SU1245947A1 - Ротационный вискозиметр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике измерени  в зкости и предназначено дл  повьшени  точности ее измерений . Прибор содержит первый внутренний цилиндр 1, первый наружный цилиндр 2, причем цилиндр 1 соединен с вторым наружным цилиндром 3 посредством редуктора Д, содержащего валы 5, 6, 7 и шестерни 8,9, 10, 11. Второй внутренний цилиндр 12 соединен с цилиндром 2. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к ротационным вискозиметрам и может быть использовано при исследовани х кинетики структурообразовани  тиксо- тропных жидкостей.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени .

На фиг. 1 представлена кинематическа  схема предлагаемого ротацион ного вискозиметра; на фиг. 2 и 3 - график 1 и ll зависимостей крут щих моментов М и Mj напр жени  сдвига исследуемой и калибровочной жидкостей от относительных угловых скоростей вращени  цилиндров (и),, и (.Afd) соответственно.

Ротационный вискозиметр включает в себ  внутренний цилиндр 1, наружный цилиндр 2, причем первьй внутренний цилиндр 1 с вторым наружным цилиндром 3 посредством редуктора 4, содержащего валы 5-7, закрепленные в корпусе с возможностью свободного вращени , и шестерни 8-11, жестко установленные на соответствующих валах, второй внутренний цилиндр 12, соединенный жест ко с первым наружным цилиндром 2 посредством вала 13, установленного в корпусе с возможностью свободного вращени . Число зубьев шестерен 8- I1 редуктора 4 подобрано таким образом , что углова  скорость вращени  наружного цилиндра 3 на небольшую величину превосходит угловую скорость вращени  внутреннего цилиндра I . ,

Вискозиметр работает следующим образом.

Исследуемую жидкость помещают меж

ду цилиндрами 1 и 2. Между цилиндра

ми 3 и 12 помещают жидкость (ньютонска  жидкость) с посто нным и известным коэффициентом динамической в зкoctи {калибровочна  жидкость). двигател  (не показан) провод т во вращение вал 13 вместе с наружным цилиндром 2 и внутренним цилиндром 12, при этом на вал 13 (и на систем  оследовательных элементов: цилиндр 2, исследуема  жидкость, цилиндр , вал 5) воздействует крут щий момент Мд ОТ двигател . Под воздействием сил трени  (сдвигового напр жени  исследуемой жидкости) приводитс  во вращение внутренний цилиндр 1 с угл .вой скоростью u) , который посред,-ством редуктора А приводит во враще

10

459471

ние цилиндр 3 с несколько большей угловой скоростью.

Углова  скорость вращени  цилиндра 3 больше угловой скорости вращени  цилиндра I на величину ()о оп- редел ем то угловой скоростью вращени  цилиндра 3 и параметрами шестерен редуктора 4, причем гораздо меньшую по сравнению с самой скоростью вращени . Разность угловых скоростей fiWJo- делитс  между относительными скорост ми вращени  (. цилиндров 3 и 12 и (А CJ), цилиндров 2 и 1

((ла),(ш).

При этом последовательные элементы: вал 7, цилиндр 3, калибровочна  жидкость , цилиндр 12, вал 13, цилиндр 2, исследуема  жидкость, цилиндр 1 и вал 5 оказываютс  дополнительно нагруженными крут щим моментом М. (моментом сит трени  калибровочной жидкости) сдвигового напр жени  ка- либровочной жидкости, причем

м

К- (AU)

2

где К

посто нна , определ ема  геометрическими размерами полости между цилиндрами 3 и 12 и в зкостью калибровочной ж вдкости;

углов.а  скорость вращени  цотиндров 3 и 12 отиоситель- но друг друга.

Крут щий момент М сдвигового напр жени  исследуемой жидкости равен сумме крут щего момента М двигате (iOJ), ЛЯ и момента М

тр

0м

тр

отсюда

Предположим, что цилиндры 1 и 2 относительно друг друга не вращаютс , т,е. (ли равна нулю. Тогда по закону сохранени  энергии мощность дви- гател  В1 дел етс  в виде тепловой мощности в калибровочной жидкости между цилиндрами 3 и 12.

