SU602824A1 - Ротационный вискозиметр - Google Patents

Description

(54) РОТАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР

Claims (2)

1

Изобретение относитс , к технике реологического приборостроение и может быть использовано в научно-исследовательских и заводских лаборатори , учебных заведени х и др. дл  исследовани  растворов полимеров и различных в зкотекучих , жидкостей.

Известны ротационные вискозиметры, представл ющие собой устройства, в которых исследуема  жидка  система подвергаетс  сдвигу между двум  поверхност ми, одна из которых находитс  во вра- Q щательном движении , а втора  служит дл  воспрт ти  усили , возникающего в потоке, и передачи его та динамометр П.

Эта вискозиметры обладают тем существенньпу1|5 HefiecraTKOM, что их конструкционные решени  не обеспечивают сочетани  необходимых свойств в одном приборе, а именно возможности измерени  в зкости в широком интервале (от сотых долейсантипуазы до нескольких миллионов пу&з) и измерени jj0 структурной в зкости в зависимости от градиента скорости, а также исследова1щ  других реологических свойств (предела текучести, модул  эластичности растворов, кинетики упругого последействи  и т.д.).25

Ближайшим техническим решением к предлагаемому изобретению  вл етс  ротационный внскозиметр , содержащий коаксиалытые внутренний и наружный , св занный с валом привода, цилиндры колоколообразного типа, измерительную систему 2,

Недостатком данного ротационного вискозиметра  вл етс  то, что его конструкци  не позвол ет измерещ1  в зкостей легкотекучих жидкостей и газов и вношт погрешность в измерени  из-зд недостаточного центрировани  цилиндров.

Целые изобретени   вл етс  расщирение диапазона измер емых в зкостей и повышение точности их измерени .

Цель достигаетс  тем, что в предлагаемом вискодаметре внутретний цилиндр соединен с динаидаметром измерительной системы с помощью выступов , выполненных в его верхней части и частично затопл емых в исследуемой жидкости, а наружный «илиндр соединен с валом привода посредством центрирующего стакана с регулировочными винтами , причем оба цилиндра выполнены с возможностью их соешше1ш  при помощи съемной оси, а соотношение измерительной поверхности внутреннего ци;линдра с его моментом инерции выбрано в пределах 0,6-2,5 . , На чертеже представлена схема ротационного вискозиметра. Ротационный вискозиметр содержит внутрен НИИ 1ДОШНДР 1 имею1одй выступы 2, служащие дл  соеда нени  его с динамометром 3, Така , конструк1щ  внутреннего ы ливдра сохран ет коаксиальность цилиндров, котора  может бытьнарутлеиа под илишгаем поверхностного нат жени  жидкоста при его воздействии на полную окружность внутреннего ци;шндра, Так как поверхность: внугреннего цилиндра 1 полностью находитс  под уровнем жидкости 4, кроме выступов, пересекающих этот уровень, то исключаетс  децентрирующее вли ние поверхностного нат жени   аздкоста на внутреншй цишпщр, особенно при измерени х малов зких сред. Дальнейшее взаимное центрирование рабочих циливдров осуществлено путем креплени  наружного цилиндра на вертикмьном, приводимом в движе ние от двигател , валу 5 посредством центрирующего стакана 6, несущего установо шые винты 7. В отсутствие такого центрировани , биегаг , возникающие при быстром вращении наружного цилиндра, не только не позвол ют точно измерить в зкость, но и вызывают выброс исследуемой нйзков зкой жидч кости из рабочего зазора.. в ротационном вискозиметре предусмотрена съемна  ось 8, соедин юща  внутре1ший и наружный рабочие цилиндры. Возникающее: при этом сопротивление взаимному движешю цилнн)а(ров в мес тах соединени  эквивалентно дополнительному сопр тавлению.,в рабочем зазоре (2 мм), производимому жидкостью, имеющей в зкость 0,1 П. Дл  систем, собственна  в зкость которых превышает указаниую norpeuHiocTb на несколько пор дков, точность и надежность измерени  существенно возрастают. Внутрешшй цилиндр 1 помещен внутри кольцевой емкости 9 так, что между стенкой внутреннего цилиндра по обе стороны от нее и стенками 10 кольцевой емкости 9 образованы- два рабочих зазора. На внутре шем цилиндре жестко укреплена шкала 11, служаща  дл  отсчета сдвига внутреннего цилиндр При анализе возможностей увеличени  диапазона измер емых в зкостей бьшо обращено внимание , на необходимость максимальной подвижности внутреннего цилиндра 1, так как только в этом случае внутрешдай цилиндр может быть при веден в движение теми малыми сопротивлени ми, которые возникают в рабочем зазоре от низков зкого воздушного или жидкостного потока. Подвиж ность внутреннего цилиндра можнохарактеризоват его угловым ускорением со , которое представл ет собой отношение крут щего момента М, закручиваю щего динамометр, и момента инерции внутреннего налиндра О OU(s/3, рут щий момент также, как и момент инерции внутеннего .цилиндра, завиотт от его радиуса (не счита  оединительных деталей) MBPST С2) 2 SijpT,, (3) , где Р - напр жение сдвига, равное произведеию в зкости) ( и градиента скорости 6 ,Р П 6; S - рабоча  поверхность внутреннего цииндра CS« 2 21Е-Rli); h - высота рабочей стенки;внутреннего илиндра; b - толщина стенки} Р плотность конструкционного материала. Из выражений (2) и (3) видно, что отношение 1фут щего момента .к моменту инерции внутреннего цилиндра, характеризующее подвижностьвнутреннего цилиндра, равно jW 2пё J 3 Ър Т и, следовательно, подвижность внутреннего цилиндра тем больше, чем меньше радиус R. Предел уменьшени  радиуса цилиндра определ етс  конструкционными возможност ми (толщина стенок и др.), удобством работы (заполнение и очистка рабочего зазора)-, а также оптимальным соотношением радиуса и рабочего зазора. При малых величинах зазора (менее 2 мм) его размеры будут существенно нарушатьс  возможными отклонени ми от соосности цилиндров. Отношение радиуса R к зазору S следует выбирать по возможности большим дл  обеспечени  однородности сдвига. Принима  0,1 - на уровне погрешности находимых значений исследуемых величин при реологических измерени х и деформациошсых испытани х , получаем, что Оставл   в выражений крут щего момента часть, завис щую от внутреннего Цшшвдра, а именно от поверхности и радиуса, видим, что М ST S ., т.е. отношение крут щего момента к моменту инерции внутреннего цилиндра прсторционально отношению поверхности внутреннего цилиндра к его моменту инерции JА. Т Ър-тг принима  толщину стенки в пределах 1-0,5 мм и плотность Р 8-4 г/см (сталь, дюраль), получаел тго отиошение 0,6-2,5 г Следует отметить, что у вискозиметра, прин того за прототип, то же соотношение имеет величину около 0,01 , т.е. значительно меньше, чем у данного ротационного вискозиметра.

