SU911225A1

SU911225A1 - Rotary viscometer

Info

Publication number: SU911225A1
Application number: SU802936406A
Authority: SU
Inventors: Семен Иванович Гончаров; Юрий Константинович Казанов; Яков Зиновьевич Нис
Original assignee: Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе
Priority date: 1980-06-09
Filing date: 1980-06-09
Publication date: 1982-03-07

Description

Изобретение относитс к приборам дл измерени реологических характеристик дисперсных систем, в частгности к приборам дл измерени пластической в зкости, предельного напр жени сдвига и тиксотропии неньютоновских сруктурированных системна также дл измерени в зкости ньютоновских жидкостей, и может быть использовано как в научно-исследовательской работе, так и в промышленных лаборатори х.The invention relates to instruments for measuring the rheological characteristics of dispersed systems, in particular to instruments for measuring plastic viscosity, shear stress and thixotropy of non-Newtonian structured systems, also for measuring viscosity of Newtonian fluids, and can be used both in research and development work as well and in industrial laboratories x.

Известен прибор, позвол ющий производить измерение тиксотропного эффекта динамическим методом, причем процесс измерени сопровождаетс перемещением измерительного органа в исследуемой жидкости tU.A device is known that allows the measurement of the thixotropic effect by a dynamic method, the measurement process being accompanied by the movement of the measuring organ in the liquid under study tU.

Однако это вносит неопределимую по грешность в измер емые величины иэза невозможности учета инерционное-. ти элементов прибора, а также потому , что перемеЩсцощийс измерительный орган разрушает восстанавливаемую пространственную сруктуру исследуемой жидкости.However, this introduces an indefinable error in the measured values and the inability to take into account the inertia. these elements of the device, and also because the moving measuring body destroys the reconstructed spatial structure of the liquid under study.

Известен хакже вискозиметр, соJIepжaщиЙ измерительную систему в иде двух коаксиально расположенных цилиндров,один из которых, св зан сAlso known is a viscometer, a measuring system in the ide of two coaxially arranged cylinders, one of which is associated with

устройством фиксации момента начала движени цилиндра и привод.Устройство фиксации момента начала движени выполнено в виде фотометрической системы , содержащей источник света,расположенный над перфорированным диском, закрепленным на оси внутреннего ци линдра, второй перфорированный диск, расположенный под перфорированным device fixing the moment of the beginning of the movement of the cylinder and the drive. The device fixing the moment of the beginning of the movement is made in the form of a photometric system containing a light source located above the perforated disk mounted on the axis of the internal cylinder, the second perforated disk located under the perforated

10 диском на одной оси с источником света. Дл определени сдвиговой-прочности (как уровн тиксотропного восстановлени ) к измерительному цилиндру, наход щемус в жидкости с 10 a disk on one axis with a light source. To determine shear-strength (as the level of thixotropic recovery) to a measuring cylinder that is in a fluid with

15 предварительно разрушенной срукту .рой,.приклсщываетс линейной возрастающа -нагрузка до момента начала его движени относительно наружного цилиндра. Момент начала движени из20 мерительного цилиндра фиксируетс индикатором начала движени и вл етс величиной сдвиговой прочности восстановленной за врем измерени струК туры. Вискозиметр данной конструкции 15 of the previously destroyed structure, the mold is linearly increasing the load until it begins to move relative to the outer cylinder. The moment of the beginning of movement of the measuring cylinder 20 is recorded by the indicator of the beginning of movement and is the magnitude of the shear strength of the structure restored during the measurement period. Viscometer of this design

25 позвол ет измерить тиксотропный эффект , не сопровожда процесс .измерени разрушением восстанавливаемой структуры 2.25 makes it possible to measure the thixotropic effect, without accompanying the process of measuring the destruction of the structure being restored 2.

