Импеллерные чувствительные элементы и способы их использования

Импеллерные чувствительные элементы и способы их использования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение, в общем виде, относится к устройствам для исследования реологических характеристик материалов и способам использования данных устройств. Более конкретно, объектом настоящего изобретения являются импеллерные чувствительные элементы для исследования реологических характеристик жидкостей, содержащих твердые частицы, в различных условиях обработки.

Уровень техники

Различные типы приборов для реологических исследований были широко доступны для использования в лабораториях, на производственных предприятиях, и т.п., для испытания реологических характеристик различных материалов. Но, несмотря на то, что приборы для испытания реологических характеристик материалов широко доступны в промышленности, они не всегда могут быть использованы для исследования всех жидкостей, реологические свойства которых требуется определить. Например, известные устройства могут являться неприменимыми для исследования жидкостей, подверженных воздействию высоких температур, таких как жидкости для асептической обработки. Кроме того, известные устройства могут быть непригодными для исследования жидкостей, содержащих частицы. Действительно, большинство коммерчески доступных устройств требуют фильтрации жидкостей или каким-либо другим способом удаления твердых частиц, до начала определения реологических характеристик. Таким образом, частью образца, остающейся для исследований, является только жидкость, что дает менее точные реологические измерения образца, результаты которых могут не отражать фактические условия обработки образца в трубопроводной системе.

Раскрытие изобретения

Объектами настоящего изобретения являются устройства для исследования реологических характеристик материала и способы использования данных устройств. Общий вариант осуществления изобретения предусматривает устройство для определения реологических характеристик материала. Данное устройство включает в себя вал, содержащий, по меньшей мере, три лопатки, расположенные в спиральной конфигурации с разрывами, и опору, в которую вставлен конец данного вала.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения длина вала составляет приблизительно от 2 до 6 дюймов (приблизительно от 5,08 до 15,24 см). Длина вала также может составлять приблизительно 4 дюйма (приблизительно 10,16 см). Данный вал может быть выполнен из материала, выбранного из группы материалов, включающей в себя сталь, легированные стали, нержавеющую сталь, хромовый сплав, кобальтохромовый сплав, или комбинации данных материалов. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения вал выполнен из кобальтохромового сплава.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения нижний конец вала вставлен в опору. Данная опора также может содержать, по меньшей мере, одну канавку, в которую вставляется уплотнительное кольцо. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения опора выполняется из материала, выбираемого из группы материалов, включающей в себя сталь, легированные стали, нержавеющую сталь, хромовый сплав, кобальтохромовый сплав, или комбинации данных материалов. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения опора выполнена из кобальтохромового сплава.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения данное устройство включает в себя устройство крепления приводной головки. Устройство крепления приводной головки выполнено таким образом, чтобы осуществлять подсоединение к реометру или вискозиметру. В устройство крепления приводной головки может вставляться верхний конец вала. Устройство крепления приводной головки может быть выполнено из материала, выбранного из группы материалов, включающей в себя сталь, легированные стали, нержавеющую сталь, хромовый сплав, кобальтохромовый сплав, или комбинации данных материалов. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения устройство крепления выполнено из кобальтохромового сплава.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения несколько лопаток расположены на расстоянии друг от друга относительно оси в радиальном направлении. Данные несколько лопаток могут быть отделены друг от друга углом приблизительно от 45° до приблизительно 135°. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения несколько лопаток радиально разнесены относительно оси вала и разделены углом приблизительно 90° относительно оси по окружности вала.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения несколько лопаток расположены на расстоянии приблизительно от 0,25 дюйма до приблизительно 1,25 дюйма (приблизительно от 0,635 см до приблизительно 3,175 см) друг от друга по вертикали. Данные несколько лопаток также могут быть расположены на расстоянии приблизительно 0,75 дюйма (приблизительно 1,905 см) друг от друга по вертикали. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения несколько лопаток расположены под углом приблизительно 90° относительно друг друга в радиальном направлении и на расстоянии приблизительно 0,75 дюйма (приблизительно 1,905 см) друг от друга по вертикали.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения каждая из нескольких лопаток отклонена на угол приблизительно от 20° до 80° от горизонтали. Каждая из данных нескольких лопаток также может быть отклонена на угол приблизительно 45° от горизонтали.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения каждая из нескольких лопаток имеет практически треугольную форму.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения опора также служит для сопряжения с экраном для частиц. Данный экран для частиц может иметь открытую центральную часть, в которую вставляется опора. Экран для частиц может иметь практически круглую форму и содержать множество отверстий между центральной частью и периметром. Диаметр экрана для частиц может составлять приблизительно от 1 дюйма до 3 дюймов (приблизительно от 2,54 см до 7,62 см). В одном из возможных вариантов осуществления изобретения диаметр экрана для частиц составляет приблизительно 1,5 дюйма (приблизительно 3,81 см). Экран для частиц также может быть установлен на нескольких штифтах, выполненных заодно с данным экраном или вставляемых с натягом в отверстия экрана для частиц.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения устройство включает в себя температурный датчик. Данный температурный датчик может быть вставлен в одно из отверстий вышеуказанного экрана для частиц и выступать из него.

