Капиллярный вискозиметр

Капиллярный вискозиметр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области исследования свойств жидкостей, в частности к технике определения вязкости с измерением давления, необходимого для создания скорости истечения. Цель изобретения - расширение диапазона давлений при испытаниях . В изобретении диаметр плунжеров может быть меньшим, чем диаметр поршня, что дает возможность снизить усилия на плунжеры. Создание высоких и сверхвысоких давлений происходит за счет коэффициента усиления, зависящего от соотношения площади плунжеров и площади поршней гидроцилиндров. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК 5114 G 01 N 11 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2I) 4179663/31-25 (22) 03.12.86 (46) 30.08.88. Бюл. № 32 (71) Физико-технический институт со специальным конструкторским бюро и опытным производством Уральского научного центра

АН СССР (72) В. А. Огорельцев, Л. Г. Ковнер, И. И. Семенов, Ю. И. Яковлев и А. Т. Гайворонский (53) 532.137 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 277389, кл. G 01 N ll/08, 1968.

Патент США № 4539387, кл. G 01 N ll/04, 1985.

„„SU„„1420469 A1 (54) КАПИЛЛЯРНЫЙ ВИСКОЗИМЕТР (57) Изобретение относится к области исследования свойств жидкостей, в частности к технике определения вязкости с измерением давления, необходимого для создания скорости истечения. Цель изобретения— расширение диапазона давлений при испытаниях. В изобретении диаметр плунжеров может быть меньшим, чем диаметр поршня, что дает возможность снизить усилия на плунжеры. Создание высоких и сверхвысоких давлений происходит за счет коэффициента усиления, зависящего от соотношения площади плунжеров и площади поршней гидроцилиндров. 3 ил.

1420469

Изобретение относится к технике исследования свойств жидкостей, в частности к технике определения вязкости с измерением давления, необходимого для создания скорости истечения.

Цель изобретения — расширение диапазона давлений при испытаниях.

На фиг. I показана схема вискозиметра; на фиг. 2 — измерительный блок вискозиметра; на фиг. 3 — барабан сменных капилляров.

Вискозиметр (фиг. 1) содержит измерительный блок, выполненный в виде двух соосно расположенных контейнеров 1 и 2, между которыми находится капиллярное устройство 3. Последнее выполнено в виде поворотного барабана (фиг. 3) со сферическими торцами, взаимодействующими с контейнерами 1 и 2 по сферическим поверхностям, и имеющим капиллярные каналы 4, например шесть каналов с различным проходным сечением от 0,5 мм до

1,5 мм, расположенные на одной окружности параллельно оси вращения барабана. По оси вращения барабана выполнен канал, снабженный обратным клапаном 5 для перепуска жидкости. В контейнерах 1 и 2 (фиг. 2) выполнены цилиндрические рабочие полости а и б, в которые установлены плунжеры 6 и 7, взаимодействующие с поршнями 8 и 9 гидроцилиндров !О и 11. Контейнеры 1 и 2 снабжены нагревателями !2 и 13.

На контейнеры 1 и 2 установлены силовые элементы, состоящие из корпусов

14 и 15 и наборов взаимодействующих между собой клиновых колец 16, 17 и 18, 19, причем материал колец 16 и 19 имеет больший коэффициент линейного расширения, чем материал колец 17 и 18.

Корпуса 14 и 15 силовых элементов жестко соединены между собой шпильками

20, а между торцами контейнеров 1 и 2 установлен упругий элемент в виде пружин 21.

Полости а и б контейнеров 1 и 2 с помощью магистральных трубопроводов через гидровентили 22 и 23, управляемые автоматическими клапанами 24 и 25 (фиг. 1), и клапан 26 соединены с насосом 27 низкого давления и емкостью 28 исследуемой жидкости. Полости в и г гидроцилпндров

10 и 1 (фиг. 2) с помощью трубопроводов через автоматические клапаны 29, 30 и 31, 32 сообщаются с насосом 33 высокого давления и сливным баком 34.

Поршни 8 и 9 гидроцилиндров 10 и 11 связаны с датчиками 35 и 36, а полости а и б контейнеров и 2 соединены с датчиками 37 и 38 давления. Измерительный блок вискозиметра оснащен системой контроля температуры, которая наряду с датчиками 35 и 36 скорости и датчиками 37 и 38 давления автоматическими клапанами 24, 25, 29 — 32 и клапана5

55 ми 27 и 33 связана с электронным блоком управления и обработки результатов.

Вискозиметр работает следующим образом.

В исходном положении все клапаны открыты и капиллярное устройство 3 установлено таким образом, что один из капилляров 4 соединяет полости а и б контейнеров 1 и 2. Для подготовки вискозиметра к проведению измерений параметров исследуемой жидкости включают насос

27 низкого давления, при этом исследуемая жидкость поступает из емкости 28 в магистраль низкого давления и заполняет полости а и б и капилляр 4. После этого управляющий клапан 26 закрывают и плунжеры 6 и 7 с поршнями 8 и 9 гидроцилиндров 10 и 11 под воздействием давления исследуемой жидкосги расходятся в крайние положения, по достижении которых выключают насос 27 низкого давления. Далее закрывают клапан 30 и включают насос 33 высокого давления. При этом рабочая жидкость подается из сливного бака 34 в полость в и поршень 8 гидроцилиндра с плунжером 6 под давлением рабочей жидкости движется к капиллярному устройству 3. По достижении им конечного положения открывают клапан 30. С помощью управляющих клапанов 24 и 25 закрывают гидровентили 22 и 23, насос 33 высокого давления отключают. Включают электронный блок управления и обработки результатов, систему термостатирования контейнеров 1 и 2, управляющую нагревателями 12 и 13, и после ее прогрева вискозиметр готов к проведению измерения параметров исследуемой жидкости.