Ротаинонный вискозиметр работает следующим образом. Дл  загрузки исследуемой жидкости в прбор иаружнмй щшиидр вместе с центрирующим стаканом снимахпг с ведущего вала. Дииамометр 3 при этом поднимают вверх. После установки рабочи цилиндров в рабочее положение и определени  нулевого положеии  шкалы прибора провод т один из двух опытов:

Определение угла закручивани  динамометра под влшшием потока ж дкосга в колы;евом зазЬ ре при некоторой посто нной скорости вращени  наружного цилиндра;

наблюдение вращени  внутреннего цилиндра в высоков зкой системе под вли нием напр жени , переданного внутреннему цилиндру от динамометpa , закрученного на некоторый определе}1,ный угол, к последующее наблюдение обратного вращени  после сн ти  нагрузки под влишшем эластческнх сил,.развившихс  в системе от первоначалы{ого движени . .

В первом опыте определ етс  в зкость как функщш градиента скорости при повторении onHta 1ФИ разных скорост х, во втором - определ етс  в зкость, модуль эластичности, кинетика упругого последействи  жидкой системы, а также ее предел текучести.

Положительный эффект от внедрени  ротационного вискозиметра состоит в том, что увеличен диапазон исследуемых в зкостей и повышена точность измерени  в зкости - от сотых долей сантнпуазы до нескольких миллионов пуаз, обеспечена

возможность измерени  различных реологических характфристик.

Формула взобретени 

Ротационный вискожметр колоколообразного типа, содержащий, внутренний иилищ), коаксиально расположенный между двойными стенками наружного цилиндра, ср зашюго с валом привода, измерите1Ш у1о систему, отличающийс  тем, что, с целью р сцщренн  диапазона измер емых в зкостей R повышени  точиости их измерени , внутренний цнлющр соединен с данамометром изме рительной системы с помощью выступов, выполиениых в его верхней части и частично затопл емых в нсследуемой жидкостн, а нфужный цилинда соединен с валом привода (ггвом центрирующего стакана с регулировочными винтакш, причем оба ц  :линдра выполишы с возможностью их соедииени  щж помощи съемной оси.

2. Вискозиметр по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс   тем, что соотношение измерительной поверхности внутреннего цилиндра с его моментом инердни выбрано в пределах 0,6-2,5 .

Источншсв информации, прин тые во внимание щ)и экспертизе:

1. Белкин И. М. и др. Ротационные приборы, М., Машиностроение, 1968, с. 1 §5-265.

З.Белкин И. М. и др. Ротационные приборы, М., Машиностроеше, 1968, с. 198.

/;