Другой вариант осуществления изобретения представляет собой устройство для измерения реологических характеристик материала. Данное устройство содержит вал, по меньшей мере, две изогнутые лопатки, прикрепленные к валу, каждая из которых состоит из трех секций, и, по меньшей мере, две прямолинейные лопатки, прикрепленные к валу.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения длина вала составляет приблизительно от 2 до 6 дюймов (приблизительно от 5,08 до 15,24 см). Длина вала также может составлять приблизительно 4 дюйма (приблизительно 10,16 см). Данный вал может быть выполнен из материала, выбранного из группы материалов, включающей в себя сталь, легированные стали, нержавеющую сталь, хромовый сплав, кобальтохромовый сплав, или комбинации данных материалов. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения вал выполнен из кобальтохромового сплава.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения нижний конец вала вставлен в опору. Данная опора также может содержать, по меньшей мере, одну канавку, в которую вставляется уплотнительное кольцо. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения опора выполняется из материала, выбираемого из группы материалов, включающей в себя сталь, легированные стали, нержавеющую сталь, хромовый сплав, кобальтохромовый сплав, или комбинации данных материалов. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения опора выполнена из кобальтохромового сплава.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения данное устройство включает в себя устройство крепления приводной головки. Устройство крепления приводной головки выполнено таким образом, чтобы осуществлять подсоединение к реометру или вискозиметру. В устройство крепления приводной головки может вставляться верхний конец вала. Устройство крепления приводной головки может быть выполнено из материала, выбранного из группы материалов, включающей в себя сталь, легированные стали, нержавеющую сталь, хромовый сплав, кобальтохромовый сплав, или комбинации данных материалов. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения устройство крепления приводной головки выполнено из кобальтохромового сплава.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения опора также служит для сопряжения с экраном для частиц. Данный экран для частиц может иметь открытую центральную часть, в которую вставляется опора. Экран для частиц может иметь практически круглую форму и содержать множество отверстий между центральной частью и периметром. Диаметр экрана для частиц может составлять приблизительно от 1 дюйма до 3 дюймов (приблизительно от 2,54 см до 7,62 см). В одном из возможных вариантов осуществления изобретения диаметр экрана для частиц составляет приблизительно 1,5 дюйма (приблизительно 3,81 см). Экран для частиц также может быть установлен на нескольких штифтах, выполненных заодно с данным экраном или вставляемых с натягом в отверстия экрана для частиц.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения устройство включает в себя температурный датчик. Данный температурный датчик может быть вставлен в одно из отверстий вышеуказанного экрана для частиц и выступать из него. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения полная длина каждой из изогнутых лопаток составляет приблизительно от 1 дюйма до 4 дюймов (приблизительно от 2,54 см до 10,16 см).

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения полная длина каждой из изогнутых лопаток составляет приблизительно 2,7 дюйма (приблизительно 6,858 см).

