SU570817A1 - Способ измерени реологических параметров дисперсных систем и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

ст х тел вращени  создаютс  импульсные (кратковременные) понижени  давлени . Дл  ос)ществлени  этого способа предлагаетс  устройство, в котором в отличие от известного ротационното реометра внутреннее тело вращени  и цилиндрические стенки внешнего тела вращени  представл ют собой замкнутые полости, сообщающиес  с источником давлени , меньшего давлени  в рабочем зазоре, причем стенки этих полостей, образующие рабочий зазор, изготовлены из пористого материала со сквозными порами.

На чертеже показана схема предлагаемого ротационного реометра.

Ротационный реометр состоит из коаксиально расположенных наружного 1 и внутреннего 2 цилиндров, контейнера 3 дл  иапытуемой жидкости (дисперсной системы) 4. Наружный цилиндр 1 может вращатьс  в подщипниках, 5, Причем приводитс  во вращение от электродвигател  через вариатор скорости (не показаны на чертеже) и ременную передачу 6. Внутренний цилиндр подвешен на стальной упругой нити 7 к неподвижной части прибора- кронштейну 8 и жестко св зан с трубкой 9, на которой укреплен градусный лимб 10, образующий совместно с неподвижной стрелкой 11 и упругой нитью 7 устройство дл  измерени  крут щего момента (динамометр).

Верхний конец трубки 9 соединен эластичной (например, резиновой) трубкой 12 с отверстием в кронштейне 8 и далее через отвод щую трубку 13 и регулирующий кран 14 св зан с вакуумсборником и вакуумнасосом, не показанными на чертеже.

Наружный цилиндр 1 имеет две цилиндрические стенки (наружную сплошную 15 и внутреннюю изготовленную из пористого материала 16), которые образуют замкнутую внутреннюю полость, соединенную через кольцевой коллектор 17, вторую отвод щую трубку 18 и второй регулирующий кран 19 с вакуумсборником и вакуумнасосом.

Нижн  , .погружаема  в испытуемую жидкость часть внутренней стенки 16 наружного цилиндра, изготовлена из пористого материала , а верхн   ее часть, не погружаема  в жидкость ,- из сплошного материала.

Внутренний цилиндр 2 полый, причем нижн  , погрзжаема  в жидкость часть его цилиндрической стенки также изготовлена из пористого материала, а верхн   часть, не погрул аема  в жидкость,- ие сплощного материала . Зазор между кольцевым коллектором 17 и наружной стенкой внешнего цилиндра уплотнен сальниковым зплотнением 20.

Ротационный реодметр работает следующим образом.

Исследуемую дисперсную систему заливают в контейнер в таком количестве, чтобы уровень ее свободной поверхности совпал с верхней границей пористого материала цилиндров или же оказалс  немного выще этой границы (так, чтобы пористые части этих цилиндров были полностью погружены в жидкость и находились под ее уровнем). Благодар  наличию в стенках цилиндров сквозных оор их внутренние полости также заполн ютс  испытуемой жидкостью, котора  проникает в

них через эти поры. При этом ввиду полидисперсности глинистой суспензии ее твердые частицы могут быть мельче или крупнее размеров сечени  пор. Если поры имеют меньшее сечение, чем частицы твердой фазы дисперсной системы, то в полости цилиндров проникает лишь дисперсионна  среда (жидка  фаза ) системы. В общем случае (при разных соотношени х размеров пор и твердых частиц) в поры может Проникнуть также часть наименее крупных твердых частиц.

Включают электропривод, вращающий наружный цилиндр с определенной, устанавливаемой с помощью вариаторов скоростью, и при этой посто нной скорости измер ют напр жение сдвига.

Аналогичные измерени  повтор ют при разных скорост х сдвига и по результатам измерени  стро т реоло1гическую кривую течени , параметры уравнени  которой используютс  в

качестве реологических параметров дисперсной системы.

До начала реологических исследований ротационный реометр должен быть протарирован с помощью эталонной простой ньютоновОКОЙ жидкости, в зкость которой известна (определена другим - независимым способом ) и должна быть приблизительно такого же пор дка, как и в зкость дисперсиОНной среды исследуемой дисперсной системы. Результаты тарировки необходимы дл  опрделени  констант упругости стальной нити (совместно с упругой Эластичной трубкой 12), которые впоследствии используютс  при определении в зкости исследуемой дисперсной системы .

Отличительна  особенность предлагаемого способа измерени  реологических параметров дисперсных систем с помощью указанного ротационного реометра заключаетс  в том, что

перед тем, как измерить Напр жение сдвига при установленной посто нной скорости вращени  цилиндра, открывают одновременно на короткое врем  регулирующие краны 14 и 19 и, таким образом, соедин ют внутренние замкнутые полости обоих цилиндров с вакуумсборником , создава  в них импульсное понижение давлени .

