SU1179152A1

SU1179152A1 - Viscometer

Info

Publication number: SU1179152A1
Application number: SU843751106A
Authority: SU
Inventors: Виктор Миронович Монахов
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам
Priority date: 1984-06-13
Filing date: 1984-06-13
Publication date: 1985-09-15

Abstract

1. ВИСКОЗИМЕТР, содержащий емкость дл испытуемой жидкости, рабочее тело в виде шара со сквозным осевым каналом, размещенное на соединительном стержне, и измерительную схему, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерени в зкости, рабочее тело и стержень выполнены полыми из немагнитного материала, при этом рабочее тело установлено на стержне с возможностью перемещени и заполнено в нижней части ут желителем, на котором помещен посто нный магнит, а стержень заполнен ферромагнитной жидкостью и электропроводной коммутирующей жидкостью с плотностью, большей плотности ферромагнитной жидкости, в верхней и нижней част х его расположены контактные группы, соединенные с измерительной схемой, причем стержень закреплен в центре днища емкости дл испытуемой жидкости . 2.Вискозиметр по п. 1, о т л ича1Йщийс тем, что перва контактна группа установлена в с @ стержне на глубине, равной дес ти диаметрам рабочего тела от уровн (Л испытуемой жидкости в емкости, 3.Вискозиметр по п. 1, отличающийс тем, что стержень в нижней своей части, равной диамётру рабочего тела, вьтолнен сплошным. 4. Вискозиметр по п. 1, отличающийс тем., что высота столбика коммутирующей жидкости в полости стержн равна его внутреннему диаметру.1. A VISCOSIMETER containing a container for the test liquid, a working body in the form of a ball with a through axial channel, placed on the connecting rod, and a measuring circuit, characterized in that, in order to improve the accuracy of viscosity measurement, the working body and the rod are hollow of non-magnetic material, while the working medium is mounted on the rod with the possibility of movement and is filled in the lower part with a holder, on which a permanent magnet is placed, and the rod is filled with ferromagnetic liquid and electrically conductive switch A liquid with a density greater than that of a ferromagnetic liquid, in the upper and lower parts of it there are contact groups connected to the measuring circuit, with the rod fixed in the center of the bottom of the container for the test liquid. 2. The viscometer according to claim 1, which is tactile, is that the first contact group is installed in the c @ rod at a depth equal to ten diameters of the working fluid from the level (L of the test liquid in the container, 3. The viscometer according to claim 1, which differs in that the rod in its lower part, equal to the diameter of the working medium, is continuous. 4. A viscometer according to claim 1, characterized in that the height of the column of commuting fluid in the cavity of the rod is equal to its internal diameter.