Все три секции также могут быть отделены пространством друг от друга. Длина всех трех секций лопатки может быть одинаковой. Каждая изогнутая лопатка может занимать угловое пространство приблизительно от 30° до 80°. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения каждая изогнутая лопатка занимает угловое пространство, равное приблизительно 75°. По меньшей мере, две изогнутые лопатки могут быть радиально разнесены под углом приблизительно на 180° относительно оси вала.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения прямолинейные лопатки выполнены в виде лопаток скребкового типа. Каждая из прямолинейных лопаток может прикрепляться к валу своим верхним и нижним концом. Длина каждой прямолинейной лопатки составляет приблизительно от 1,5 дюйма до 3,5 дюйма (приблизительно от 3,81 см до 8,89 см). В одном из возможных вариантов осуществления изобретения длина каждой прямолинейной лопатки составляет приблизительно 2,3 дюйма (приблизительно 5,842 см). Прямолинейные лопатки могут иметь ступенчатую форму, образующую два разных параллельных участка прямолинейной лопатки. Длина первого параллельного участка прямолинейной лопатки может составлять приблизительно от 0,1 дюйма до 0,2 дюйма (приблизительно от 0,254 см до 0,508 см). В одном из возможных вариантов осуществления изобретения длина первого параллельного участка прямолинейной лопатки составляет приблизительно 0,15 дюйма (приблизительно 0,381 см). Длина второго параллельного участка прямолинейной лопатки составляет приблизительно от 0,2 дюйма до 0,6 дюйма (приблизительно от 0,508 см до 1,27 см). В одном из возможных вариантов осуществления изобретения длина второго параллельного участка прямолинейной лопатки составляет приблизительно 0,4 дюйма (приблизительно 1,016 см). По меньшей мере, две прямолинейные лопатки могут быть радиально разнесены под углом приблизительно на 180° относительно оси вала.

Еще один вариант осуществления изобретения представляет собой устройство для измерения реологических характеристик материала. Данное устройство включает в себя вал, содержащий первую и вторую пары лопаток, и обратный конус, причем каждая из лопаток первой пары установлена практически вертикально, а каждая из лопаток второй пары установлена под острым углом относительно горизонтальной плоскости.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения длина вала составляет приблизительно от 2 до 6 дюймов (приблизительно от 5,08 до 15,24 см). Длина вала также может составлять приблизительно 4 дюйма (приблизительно 10,16 см). Данный вал может быть выполнен из материала, выбранного из группы материалов, включающей в себя сталь, легированные стали, нержавеющую сталь, хромовый сплав, кобальтохромовый сплав, или комбинации данных материалов. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения вал выполнен из кобальтохромового сплава.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения нижний конец вала вставлен в опору. Данная опора также может содержать, по меньшей мере, одну канавку, в которую вставляется уплотнительное кольцо. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения опора выполняется из материала, выбираемого из группы материалов, включающей в себя сталь, легированные стали, нержавеющую сталь, хромовый сплав, кобальтохромовый сплав, или комбинации данных материалов. В одном из возможных вариантов осуществления опора выполнена из кобальтохромового сплава.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения данное устройство включает в себя устройство крепления приводной головки. Устройство крепления приводной головки выполнено таким образом, чтобы осуществлять подсоединение к реометру или вискозиметру. В устройство крепления приводной головки может вставляться верхний конец вала. Устройство крепления приводной головки может быть выполнено из материала, выбранного из группы материалов, включающей в себя сталь, легированные стали, нержавеющую сталь, хромовый сплав, кобальтохромовый сплав, или комбинации данных материалов. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения устройство крепления приводной головки выполнено из кобальтохромового сплава.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения опора также служит для сопряжения с экраном для частиц. Данный экран для частиц может иметь открытую центральную часть, в которую вставляется опора. Экран для частиц может иметь практически круглую форму и содержать множество отверстий между центральной частью и периметром. Диаметр экрана для частиц может составлять приблизительно от 1 дюйма до 3 дюймов (приблизительно от 2,54 см до 7,62 см). В одном из возможных вариантов осуществления изобретения диаметр экрана для частиц составляет приблизительно 1,5 дюйма (приблизительно 3,81 см). Экран для частиц также может быть установлен на нескольких штифтах, выполненных заодно с данным экраном или вставляемых с натягом в отверстия экрана для частиц.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения устройство включает в себя температурный датчик. Данный температурный датчик может быть вставлен в одно из отверстий вышеуказанного экрана для частиц и выступать из него. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения полная длина каждой из изогнутых лопаток составляет приблизительно от 1 дюйма до 4 дюймов (приблизительно от 2,54 см до 10,16 см).