Дальнейшая работа вискозиметра проходит в автоматическом режиме, управление клапанами и обработка результатов проводятся с помощью электронного блока управления и обработки результатов. По сигналу с электронного олока закрываются клапаны

31 и 29 и включается насос 33 высокого давления. Рабочая жидкость давит на поршень 9 гидроцилиндра 11, который перемещает плунжер 7 по направлению к капиллярному устройству 3, при этом исследуемая жидкость перекачивается из полости б контейнера 2 в полость а контейнера причем давление исследуемой жидкости в полости б во столько раз больше давления рабочей жидкости в полости г во сколько раз площадь поршня 9 гидроцилиндра 11 больше площади плунжера 7. Например, при диаметрах плунжера 725 мм и поршня 985 мм давление создаваемое плунжером 7, в 11,5 разя больше, чем давление в полости г гидроцилиндра 1!. Перепад давлений »а концах капилляра измеряется датчиками 37 и 38 давления, скорость движения поршней 8 и 9 гидроцилиндров 10 и 11 регистрируется датчиками 35 и 36 скорости. Сигналы с дат1420469 чиков 35 — 38 поступают в электронный блок управления и обработки результатов, где происходит обработка поступающей информации.

При работе вискозиметра в режиме истечения с противодавлением или при измерении сжимаемости жидкости клапан 30 работает в дросселирующем режиме.

Для повторения цикла измерения поршни 8 и 9 гидроцилиндров 10 и 11 с помощью клапанов 29 — 32 и насоса ЗЗ вы10 сокого давления возвращают в исходное положение, при этом исследуемая жидкость перекачивается через центральный канал капиллярного устройства 3, открывая обратный клапан 5. После этого цикл изме-,15 рения повторяют.

Для смены капилляра 4 включают нагреватель !2. В процессе нагрева наружные клиновые кольца 16 расширяются в большей степени, чем внутренние кольца 17, так как коэффициент линейного расширения 20 наружных клиновых колец 16 больше, чем у внутренних, и шайбы каждого набора расположены с зазором, поэтому под воздействием пружин 21 контейнеры 1 и 2 разводятся на величину, необходимую для поворота капиллярного устройства 3. Например, при выполнении наружных клиновых колец 16 из бронзы (коэффициент линейного расширения а=-19 10 .—, ), а внутренних колец из сплава 3ОНК3 (коэффициент линейного расширения а=За

xI0,1 „-) при диаметре шайб 220 мм, количестве 5 штук в каждом наборе, угле клина 30 и нагреве 200 С перемещение теплового силового элемента составляет 2 мм.

Капиллярное устройство поворачивают, и устанавливается новый капилляр. Далее нагреватель !2 выключают и кольца 16 и 17 восстанавливают свои размеры. Тепловой силовой элемент, увеличиваясь через систему упорный фланец контейнера 1 — корпус

14 — шпильки 20 — корпус 15 — клиновые кольца 18 и !9 — упорный фланец контейнера 2, создает герметизирующее

4 усилие на сферических поверхностях капиллярного устройства 3. При сечении профиля клинового кольца 115 мм- каждое усилие, развиваемое тепловым силовым элементом при указанных параметрах остальных, составляет 30 т, чего при диаметре поворотного барабана 30 мм. радиусе сферических поверхностей 50 мм, материа IBx уплотняемых поверхностей сталь

ШХ15 — сталь 45ХН2ФА вполне достаточно для надежной герметизации капиллярного устройства 3. При измерении параметров жидкостей при различных температурах герметизирующее усилие остается постоянным благодаря тому, что при прогреве измерительного блока в режиме термостатирования тепловой силовой элемент с кольцами 18 и 19 увеличивает свои размеры, а тепловой силовой элемент с кольцами 16 и 17 уменьшает их на одну и ту же величину. Усилие, развиваемое тепловыми силовыми элементами, позволяет исследовать свойства жидкостей при давлениях до 15 кбар.

Формула изобретения

Капиллярный вискозиметр, содержащий напорный элемент, капиллярное устройство с несколькими капиллярами разного диаметра. равномерно расположенными по окружности вдоль оси кап иллярного устройства, системы термостатирования и автоматического измерения параметров вязкости, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона давлений при испытаниях, напорный элемент выполнен в виде двух соосно расположенных гидроцилиндров, поршни которых взаимодействуют с плунжерами контейнеров, на которые установлены гидроцилиндрь1, а между контейнерами установлено капиллярное устройство, выполненное в виде поворотного барабана, один из капиллярных каналов которого селективно соединяет плунжерные полости контейнеров.

1420469

1420469

Составитель В. Вошанкин

Редактор Л. Огар Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

За каз 4322/47 Ти раж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, 7К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4