Description

- 11 Изобретение относитс к измерительной технике и может быть исполь зовано дл измерени в зкостных свойств жидкости, в частности дл определени в зкости буровых растворов . Целью изобретени вл етс повышение точности измерени в зкости жидкостей, На фиг. 1 показан визкозиметр, общий вид; на фиг. 2 - рабочее тело на .фиг. 3 - вискозиметр в рабочем состо нии, общий вид. Вискозиметр состоит из емкости 1 цилиндрической формы с наклонным днищем 2, стержн 3 из немагнитного материала с запа нным нижним концом и заглушко 5 сверху, закрепленного вертикально в центре основани емкости Л. В емкость 1 помещена исследуема хсидкостьб. В стержне 3 на рассто нии И установлены верхн 7 и нижн 8 .контактные группы, св занные соединительными проводами 9 с измерительной системой, в частност с таймером 10. Стержень 3 заполнен ферромагнитной жидкостью 11, в которую пoмea eнa коммутирующа жидкость 12 с электропроводнымисвойствами и плотностью больше плотности ферромаг нитной жидкости 11, например капл ртути, а на стержень 3 свободно наса жено и перемещаетс без трени рабочее тело 13. Рабочее тело 13 (фиг. 2) выполнен полым шарооб{)аэным со сквозным осевь каналом 14 по диаметру. В нижней сво ей части полость, рабочего тела 13 вокруг цилиндрического канала 14 заполнена сыпучим ут желителем 15 (нап ример , .свин цовой дробью) , который покрыт слоем кле щего вещества 16 дл создани фиксированного положени ут желител 15. Над ут желителем 15 внутри рабочего тела 13 неподвижно размещен посто нный магнит 17. Дл возврата рабочего тела 13 в исходное состо ние используетс вилка-захват 18. Сливной кран 19 исследуемой жидкости 18 установлен в нижней точке наклонного днища 2 емкости 1. Вискозиметр работает следую1цим образом. На днище. 2 дустой емкости 1 (фиг. 3) расположено рабочее тело 1 свободно насаженное на нижний конус стержн 3. При этом коммутирующа жидкость 12 (капл ртути) находитс 2 на дне запа нного нижнего конца 4 стержн 3 благодар тому, что плотность ртути больше,.чем плотность ферромагнитной жидкости 11. Место запайки нижнего конца 4 стержн 3 находитс на высоте от днища 2, равной диаметру рабочего тела 13, что обеспечивает надежную и устойчивую работу вискозиметра и не позвол ет капле ртути 12 проскочить полосу максимального магнитного пол , а также устран ет сложные операции подъема проскочившей или оброненной капли ртути, например, при смене одного рабочего тела на другое или при его профилактике. Ферромагнитна жидкость 11 заполн ет в.сю остальную полость стержн 3 до заглушки, котора герметично закрывает полость сверху. Исследуема жидкость 6 заливаетс сверху в емкость 1. С помощью вилки-захвата18 рабочее тело 13 поднимают н.а поверхность исследуемой жидкости 6. Таймер 10 устанавливают на нулевое значение. После того, как рабочее тело 13 опускаетс в исследуемую жидкость 6 и начинает свое свободное движение вдоль вертикального стержн 3, на него начинают действовать сила т жести Р m-g Vp . РР . g, . . . выталкивающа сила; Vp,. p.,g, сила выбуренного трени (по закону Стокса) Fj б-iir; rV, где Vpt объем рабочего тела;. Ррт Р плотность рабочего тока и исследуемой жидкости соответственно; -ускорение свободного падени ; -динамическа в зкость; г - радиус рабочего тела; V - скорость падени рабочего тела в жидкости . Силы Г и F( посто нны, а Р увеличиваетс по мере увеличени скорости V, Наступает момент равенства сил, .действующих на шарик Р , и рабочее тело двигаетс равномерно со скоростью Vo в соответствии с первым законом Ньютона., Скорость равномерного движени рабочего тела 13 невелика, ее можно определить с помощью таймера 10, измер ющего- 11 The invention relates to a measurement technique and can be used to measure the viscosity properties of a fluid, in particular to determine the viscosity of a drilling fluid. The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the viscosity of liquids. FIG. 1 shows a viscometer, a general view; in fig. 2 - working body on. 3 - viscometer in working condition, general view. The viscometer consists of a cylindrical container 1 with an inclined bottom 2, a rod 3 of non-magnetic material with a sealed lower end, and a plug 5 on top fixed vertically in the center of the base of container L. The container of test is placed in container 1. In the rod 3, at the distance I, the upper 7 and lower 8 are mounted. Contact groups connected by connecting wires 9 with the measuring system, in particular with timer 10. The rod 3 is filled with ferromagnetic fluid 11, into which the alternating switching fluid 12 with electrically conductive properties and density more than the density of ferromagnetic fluid 11, for example, a drop of mercury, and the rod 3 is freely infiltrated and the working body 13 moves without friction. The working body 13 (Fig. 2) is made hollow ball-shaped with an axial channel 14 through the diameter. In the lower part of the cavity, the working fluid 13 around the cylindrical channel 14 is filled with bulk solids 15 (for example, swine fraction), which is covered with a layer of adhesive 16 to create a fixed position of the iron 14. The bodies 13 are permanently placed a permanent magnet 17. A fork-grip 18 is used to return the working body 13 to the initial state. The drain valve 19 of the test liquid 18 is installed at the lower point of the inclined bottom 2 of the tank 1. The viscometer works as follows. On the bottom. 2 of the empty container 1 (Fig. 3), the working body 1 is freely mounted on the lower cone of the rod 3. In this case, the switching fluid 12 (mercury drop) is located 2 at the bottom of the sealed lower end 4 of the rod 3 due to the fact that the density of mercury is greater. than the density of ferromagnetic fluid 11. The sealing of the lower end 4 of the rod 3 is at a height from the bottom 2 equal to the diameter of the working fluid 13, which ensures reliable and stable operation of the viscometer and prevents a drop of mercury 12 from slipping through the band of the maximum magnetic field, and also eliminatesfalse lifting operation slip or dropped by mercury drops, such as when changing a working fluid to another or when prevention. Ferromagnetic fluid 11 fills the entire remaining cavity of the rod 3 to the plug, which hermetically closes the cavity from above. The test liquid 6 is poured from above into the container 1. With the help of a fork 18, the working fluid 13 lifts the surface of the test liquid 6. The timer 10 is set to zero. After the working fluid 13 is lowered into the test liquid 6 and begins its free movement along the vertical rod 3, the force of gravity P m-g Vp begins to act on it. PP g,. . . ejection force; Vp ,. p., g, power of drilled friction (according to Stokes's law) Fj b-iir; rV, where Vpt is the volume of the working fluid; Prt P working current density and the test fluid, respectively; - acceleration of free fall; Dynamic viscosity g is the radius of the working fluid; V is the fall rate of the working fluid in the liquid. Forces T and F (constant, but P increases with increasing speed V, There comes a moment of equality of forces acting on a ball P, and the working fluid moves uniformly with the speed Vo in accordance with the first Newton law., The speed of uniform motion of the working fluid 13 small, it can be determined using a timer 10, measuring