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения лопатки первой пары лопаток радиально разнесены относительно оси вала. Лопатки первой пары могут быть радиально разнесены под углом приблизительно 180°. Лопатки первой пары разнесены по вертикали, таким образом, что нижний край первой лопатки и верхний край второй лопатки находятся на одинаковой высоте по вертикали. Лопатки первой пары радиально разнесены под углом приблизительно 180° и разнесены по вертикали, таким образом, что нижний край первой лопатки и верхний край второй лопатки находятся на одинаковой высоте по вертикали. Форма лопаток первой пары представляет собой форму, выбираемую из группы, к которой относятся прямоугольник, квадрат или комбинации данных фигур. Ширина каждой из лопаток первой пары может составлять приблизительно от 10 мм до 15 мм. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения ширина каждой из лопаток первой пары равняется приблизительно 13 мм. Высота каждой из лопаток первой пары может составлять приблизительно от 10 мм до 20 мм. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения высота каждой из лопаток первой пары равна приблизительно 15 мм. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения лопатки первой пары установлены в нижней части вала.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения лопатки второй пары разнесены радиально относительно оси вала. Лопатки второй пары могут быть радиально разнесены под углом приблизительно 180°. Лопатки второй пары могут располагаться практически в одной и той же горизонтальной плоскости. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения лопатки второй пары радиально разнесены под углом приблизительно 180° и расположены практически в одной и той же горизонтальной плоскости. Каждая из лопаток второй пары может быть отклонена на угол приблизительно 15° от вертикали. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения каждая из лопаток второй пары отклонена на угол приблизительно 45° от вертикали. Каждая из лопаток второй пары выполнена в форме, выбираемой из группы, к которой относятся прямоугольник, квадрат или комбинации данных фигур. Высота каждой из лопаток второй пары может составлять приблизительно от 10 мм до 20 мм. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения высота каждой из лопаток второй пары равняется приблизительно 15 мм. Ширина каждой из лопаток второй пары может составлять приблизительно от 10 мм до 15 мм. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения ширина каждой из лопаток второй пары равняется приблизительно 13,5 мм. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения лопатки второй пары установлены в средней части вала.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения первая и вторая пары лопаток разнесены по оси вала на расстояние приблизительно от 5 мм до 15 мм. Первая и вторая пары лопаток также могут быть разнесены по оси вала на расстояние приблизительно 10 мм.

Диаметр основания конуса составляет приблизительно от 20 мм до 40 мм.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения основание конуса может иметь диаметр приблизительно 30 мм. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения конус образует с валом угол приблизительно от 15° до 45°. Конус может образовывать с валом угол приблизительно 30° или 31°. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения обратный конус установлен в верхней части вала.

Еще один вариант осуществления изобретения представляет собой систему для измерения реологических характеристик материала. Данная система включает в себя устройство, содержащее стационарный измерительный цилиндр, приводную головку импеллера и импеллер, прикрепленный к данной головке. Импеллер включает в себя вал, содержащий, по меньшей мере, три лопатки, расположенные в спиральной конфигурации с разрывами, и опору, в которую вставлен конец данного вала.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения устройство представляет собой реометр или вискозиметр.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения система включает в себя жидкость, находящуюся в измерительном цилиндре. Текучая среда может содержать твердые частицы.

В одном из возможных вариантов исполнения стационарный измерительный цилиндр содержит стационарный экран для частиц, установленный в нижней части цилиндра. Стационарный измерительный цилиндр также может содержать встроенный температурный датчик. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения температурный датчик выполнен сопрягаемым с экраном для частиц.