Недостатком данного вискозиметра The disadvantage of this viscometer

30 вл етс то, что датчик начала движени работает недостаточно точно, так как фотоэлемент фиксирует начало движени измерительного цилиндра не мгновенно, а при некотором повороте последнего на некоторый угол, величина которого зависит от рассто ни между-атверсти ми в дисках датчика. Цель изобретени - повышение точности измерени тиксотропии структуРНрованных систем. Поставленна цель достигаетс тем что ротационный вискозиметр, содержащий измерительную систему из неподвижного щелевого цилиндра, соосного с ним измерительного колокола, св занного посредством оси с устройством фиксации Момента начала движени измерительного колокола, и приволную часть из двух электроприводов , ременной передачи с электромагнитной муфтой-шкивом, дополнительно содержит на приводном валу электропривода цилиндрическую втулку-со ступенчатьм выступом в верхней части выполненным с возможностью опирани о него штифта, закрепленного на оси измерительного колокола,корпус, жестко соединенный с неподвижным щелевым цилиндром, и св занный с осью при помощи двух подшипников, между которыми находитс изолированный от корпуса и соединенный с осью посредством контакта малый подшипник, а устройство фиксации момента начала . движени измерительного колокола выполнено из двух электрических контактов , один из которых закреплен на оси измерительного колокола, а другой - на внутреннем кольце мало- го подшипника. На чертеже показан ротационный вискозиметр, состо щий из измеритель ной и приводной частей. Измерительна часть бключает неподвижный щелевой цили-ндр 1, в полость которого помещен измерительный колокол 2 на. оси 3, закрепленной в корпусе 4 на подшипниках 5 проход щей с зазором через внутреннее кольцо с укрепленным на нем контактом б изолированного от корпуса 4 малого подшипника 7 и имеющей в средней час ти контакт 8, а в нижней части - закрепленную на ней втулку 9 со штифтом 10 и токосъемником 11, пружину 12, одним концом закрепленную на ,втулке 9ja другим - на цилиндричес кой втулке 13 с выступом в верхней части и реохордом 14. Приводна часть включает двигател редуктор 15 со шкивом 16 и ременной передачей 17, двигатель-редуктор 18 с электромагнитной муфтой-шкивом 19 и диском 20 на роторе двигател . 18 и ведущий вал 21 двигател -редуктора 1 в режиме измерени пластической в зкости и динамического предельного напр жени сдвига прибор работает следующим образом. Исследуемую жидкость помещают в неподвижный щелевой цилиндр 1, устанавливают его на корпус 4, а на ось 3 устанавливают измерительный колокол 2, ввод его в щелевой зазор цилиндра. Включают двигатель-редуктор 18, ведущий вал 21 которого через пружину 12 вращает измерительный колокол 2 с той же угловой скоростью в направлении . Так как . при вращении измерительного колокола 2 в исследуемой жидкости возникает сопротивление сдвигу, ось 3 сдвигаетс относительно ведущего вала 21, на некоторый угол, величина которого будет зависеть оТ жесткости пружины и сопротивлени сдвигу в исследуемой идкости. Величина этого угла как функци сопротивлени сдвигу будет зафиксирована при изменении сопротивлени на реохорде 14. Дл измерени , пластической в зкости и динамического предельного напр жени сдвига достаточно определить значени сопротивлени на двух скорост х вращени двигател 18. Указанные величины наход тс известным способом аналитически или графоаналитически. В режиме измерени тиксотропии прибор работает следующим образом. . Прибор готов т к испытанию как указано выше. Включают двигатель-редуктор 18 на высокой угловой скорости . Однако направление вращени противоположно предыдущему . . При этом цилиндрическа втулка 13 выступом упираетс -в штифт 10 втулки 9 и измерительный колокол 2 вращаетс , наход сь в жесткой св зи с ведущим валом 21. Соответственно, контакт 6 упираетс в контакт 8 и свободно вращает внутреннее кольцо малого подшипника 7. Пружина 12 будет находить-; с в ненагруженном состо нии. В теЧ;ение определенного времени происходит разрушение сруктуры исследуемой жидкости . По истечении времени разрушени отключаетс двигатель-редуктор 18 и включаетс двигатель-редуктор 15 и электромагнитна муфта 19,котора прит гиваетс к диску 20. При этом крут щий JvioMeHT со шкива 16 через ременную передачу 17 и электромагнитную муфту 19 будет передаватьс на ротор двигател 18. Однако.на-, правление вращени двигател 15 таково , что он вращает ротор двигател 18 в направлении,противоположном направлению в режиме разрушени (т.е.в направлении , так как скорость вращени .ведущего вала 21 двигател 18 будет очень мала, а исследуема жидкость, восстанавлива прочность , будет создавать сопротивление перемещению в ней. измерительного колокола 2, последний будет оставатьс 30 is that the onset motion sensor does not work accurately enough, since the photocell detects the beginning of motion of the measuring cylinder not instantly, but with a certain rotation of the measuring cylinder at an angle, the magnitude of which depends on the distance between the holes in the sensor disks. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurement of the thixotropy of structured systems. The goal is achieved by the fact that a rotational viscometer containing a measuring system from a stationary slit cylinder, a measuring bell coaxial with it, connected by means of an axis with a fixing device of the Moment of the beginning of movement of the measuring bell, and a positive part from two electric drives, a belt drive with an electromagnetic clutch-pulley additionally contains on the drive shaft of the electric drive a cylindrical sleeve-with a step ledge in the upper part made with the ability to rest on it a pin mounted on the axis of the measuring bell, a housing rigidly connected to a stationary slotted cylinder, and connected to the axis by means of two bearings, between which there is a small bearing insulated from the case and connected to the axis through contact, and a device for fixing the beginning moment. The movements of the measuring bell are made of two electrical contacts, one of which is fixed on the axis of the measuring bell, and the other on the inner ring of the small bearing. The drawing shows a rotational viscometer consisting of measuring and driving parts. The measuring part includes a fixed slit cylinder 1, into the cavity of which the measuring bell 2 is placed on. axis 3, fixed in housing 4 on bearings 5 passing through the inner ring with a gap, with a small contact 7 insulated from housing 4 fixed on it and having a contact 8 in the middle part, and in the lower part - sleeve 9 fixed on it the pin 10 and the current collector 11, the spring 12, is fixed at one end on the hub 9ja and the other on the cylindrical sleeve 13 with a protrusion in the upper part and a reohord 14. The drive part includes a gearbox motor 15 with a pulley 16 and a belt gear 17, gearmotor 18 with electromagnetic clutch Yves 19 and drive motor 20 on the rotor. 18 and the drive shaft 21 of the engine gearbox 1 in the mode of measuring plastic viscosity and dynamic limiting shear stress, the device operates as follows. The test liquid is placed in a stationary slit cylinder 1, set it on the housing 4, and on the axis 3 install the measuring bell 2, entering it into the slit gap of the cylinder. The gearmotor 18 is turned on, the drive shaft 21 of which, through the spring 12, rotates the measurement bell 2 with the same angular velocity in the direction. Because . when the measuring bell 2 rotates, the shear resistance arises in the test fluid, the axis 3 is shifted relative to the drive shaft 21 by a certain angle, the magnitude of which will depend on the spring stiffness and shear resistance in the fluid under study. The magnitude of this angle, as a function of shear resistance, will be fixed when the resistance changes on the rail 14. For measurement, plastic viscosity and dynamic shear stress, it is sufficient to determine the resistance values at two rotation speeds of the engine 18. These values are known analytically or graphically in a known manner. In the thixotropy measurement mode, the device operates as follows. . The instrument is prepared for testing as above. Turn on the engine-gear 18 at a high angular velocity. However, the direction of rotation is the opposite of the previous one. . In this case, the cylindrical sleeve 13 is abutted with a protrusion -to the pin 10 of the sleeve 9 and the measuring bell 2 rotates while being in rigid communication with the drive shaft 21. Accordingly, contact 6 abuts contact 8 and freely rotates the inner ring of the small bearing 7. Spring 12 will find-; with in the unloaded condition. During a certain time, the structure of the liquid under study is destroyed. After the destruction time has elapsed, gearmotor 18 is turned off, and gearmotor 15 and electromagnetic clutch 19, which is attracted to disk 20, are turned on. In this case, torque JvioMeHT from pulley 16 will be transmitted through belt drive 17 and electromagnetic clutch 19 to engine rotor 18. However, the rotational direction of the engine 15 is such that it rotates the rotor of the engine 18 in the opposite direction to the destruction mode (i.e., because the rotational speed of the driving shaft 21 of the engine 18 will be very small, and bone, restoring strength, will create resistance to movement in it. meter bell 2, the latter will remain