отсюда

W,

о.(йи) . М

тр

(лш)

tj.

г. м

тр

и (к

(ALjio

так как (ли} много меньше w , то

K- (iid)i.

Динамический коэффициент в зкости ис следуемой жидкости определ ют делением крут щего момента М, рассчитанного по формуле fiW) , где К - известный калибровочный коэ фициент; Сду) - измеренна  относительна  скорость вращени  цилиндров 3 и 12, на измеренную (например, тахометрами) относительную скорость вращени  Ч)- цилиндров 2 и 1.

Статическое напр жение сдвига структуированной жидкости определ  - ют следующим образом.

Исследуемую и калибровочную жидкости помещают в соответствующие межцилиндрические полости и двигателем привод т вал 13 во вращение с достаточно малой скоростью, при которой крут щий момент М исследуемой жидкости меньще статического напр жени  сдвига. Непрерывно увеличивают скорость вращени  вала 13, тем самым увеличива  крут щий момент М до начала относительного вращени  цилиндров 2 и 1 (определ емого тахометрами), и по известному калибровочному коэффициенту К и измеренной скорости (tu) рассчитывают статическое напр жение сдвиг;а.

i После начала относительного вращени  цилиндров 2 и,I (начала раз- рущени  структуры исследуемой жидкости ) происходит перераспределение относительных скоростей вращени  (tUi цилиндров 2 и J и (лiJ)jцилиндров 3 и 12, а именно (aw) уменьшаетс , следовательно, уменьшаетс  и крут щий момент М, что обеспечивает приостановку процесса разрушени  структуры жидкости. При посто нной СКОРОСТИ вращени  вала 13 (вращени 

45947. Л

вала двигател ) между крут щими моментами напр жени  сдвига М. иссле i

дуемой и Mj калибровочной Ж1щкостей наступает динамическое равновесие, определ емое точкой А пересечени  графиков 1 2J II (фиг. 2). Динамичес- коеравновесие устойчидо, что можно показать следующими рассуждени ми. Предположим, что с коросгк (ли   (

IQ относительного вращени  цилиндров в сипу каких-либо причин изменились, например (tui увеличилась, (времен- . ное внешнее торможение вала 6), а (;t( уменьшалсь (фиг. 3, при этом

15 крут щие моменты и Mj, действующие на вал 6 (фиг. 1), также измен ютс , причём MJ меньае Н{(фиг. 2), что приводит к увеличению скорости вращени  вала 6, следовательно, к.

2Q увеличению скорости врацени  ципинд- ра 3 и увеличению (tLli)i , т.е. войста- новлению равновеси . С течением времени в результате структуировани  исследуемой жидкости ее напр жение

2J сдвига возрастает (4мг.2 , график 1), при этом крут щий момеит М увеличиваетс , а относительна  скорость вращени  (i(J) цилиндров 2 к I уменьшаетс . Зависимость от времени момента М и относительной скорости (t  вл етс  наиболее полной характеристикой динамики структуировани  тиксо- тропных жидкостей.

. 30

Формулаиэобретени  35

РотационньА вискозиметр, содержащий корпус и первые внутренний и наружный цилиндры, отличающийс  тем, чго, с цепыр повьте НИЛ точности измерени , внутренний цилиндр посредством редуктора соединен с соосшм с першм и вторым наружным цилиндром, внутри которого соосно с ним расположен второй внут ренний цилиндр, жестко соединенный с первым наружным цилиндром.

м,

(Л(),

Фиг. 2

М,

м:

{AoJ)j

Фиг.З

Редактор О. Юрковецка 

Составитель В, Вощанкин

Техред rt.XpflaHtf4 Корректор Г. Решетник

Заказ 3990/34Тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-33, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие j,-г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Подписное

Claims (1)

1. Формула изобретения ³⁵

   Ротационный вискозиметр, содержащий корпус и первые внутренний и наружный цилиндры, отличающийся тем, что, с целью пов'ыше4® ния точности измерения, внутренний цилиндр посредством редуктора соединен с соосньм'с первым и вторым наружным цилиндром, внутри которого соосно с ним расположен второй внут45 ренннй цилиндр, жестко соединенный с первым наружным цилиндром.

   Фиг.З