Еще один вариант осуществления изобретения представляет собой систему для измерения реологических характеристик материала. Данная система включает в себя устройство, содержащее стационарный измерительный цилиндр, приводную головку импеллера и импеллер, прикрепленный к данной головке. Импеллер содержит вал, по меньшей мере, две изогнутые лопатки, прикрепленные к валу, каждая из которых состоит из трех секций, и, по меньшей мере, две прямолинейные лопатки, прикрепленные к валу.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения устройство представляет собой реометр или вискозиметр.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения система включает в себя жидкость, находящуюся в измерительном цилиндре. Жидкость может содержать твердые частицы.

В одном из возможных вариантов исполнения стационарный измерительный цилиндр содержит стационарный экран для частиц, установленный в нижней части цилиндра. Стационарный измерительный цилиндр также может содержать встроенный температурный датчик. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения температурный датчик выполнен сопрягаемым с экраном для частиц.

Еще один вариант осуществления изобретения представляет собой систему для измерения реологических характеристик материала. Данная система включает в себя устройство, содержащее стационарный измерительный цилиндр, приводную головку импеллера и импеллер, прикрепленный к данной головке. Импеллер включает в себя вал, содержащий первую и вторую пары лопаток, и обратный конус, причем каждая из лопаток первой пары установлена практически вертикально, а каждая из лопаток второй пары установлена под острым углом относительно горизонтальной плоскости.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения устройство представляет собой реометр или вискозиметр.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения система включает в себя жидкость, находящуюся в измерительном цилиндре. Текучая среда может содержать твердые частицы.

В одном из возможных вариантов исполнения стационарный измерительный цилиндр содержит стационарный экран для частиц, установленный в нижней части цилиндра. Стационарный измерительный цилиндр также может содержать встроенный температурный датчик. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения температурный датчик выполнен сопрягаемым с экраном для частиц.

Еще одним вариантом осуществления изобретения является способ измерения реологических характеристик материала. Данный способ предусматривает обеспечение устройства, включающего в себя стационарный измерительный цилиндр, наполненный материалом, и вращающуюся приводную головку чувствительного элемента, присоединение чувствительного элемента к вращающейся приводной головке, вставку чувствительного элемента в стационарный измерительный цилиндр и вращение чувствительного элемента. Чувствительный элемент включает в себя вал, содержащий, по меньшей мере, три лопатки, расположенные в спиральной конфигурации с разрывами, и опору, в которую вставлен конец данного вала.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения устройство представляет собой реометр или вискозиметр.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения материалом является жидкость. Жидкость может содержать твердые частицы.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения способ предусматривает измерение температуры жидкости с помощью температурного датчика.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения предлагаемый способ предусматривает установку стационарного экрана для частиц в нижней части стационарного цилиндра. Предлагаемый способ также может включать в себя соединение температурного датчика с экраном для частиц.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения предлагаемый способ предусматривает вращение чувствительного элемента с различными скоростями.

Еще одним вариантом осуществления изобретения является способ измерения реологических характеристик материала. Данный способ предусматривает обеспечение устройства, включающего в себя стационарный цилиндр, наполненный материалом, и вращающуюся приводную головку чувствительного элемента, присоединение чувствительного элемента к вращающейся приводной головке, вставку чувствительного элемента в стационарный цилиндр и вращение чувствительного элемента. Чувствительный элемент содержит вал, по меньшей мере, две изогнутые лопатки, прикрепленные к валу, каждая из которых состоит из трех секций, и, по меньшей мере, две прямолинейные лопатки, прикрепленные к валу.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения устройство представляет собой реометр или вискозиметр.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения материалом является жидкость. Жидкость может содержать твердые частицы.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения способ предусматривает измерение температуры жидкости с помощью температурного датчика.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения предлагаемый способ предусматривает установку стационарного экрана для частиц в нижней части стационарного цилиндра. Предлагаемый способ также может включать в себя соединение температурного датчика с экраном для частиц.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения предлагаемый способ предусматривает вращение чувствительного элемента с различными скоростями.