неподвижньм, в то врем , как ведущий вал 21 будет закрун ивать пружиjBy 12 с посто нной угловой скоростью Измерительный колокол 2 будет находитьс под действием линейного возрастающего крут щего момента. Когда его величина достигает значени прочности структуры, колокол сдвинетс , контакты б и 8 разомкнутс и произойдет фиксаци достигнутого значени прочности структуры исследуемой жидкости по сопротивлению на реохор де 14. Повтор измерени при различных скорост х вращени двигател -редуктора 15,можно получить р д значений прочности сруктуры за азличное врем отдыха.stationary, while the drive shaft 21 will coil the springs of jBy 12 with a constant angular velocity of the measuring bell 2 will be under the action of a linear increasing torque. When its value reaches the strength of the structure, the bell shifts, contacts b and 8 open and the achieved value of the strength of the structure of the liquid under investigation is fixed at resistance at rehoor 14. Repeat measurements at different speeds of rotation of the engine gearbox 15, you can get a number of strength values structures for various rest periods.

Использование в приборе закрепленной на валу привода цилиндрической втулки со ступенчатым выступом и штифта, закрепленного на оси измерительного колокола электрокойтактного устройства регистрации начала движени измерительного колокола, позвол ет увеличить точность измерени тиксотропии.The use of a cylindrical sleeve with a stepped protrusion fixed on the drive shaft and a pin fixed on the axis of the measuring bell of an electro-tact device for detecting the beginning of movement of the measuring bell can increase the accuracy of measuring thixotropy.

Claims

1. USSR author's certificate: 331287, cl. G 01 N, 11/10, 1969.

0

2. Authors certificate of the USSR 673889, cl. G 01 N 11/14, 1978 (prototype).