Затем измен ют скорость сдвига дисперсной системы и, прежде чем сделать очередной замер напр жени  сдвига, вновь создают импульсное понижение давлени  в замкнутых полост х Цилиндров путем кратковременного открывани  кранов 14 и 19 и соединени  таКИМ образом полостей с вакуумсборником.

Аналогичные понижени  давлени  в полост х повтор ютс  перед каждым измерением напр жени  сдвига. Остальные измерительные и расчетные операции не отличаютс  от таковых известного опособ .

Преимущества прсдлатаемото ротационного реометра и способа измерени  реологических параметров заключаютс  в следующем. Наличие в цилиндрах замкнутых внутренних полостей , сообщающихс  с источником давлени , меньшего давлени  в рабочем зазоре (в рассматриваемом конкретном случае - с источником разр жени } лри сквозных порах стенок цилиндров, образующих рабочий зазор, позвол ет существенно уменьшить и практически сводить к нулю пристеночный эффект и св занные с ним искажени  измер емых реологических параметров, так как при создании вакуума во внутренних полост х цилиндров жидка  дисперсионна  среда системы начинает фильтроватьс  сквозь пористые стенки цилиндров, благодар  чему частицы дисперсной твердой фазы (например, глинистые частицы ) не только не удал ютс , а наоборот, приближаютс  к пористым стеикам, образу  на них тонкий слой твердой фазы. Это приводит к исчезновению пристеночного эффекта и св занных с ним искажений измер емых параметров .

Вследствие того, что контейнер содержит большое количество испытуемой -жидкости, значительно превосход щее количество ее в цилиндрах, незначительный подъем уровн  жидкости в полост х Цилиндров практически не измен ет ее уровень В рабочем зазоре, что сохран ет посто нной погруженную в жидкость расчетную высоту Внутреннего цилиндра , используемую при вычислении напр жени  сдвига и искомых реологических параметров системы.

Благодар  отличительной особенности предлагаемого способа измерени  - кратковременного (импульсного) соединени  внутренних полостей цилиндров с источником вакуума (непосредственно перед измерением налр жени  сдвига), на стенках цилиндров не успевает образоватьс  значительный слой твердого осадка, который мог бы уменьшить толщину рабочего зазора и тем самым исказить вычисл емые с учетом этого зазора реологические параметры.

После закрыти  кранов 14 и 19 (в конце импульоного понижени  давлени  в полост х цилиндров) давление и уровень жидкости в полост х и рабочем зазоре выравниваютс  благодар  наличию пор, и таким образом в промежутках между измерени ми напр жени  пристеночный эффект восста,на1вливаетс .

При следующем измерении напр жени  с-двига (при новом значении скорости сдвига ), и очередном создании импульсного снижени  давлени  пристеночный эффект вновь устран етс  (или уменьшаетс ) и т. д.

Предлагаемыми ротационным реометром и

способом можно измер ть реологические параметры дисперсных систем непосредственно в промыщленных емкост х. При этом отпадает потребность 1В контейнере, так как его роль играет сама промышленна  емкость (или

желоб и т. п.).

Средние размеры поперечных сечений пор материала, из которого изготавливаютс  стенки цилиндров, а также величина и продолжительность понижений давлени  в замкнутых

полост х цилиндров выбираютс  в зависимости от гранзлометрического состава и физико-химических особенностей исследуемых дисперсных систем и потому не могут быть однозначно установлены заранее.

Технико-экономический эффект изобретени  обусловлен повышением точности измерений реологических параметров дисперсных систем , например глинистых промывочных жидкостей , а следовательно, точности технологических расчетов и оперативного производственного контрол , в которых эти параметры используютс .

Claims (2)

1.Способ измерени  реологических параметров дисперсных систем путем измерени  непрерывной сдвиговой деформации с разными посто нными скорост ми сдвига при одновременном измерении напр жени  и скорости сдвига, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений, периодически, непосредственно перед измерени ми напр жени  сдвига, ВО внутренних полост х тел вращени  создаютс  импульсные (кратковременные ) понижени  давлени .

2.Устройство дл  осуществлени  способа по П. 1, включающее коаксиально расположенные тела вращени , например цилиндры,

в рабочем зазоре между которыми помешаетс  испытуема  жидкость, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений , внутреннее тело вращени  и цилиндрические стенки внешнего тела вращени  представл ют собой замкнутые полости, сообщающиес  с источником давлени , меньшего давлени  в рабочем зазоре, причем стенки этих полостей, образующие рабочий зазор, изготовлены из пористого материала со сквозными порами.