Еще одним вариантом осуществления изобретения является способ измерения реологических характеристик материала. Данный способ предусматривает обеспечение устройства, включающего в себя стационарный цилиндр, наполненный материалом, и вращающуюся приводную головку чувствительного элемента, присоединение чувствительного элемента к вращающейся приводной головке, вставку чувствительного элемента в стационарный цилиндр и вращение чувствительного элемента. Чувствительный элемент включает в себя вал, содержащий первую и вторую пары лопаток, и обратный конус, причем каждая из лопаток первой пары установлена практически вертикально, а каждая из лопаток второй пары установлена под острым углом относительно горизонтальной плоскости.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения устройство представляет собой реометр или вискозиметр.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения материалом является жидкость. Жидкость может содержать твердые частицы.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения способ предусматривает измерение температуры жидкости с помощью температурного датчика.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения предлагаемый способ предусматривает установку стационарного экрана для частиц в нижней части стационарного цилиндра. Предлагаемый способ также может включать в себя соединение температурного датчика с экраном для частиц.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения предлагаемый способ предусматривает вращение чувствительного элемента с различными скоростями.

Преимущество настоящего изобретения заключается в создании усовершенствованных импеллерных чувствительных элементов.

Еще одним преимуществом настоящего изобретения является создание импеллерных чувствительных элементов, дающих возможность проведения реологических исследований, результаты которых достаточно точно отражают фактические рабочие условия.

Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в создании импеллерных чувствительных элементов, позволяющих точно измерять реологические свойства жидкостей, содержащих твердые частицы.

Еще одним преимуществом настоящего изобретения является создание импеллерных чувствительных элементов, позволяющих предотвращать оседание твердых частиц в образцах жидкостей при проведении реологических измерений.

Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в создании заменяемых импеллерных чувствительных элементов, которые могут подсоединяться к различным приводным головкам реометра.

Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в создании различных импеллерных чувствительных элементов, которые могут подсоединяться к одной и той же приводной головке реометра.

Еще одним преимуществом настоящего изобретения является создание импеллерных чувствительных элементов, приспособленных для использования в широком диапазоне температур и скоростей сдвига.

Дополнительные отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения указываются ниже и станут ясны специалистам после ознакомления с нижеприведенным подробным описанием.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан импеллерный чувствительный элемент в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, вид в перспективе.

На фиг.2 - экран для частиц в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, вид сверху.

На фиг.3 - импеллерный чувствительный элемент и экран для частиц в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, вид в перспективе.

На фиг.4 - импеллерный чувствительный элемент в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, вид в перспективе.

На фиг.5 - то же, вид сверху.

На фиг.6 - импеллерный чувствительный элемент в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, вид в перспективе.

Осуществление изобретения

В описании и прилагаемой формуле настоящего изобретения используемые неопределенные артикли "a," "an" и определенный артикль "the" могут применяться с соответствующими существительными, состоящими из нескольких компонентов, если только смысловое содержание не диктует обратное. Так, например, термин "a polypeptide" (полипептид) служит для обозначения смесь двух или более полипептидов, и т.д.

Используемый здесь термин "about" ("приблизительно") относится к числительным и областям числовых значений. Кроме того, все указываемые здесь диапазоны числовых значений включают в себя полностью цельночисленный диапазон, полный диапазон или отдельные части в пределах данного диапазона.

Реология - это наука, изучающая текучесть материала, главным образом, в жидком состоянии, но также и нетвердых сред или твердых веществ в условиях, при которых, в ответ на приложенную силу, они демонстрируют не упругую деформацию, а пластическое течение. Течение вещества, как правило, невозможно охарактеризовать единственным значением вязкости, хотя измерения вязкости при конкретных температурах могут давать ценную информацию о свойствах материала. Реологические исследования обычно проводятся с помощью реометров, которые прикладывают заданное поле механических напряжений или создают деформацию жидкости и контролируют получающуюся в результате деформацию или напряжение. Данные приборы могут работать в условиях установившегося или пульсирующего потока, а также определять параметры, характеризующие растяжение и сдвиг.

