резонанс с колебаниями наружного цилиндра, то это свидетельствует о том, что испытуемая жидкость при малых амплитудных колебаниях является упругой средой и является упруго-вязким телом. Если же внутренний цилиндр не имеет выраженных резонансных колебаний, то это является свидетельством, что испытуемый материал является вязкой средой.The application proposes a design consisting also of two cylinders, inner 1 and outer 2, between which
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019110522A RU2715895C1 (en) | 2019-04-09 | 2019-04-09 | Device for determining elastic-viscous and viscous medium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019110522A RU2715895C1 (en) | 2019-04-09 | 2019-04-09 | Device for determining elastic-viscous and viscous medium |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2715895C1 true RU2715895C1 (en) | 2020-03-04 |
Family
ID=69768251
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019110522A RU2715895C1 (en) | 2019-04-09 | 2019-04-09 | Device for determining elastic-viscous and viscous medium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2715895C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU813199A1 (en) * | 1979-06-29 | 1981-03-15 | Ленинградское Научно-Производствен-Hoe Объединение "Пигмент" | Device for investigating material rheological properties |
RU2373516C2 (en) * | 2007-09-26 | 2009-11-20 | Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук | Viscosity measuring element |
RU2424500C1 (en) * | 2010-01-22 | 2011-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Орион ВДМ" (ООО НПП "Орион ВДМ") | Rotational viscometer |
WO2015027336A1 (en) * | 2013-08-27 | 2015-03-05 | Rheolution Inc., | System and method for the measurements of visoelastic parameters in soft materials |
US20160274012A1 (en) * | 2013-10-22 | 2016-09-22 | National University Corporation Tokyo University Of Agriculture And Technology | Viscosity coefficient calculation device, indentation test device, tensile testing device, viscosity coefficient calculation method and program |
RU2653175C2 (en) * | 2016-10-10 | 2018-05-07 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Highly viscous liquids viscosity determination method and the device for its implementation |
-
2019
- 2019-04-09 RU RU2019110522A patent/RU2715895C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU813199A1 (en) * | 1979-06-29 | 1981-03-15 | Ленинградское Научно-Производствен-Hoe Объединение "Пигмент" | Device for investigating material rheological properties |
RU2373516C2 (en) * | 2007-09-26 | 2009-11-20 | Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук | Viscosity measuring element |
RU2424500C1 (en) * | 2010-01-22 | 2011-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Орион ВДМ" (ООО НПП "Орион ВДМ") | Rotational viscometer |
WO2015027336A1 (en) * | 2013-08-27 | 2015-03-05 | Rheolution Inc., | System and method for the measurements of visoelastic parameters in soft materials |
US20160274012A1 (en) * | 2013-10-22 | 2016-09-22 | National University Corporation Tokyo University Of Agriculture And Technology | Viscosity coefficient calculation device, indentation test device, tensile testing device, viscosity coefficient calculation method and program |
RU2653175C2 (en) * | 2016-10-10 | 2018-05-07 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Highly viscous liquids viscosity determination method and the device for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4941346A (en) | Vibration-type rheometer apparatus | |
US3382706A (en) | Oscillatory element for measuring viscosity | |
US5271266A (en) | Dynamic shear rheometer and method | |
EP2817608B1 (en) | Apparatus and method for constant shear rate and oscillatory rheology measurements | |
CN2783315Y (en) | Digital display rotary viscometer | |
US2752778A (en) | Apparatus capable of use for the study of rheological phenomena | |
US7207210B2 (en) | Multi-decade viscometric or rheologic measurements of a material undergoing state change | |
US20050235741A1 (en) | On-line rotational/oscillatory rheometrical device | |
US9243882B2 (en) | Low friction rheometer | |
RU2715895C1 (en) | Device for determining elastic-viscous and viscous medium | |
RU2747933C2 (en) | Method for determining elastic-viscous and viscous media | |
JP6089148B2 (en) | Orthogonal super position rheometer | |
RU2424500C1 (en) | Rotational viscometer | |
JP2016518613A5 (en) | ||
CN202533346U (en) | Self-excited vibrating online viscometer | |
US6539779B2 (en) | Support system with radially rigid wire suspension | |
Goldberg et al. | Instrument for measuring rheological properties of elastic fluids | |
Gaskins et al. | Instrumentation for the rheological investigation of viscoelastic materials | |
SU602824A1 (en) | Rotary viscosimeter | |
RU2307337C2 (en) | Method and device for measuring mechanical properties of polymers | |
SU1035475A1 (en) | Rotary-type viscometer | |
US20230341309A1 (en) | Device and method to determine the viscosity or viscoelasticity of a liquid from the torque of a rimming flow | |
SU137306A1 (en) | Rotational Viscometer | |
SU332818A1 (en) | THROMBOELASTO COUNT | |
SU787955A1 (en) | Torsional-oscillation viscosimeter |