врем прохождени рабочим телом 13 определенного строго фиксированного рассто ни И между верхней и нижней контактными группами 7 и 8. Контактные группы 7 и 8 установлены в стержне 3, заполненном ферромагнитной жидкостью 11. В ферромагнитную жидкость 11 помещена капл ртути 12 котора осуществл ет коммутирующее действие, обусловленное свойством проводника, при равномерном движении рабочего тела 13 по стержню 3. Рабочее тело 13 благодар ут желителю 15 (свинцовой дроби, скрепленной кле щим веществом 16) и посто нному магниту 17, размещенных в нижней части полости рабочего тела 13, имеет смещенный книзу центр т жести. Это обеспечивает устойчивое строго вертикальное положение рабочего тела 13 при движении по стержню 3 и полное отсутствие механического трени .the transit time of the working substance 13 of a certain strictly fixed distance AND between the upper and lower contact groups 7 and 8. The contact groups 7 and 8 are installed in the rod 3 filled with ferromagnetic fluid 11. A drop of mercury 12 is placed in ferromagnetic fluid 11, which performs a switching action, due to the property of the conductor, with a uniform movement of the working fluid 13 along the rod 3. The working fluid 13 due to the utmost 15 (lead shot fastened with adhesive substance 16) and the permanent magnet 17 placed in the bottom th part of the working body cavity 13 has shifted the center of gravity downward. This ensures a stable, strictly vertical position of the working fluid 13 when moving along the rod 3 and the complete absence of mechanical friction.

Капл ртути 12 в ферромагнитной жидкости 11 полностью отслеживает перемещение рабочего тела 13 благодар тому, что ферромагнитна жидкость 11 мен ет свои реологически свойства при действии на нее магнитного пол .A drop of mercury 12 in the ferromagnetic fluid 11 completely tracks the movement of the working medium 13 due to the fact that the ferromagnetic fluid 11 changes its rheological properties when exposed to a magnetic field.

//

При внесении ферромагнитной жидкости J-1 в магнитное поле значение эффективного удельного веса ферромагнитной жидкости 11 увеличиваетс тем больше, чем сильнее магнитное поле, в которое помещена жидкость, Ферромагнитна - жидкость 11 с любым телом в ней, помещенна в магнитное поле, также измен ет свой эффективньй удельный вес. При условии равенства эффективного удельного веса ферромагнитной жидкости 11 и удельного веса тела, наход щегос в ней, происходит всплытие тела - оно проклеиваетс . Если значение эффективного удельного веса ферромагнитной жидкости 11 превысит значение удельного веса помещенного в нее тела, то это тело.всплывает и находитс над зоной ферромагнитной жидкости 11 с измененными реологическими свойствами .When a ferromagnetic fluid J-1 is introduced into a magnetic field, the value of the effective specific gravity of ferromagnetic fluid 11 increases as the magnetic field in which the fluid is placed is increased. Ferromagnetic — fluid 11 with any body inside it that is placed in the magnetic field also changes effective specific gravity. Assuming that the effective specific gravity of the ferromagnetic fluid 11 is equal to the specific gravity of the body located in it, the body emerges - it is glued. If the value of the effective specific gravity of the ferromagnetic fluid 11 exceeds the value of the specific gravity of the body placed in it, this body swims and is above the zone of the ferromagnetic fluid 11 with altered rheological properties.

Услови плавани капли ртути 12 в ферромагнитной жидкости 11 завис т от внутреннего диаметра стержн 3 и силы магнитного пол , создаваемого посто нным магнитом 17: чем больше внутренний диаметр стержн 3, тем больший объем необходимThe conditions for floating a drop of mercury 12 in a ferromagnetic fluid 11 depend on the internal diameter of the rod 3 and the strength of the magnetic field created by the permanent magnet 17: the larger the internal diameter of the rod 3, the greater the volume required

коммутирующей жидкости 12 дл надежного замыкани контактов 7 и 8 и тем сильнее должно быть действие магнитного пол , удерживающее возросшую массу коммутирующей жидкостиswitching fluid 12 for reliable closure of contacts 7 and 8 and the stronger must be the effect of the magnetic field that holds the increased mass of the switching fluid