Обычно измеряемой реологическим свойством материала является его вязкость на сдвиг. Вязкость на сдвиг, часть называемая просто вязкостью, определяет реакцию материала на приложенное касательное напряжение. Другими словами, касательное напряжение представляет собой соотношение между "напряжением" (силой, разделенной на единицу площади), приложенным к поверхности жидкости в боковом или горизонтальном направлении, и изменением скорости потока жидкости при перемещении вниз по высоте жидкости ("градиентом скорости"). Объемная вязкость характеризует реакцию на сжатие и является важной для определения акустических характеристик жидкости.

Вязкость и другие свойства структурновязкой жидкости, такие как, например, плотность, содержание твердой фазы, и т.д., могут являться полезными не только в качестве индикаторов химических или физических изменений в ходе производственных процессов, но также особенно важными для проектирования и эксплуатации технологического оборудования. Однако оценки вязкости нелегко получить при работе с негомогенными системами, такими как водные суспензии, содержащие твердые частицы, волокна, бактерии, и т.д., поскольку они часто демонстрируют неньютоновские характеристики. Как известно в данной области, ньютоновские жидкости представляют собой жидкости, у которых имеется прямолинейная зависимость между касательным напряжением (τ), требуемым для получения движения жидкости и эффективной скорости сдвига ( γ ˙ ) . Эффективная вязкость данных жидкостей не зависит от скорости сдвига ( γ ˙ ) и остается постоянной. Жидкости, которые не ведут себя согласно этим принципам, называются неньютоновскими жидкостями; двумя примерами таких жидкостей являются жидкости, загустевающие при сдвиге, и жидкости, разжижающиеся при сдвиге.

Жидкости, загустевающие или разжижающиеся при сдвиге, могут иметь линейную зависимость между log(η) и ( log ( K ) + ( n − 1 ) log ( γ ˙ ) ) , где γ ˙ - скорость сдвига, η -эффективная вязкость, K - степень загустевания и n - показатель степенной зависимости. Жидкости, демонстрирующие такую линейную зависимость, называются жидкостями, подчиняющимися степенному закону (степенными жидкостями). Хотя ньютоновские жидкости также относятся к степенным жидкостям, неньютоновские жидкости являются намного более сложными, поскольку такие жидкости могут вести себя как степенная жидкость в одних условиях, но не вести в других условиях.

Эффективная вязкость (η) неньютоновских жидкостей при измерении зависит от эффективной скорости сдвига ( γ ˙ ) , и эффективную вязкость (η) можно рассчитать с помощью уравнения log ( η ) = log ( K ) + ( ( n − 1 ) * log ( γ ˙ ) ) . Ньютоновские жидкости имеют показатель степенной зависимости (n), равный 1, и значение степени загустевания (K) определяет эффективную вязкость (η), которую называют динамической вязкостью (µ) для этих жидкостей.

Как уже указывалось выше, определенные сложности могут возникать при попытке охарактеризовать реологические свойства негомогенных, или сложных, систем. Эти трудности, как правило, связаны с осаждением частиц, фазовым разделением, разрушением структуры материала, и т.д. Примерами жидкостей, имеющих в своем составе твердые частицы, которые испытывают вышеупомянутые проблемы, являются некоторые типы пищевых продуктов. Например, вязкость детского питания является особенно важной, если учесть, что оно должно быть достаточно густым, чтобы оставаться на ложке, но не слишком густым, чтобы ребенок не испытывал трудностей с проглатыванием пищи. Однако поскольку большинство типов детского питания представляют собой суспензии (например, фруктовые пюре), обычные узкодиапазонные вискозиметры могут оказаться непригодными для реологических исследований детского питания вследствие разделения фаз и последующего сползания по стенкам, или из-за погрешностей, вызванных наличием частиц или скоплений частиц в зазоре.

Действительно большинство коммерчески доступных реометров и их соответствующие чувствительные элементы пре