SU746251A1 - Ротационный вискозиметр - Google Patents

Description

(54) РОТАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР

Изобретение относитс  к измерительной тех нике, а именно к ротационным измерител м реологических свойств жидкостей и в зкопласт ных материалов. Известнь ротационные вискозиметрьг, в которых система привода состоит из гидромеханизмов , в зкость при этом определ етс  по скорости вращени  приводной измерительной поверхности. Дл  бесступенчатого изменени  скорости вр щени  одной из рабочих поверхностей прибора применены гидравлические регул торы скорости 1. При измерении в зкости методом посто нных скоростей деформации 2 крут щий момент в этих приборах передаетс  на одну из рабочих поверхностей через понижаюищй редуктор от гидропривода, состо щего из гидронасоса и гидромотора с электродвигателем. Втора  рабоча  поверхность св зана с упругим торсионным силоизмерителем, угол поворота которого характеризует свойства испытьшаемого материала. Недостатками известных вискозиметров  вл ютс  использование в качестве измерительного упругого элемента торсиона, а Также относительна  сложность привода. Метод измерени  в зкости по величине деформа°ции торсиона не обеспечивает достаточной точности измерений, так как при измерении крут щих моментов деформаци  торсиона должна быть меньше деформации, соответствующей пределу пропорциональности материала пружины, что вызывает необходимость использовать дл  расширени  диапазона измерений набор торсионов. К тому же, результаты измерений одних и тех же характеристик оказываютс  несопоставимыми, Восйгольку скорость деформировани  зависит от жесткости динамометра. Ближайшим к изобретению техническим решением  вл етс  ротадаонный вискозиметр, содержащийкоаксиальные наружный и внутренний цилиндры, синхронный электродвигатель , св занный с валом блока щшкндров аксиально-плунжерного механизма, наклонна  шайба которого жестко св зана с валом внутреннего цилиндра, нагнетателысую магистраль, сое3746251

дин ющую блок цилиндров с резервуаром, с установленным на ней дросселем 3.

Недостатками этого вискозиметра  вл етс  его громоздкость и сложность замера, так как к собственно вискозиметру нужно иметь еще 5 прибор дл -замера скорости вращени  внутреннего цилиндра.

Целью изобретени   вл етс  упрощение конструкции . Указанна  цель достигаетс  тем, что на на- Ю гнетательной магистрали между блоком иишиндров и дросселем установлен манометр, щкала которого проградуироКана в единицах в зкости. При этом также отпадает необходимость в отдельном приборе дли измерени  скорости вра- 15 щсни  измерительного цилиндра.

На чертеже представлен предлагаемый рота . иконный вискозиметр.

Привод вискозиметра имеет вал 1, выполненный заодно с блоком цилиндров 2, в котором 20 по кругу аксиально расположены цилиндры 3 с порщн ми 4. В порщн х 4 имеютс  шариковые клапаны 5. Поршни 4 Своими сферическими головками 6 взаимодействуют с прижимными башмаками 7 обоймы 8, наход щимис  25 в контакте с наклонной шайбой 9. Этот контакт обеспечиваетс  центральной пружиной 10, сферической опорой Ни обоймой 8. Наклонна  шайба 9 жестко соединена с распределительным диском 12.,Заодно с наклонной цлайбой 9 30 выполнен выходной вал 13, на котором жестко посажен измерительный цилиндр 14 виско ЗйМётра------- .-,,..,-./...--.-.;.,:Заполнение полостей цилиндров 2 рабочей жидкостью осуществл етс  через ка- 35 налы 15 в поршн х 4 и шариковые клапаны 5, поджатые пружиной 16. Нагнетаниежидкости осуществл етс  через серповидное окно 17 распределительного диска 12, кольцевой . канал 18, канал 19, дроссель 20 и резервуар 21.40 Последний соединен с внутренней полостью .механизма каналами 22. В системе нагнетани  перед дросселем 20 установлен манометр 23.