12в плавающем состо нии. Услови плавлени капли ртути 1212 in floating state. Melting conditions for mercury droplets 12

в предлагаемом вискозиметре над зоной ферромагнитной жидкости 11 с повышенным эффективным удельным весом создаютс магнитным полем посто нного магнита 17, который размеще в полости рабочего тела 13, Поэтому удержива каплю ртути 12 во взвешенном состо нии, рабочее тело 13 пр своем движении вдоль стержн 3 в исследуемой жидкости 6 перемещает магнитное поле, а следу за магнитным полем, капл ртути 12 замыкает верхнюю контактную группу 7. Верх-. :н контактна группа 7 расположена в стержне 3 на рассто нии от поверхности исследуемой жидкости 6, рав- ном не менее чем дес ти диаметрам рабочего тела 13, что обеспечивает получение уже в этой точке скорости равномерного движени рабочего тела 13, тем самым увеличиваетс точность измерени в зкости исследуемой жидкости 6, In the proposed viscometer, above the zone of ferromagnetic fluid 11 with an increased effective specific gravity, the magnetic field of the permanent magnet 17 is placed, which is placed in the cavity of the working body 13. Therefore, keeping a drop of mercury 12 in a suspended state, the working body 13 is moving along the rod 3 in the studied fluid 6 moves the magnetic field, and after the magnetic field, a drop of mercury 12 closes the upper contact group 7. Top-. : The contact group 7 is located in the rod 3 at a distance from the surface of the test fluid 6 equal to not less than ten diameters of the working fluid 13, which ensures that, at this point, the velocity of the uniform motion of the working fluid 13 increases, thereby increasing the measurement accuracy fluid viscosity 6,

Верхн контактна группа 7 изолированными проводами, проложенными в стержне 3, соединена с таймером 10, При замыкании контактов 7 таймер 10 включаетс и начинает отсчитывать врем движени рабочего тела 13 в исследуемой жидкости 6 до нижней контактной группы 8, Достигнув нижней контактной группы 8, рабочее телThe upper contact group 7 with insulated wires laid in the rod 3 is connected to timer 10. When the contacts 7 are closed, the timer 10 starts and the movement time of the working medium 13 in the liquid 6 to the lower contact group 8 starts counting.

13с помощью капли ртути 12 коммутирует его контакты. При этом происходит остановка таймера 10, Прохождение рабочим телом 13 строго определенного , рассто ни Н между контактными группами 7 и В :зафиксирован;ное (по таймеру 10) врем позвол ет определить скорость движени рабочего тела и тем самым определить величину динамической в зкости исследуемой жидкости 6,13 using a drop of mercury 12 commutes his contacts. In this case, the timer 10 stops, the working medium 13 passes through a strictly defined distance H between the contact groups 7 and B: fixed; the time (by timer 10) allows to determine the speed of movement of the working fluid and thereby determine the dynamic viscosity of the test liquid 6,

Контактные группы 7 и 8 представл ют собой закрепленные в стержне 3 концы проводников без изол ции, приче оба проводника контактных групп расположены горизонтально, что обеспечивает их устойчивое замыканиеThe contact groups 7 and 8 are the ends of the conductors without insulation insulated in the rod 3, and both the conductors of the contact groups are arranged horizontally, which ensures their stable closure

Дл обеспечени слива исследуемой жидкости 6 емкость 1 выполнена с наклонным днищем 2 и сливным краном 1)To ensure the discharge of the test liquid 6, the tank 1 is made with an inclined bottom 2 and a drain valve 1)

Claims

1. A viscometer containing a container for the test liquid, a working fluid in the form of a ball with a through axial channel placed on the connecting rod, and a measuring circuit, characterized in that, in order to increase the accuracy of measuring viscosity, the working fluid and the rod are made of non-magnetic hollow material, while the working fluid is mounted on the rod with the ability to move and is filled in the lower part with a weighting agent, on which a permanent magnet is placed, and the rod is filled with a ferromagnetic fluid and an electrically conductive switching liquid with a density higher than the density of the ferromagnetic fluid, in the upper and lower parts of it are contact groups connected to the measuring circuit, and the rod is fixed in the center of the bottom of the container for the test fluid.

2. The viscometer according to claim 1, characterized in that the first contact group is installed in the rod at a depth equal to ten diameters of the working fluid from the level of the test fluid in the container.

3. The viscometer according to claim 1, characterized in that the rod in its lower part, equal to the diameter of the working fluid, is solid.

4. The viscometer according to π. 1, characterized in that the height of the column of commuting fluid in the cavity of the rod is equal to its inner diameter.

>