Ротационный вискозиметр работает следую щим образом.45

Дроссель 20 необходимо установить в открытое положение. Неподвижный цилиндр 24 вискозиметра заполн ют дозированным количеством исследуемого материала. Подвижный цилиндр 14 (концентричный неподвижному 24) 50 плавно опускают в исследуемый материал. От синхронного электромотора (на чертеже не показан ) равномерное вращение ведущего вала 1 сообщаетс  блоку цилиндров 2. При этом измерительный цилиндр 14 не будет йоЛучать 55 вращательного движени , так как с одаой стороны на него воздействуют силы в зкого сопротивлени  исследуемого материала, а, с другой стороны поршни 4, взаимодейству  с наклонной шайбой 9, будут без усили  перекачивать рабочую жидкость через серповидное окно 17, каналы 19 и 18 и открытый дроссель 20 в резервуар 21. Из резервуара 21 жидкость через каналы 22 поступает во внутреннюю iioлость механизма. При неподвижной наклонной шайбе 9 сферических головок 6 будут двигатьс  с башмаками 7 в плоскости, параллельной плоскости наклонной шайбы 9. Поршни 4 совершают возвратно-поступательное движение с ходом, равным

h R siny(l-cosa), где а art - текущий угол поворота блока ци-

линдров 2;

V угол между ос ми блока цилиндров 2 и наклонной шайбой 9 (обыно равен 20);

R - радиус окружности заделки центров головок 6 в башмаках 7. Максимальный ход поршн 

hmax 2 R-siny

Медленным вращением маховичка устанавливают дроссель 20 на необходимый диапазон замра в зкости . Возникшее в нагнетательной сисг . ... Q

теме давление Р г.рг., воздейству  на поршни 4, создаст в зонах контактов башмаков 7 с наклонной щайбой 9 (условно площадь контакта башмака с шайбой приводим к точке) усилие Р, (где d - диаметр поршн ), нормальное по отношению к поверхности шайбы .

Это усилие можно разложить на составл ющие:РН - направленна  по оси поршн ; Tjj - направленна  нормально к оси поршн , котора  развивает крут щий момент , преодолевающий момент сопротивлени  на валу 13 (сопротивление сил в зкого тренн  в исследуемом материале).

Значит, при частично открытом дросселе на валу 13 (при установившемс  движении) возникает два численно равных и противоположных по знаку момента: с одной стороны в зоне контакта башмаков с.наклонной шайбой дей- , ствует момент Мкр | , а с другой стороны в зоне действи  сил в зкого сопротивлени 

«-Т .

. - . .. :- - /

Claims (3)

1. Сопоставив значени  равновесных моментов и сделав соответствующие математические преобразовани , получи уравнение , показывающее, что по давлению в нагнетательном канале можно определить в зкость исследуемого материала, которую считывают на манометре 23 (шкала манометра проградуирована в единицах в зкости). Обозначени  в тексте: Q - расход жидкости через дроссель, равный Q q п, q - удельный объем поршневой группы , Z - число цилиндров 3 в блоке 2; п - относительное число оборотов блока цилиндров п HI - П14 HI - число оборотов приводного вала 1; nt 4 число оборотов измерительного цилин ра 14; TS - удельный вес жидкости; g - ускорение силы т жести; |1 - коэффициент расхода дроссел ; f - площадь проходного отверсти  дроссел ; О) - углова  скорость вращени  измерительного цилиндра 14, UD- :1Гп|а/30; К - посто нна  измерительной части прибора , завис ща  от геометрических па раметров цилиндра 14;15 Ко С- посто нна  прибора, равна  Сг . V - удельный объем одного цилиндра г 4rrTf TTl.UI-TU ГЧЙКРКЛ TIMTlHHntia V - Таким образом, предлагаемое решение поз вол ет исключить из схемы вискозиметра при бор дл  измерени  скорости вращени  измерительного цилиндра. Это делает вискозиметр более компактным, простым в обслуживании . Он с успехом может быть применен в производственной практике, где необходимо иметь переносной, компактный прибор дл  экспрессанализов в технологических процессах. 16 Предлагаемый вискозиметр можно использовать дл  получени  кривых течени  неньютоновских жидкостей, дл  чего вместо дроссел  20 необходимо установить автоматический регул тор скорости, а вместо шкального манометра - пишущий прибор. Формула изобретени  Ротационный вискозиметр, содержащий коаксиальные наружный и внутренний цилиндры, х;инхронный электродвигатель, св занный с валом блока цилиндров аксиально-плунжерного механизма, наклонна  шайба которого жестко св зана с валом внутреннего цилиндра, нагнетательную магистраль, соедин ющую блок цилиндров с резервуаром, с установленным Hai ней дросселем, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  конструкции, на нагнетательной магистрали между блоком цилиндров и дросселем установлен манометр ..л «. л, .«.«,. «.«.,ъ.. .......... которого проградуирована в единицах кости. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Белкин И. М. и др. Ротационные приборы . М., Машиностроение, 1968, с. 172.
2. 2.Р бининД. Д.,Лукач. Ю. Е. Черв чные машины. М., Машиностроение, 1970, с. 16.
3. 3.Авторское свидетельство СССР по за вке N 2369260/25, кл. G 01 N 11/14 (прототип).