Ротационный вискозиметр

Ротационный вискозиметр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (6l) Дополнительное к авт. свил-ву(22) ЗаЯвлено 13.0 2. 78 (21) 2579927/" 8-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.07.79Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 18.07.7

Гооударотвенный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий

С. И. Гончаров, О. Г. Пигун, Ю. К. Казанов и Я. 3, Нис (?2) Авторы изобретения

Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (7!) Заявитель (54) РОТАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР

Изобретение относится к приборам для измерения реологических характеристик дисперсных систем, в частности к приборам для измерения вязкости ньютоновских жидкостей, напряжения сдвитa, пластической вязкости и тиксотропии не» ньютоновских структурированных систем и может быть использовано как в научно-исследовательской работе, так и в промышленных лабораториях.

Известно множество конструкций ротационных вискозиметров для измерения основных реологических параметров дисперсных систем, в частности тиксотропии. Все эти приборы содержат коакси альные цилиндры, один, а иногда и оба цилиндра снабжены приводом; имеется измерительйое устройство pl).

Известные приборы реализуют динамические способы измерения тиксотропии, так как непосредственное измерение тиксотропного эффекта сопровождается тем или иным перемешением измерительной поверхности в исследуемой жидкости. Это вносит неопределимую погрешность в измеряемые параметры из-за невозможности учета инерционности элементов прибора, а также за счет вносимых помех процессу восстановления пространственной структуры жидкости при перемешении в ней измерительного органа.

Исхода из обшего определения тиксотропии как изотермического процесса восстановления пространственной структуры неныотоновской жидкости после ее механического разрушения, целесообразна разработка такого прибора, который позволил бы непосредственно замерять тиксотропный эффект, не сопровождая данный процесс разрушением восстановленной структуры.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому изобретению является вискозиметр, содержаший наружный, соединенный с приводом, и внутренний, сое- диненный с измерительной системой, коаксиальные цилиндры, упругие элементы, 889

4 жестко связан с осью 2, установленной посредством подшипников в стакан 3, жестко связанный с контейнером 4 и шестерней 5, которая связана с помощью паразиткой шестерни 6 через шестерню 7 с двигателем 8.

В качестве упругих влементов используются спиральные пружины 9. В период разрушения структуры жидкости при измерении тиксотропии тормозом служит электромагнитное арретируюшее устройство 10. Устройство регистрации начала движения измерительного цилиндра относительно контейнера состоит из перфорированного диска 11, закрепленного на оси измерительного цилиндра перфорирован,ного диска 12, закрепленного в стакане 3, источника света 13 и фотоэлемента

l4, являющегося датчиком.

В режиме измерения предельного напряжения сдвига и пластической вязкости ротационный вискозиметр работает следующим образом.

Исследуемую жидкость помешают в контейнер 4, который приводится во вращение двигателем 8 посредством шестерен 5, 6, 7 и определяют равновесное напряжение сдвигa в рабочем зазоре прибора на двух скоростях. По этим данным в сиотеме координат скорость сдвиганапряжение сдвига проводят прямую до пересечения с осью абсцисс. Точка пересечения даст значение предельного напряжения сдвига. Значение котангенса угла наклона определяет пластическую вязкость исследуемой жидкости.

Зля снижения момента трения во время вращения измерительного цилиндра, возникаюшего в подшипниках его подвески, наружные кольца подшипников . благодаря системе шестерен 5,6, 15,16 вращаются в противоположную сторону.

Оля достижения термокомпенсации спиральные пружины работают навстречу дру| другу.

В режиме измерения тиксотропии вискозиметр работает следующим образом.

Исследуемую жидкость помешают в контейнер 4. Автоматически включается арретируюшее устройство 10, и контейнер приводится во вращение двигателем 8 через системы шестерен 5, 6, 7, что приводит к разрушению структуры жидкости. Ио окончании процесса разрушения структуры измерительный цилиндр автоматически разарретируют, а электродвигатель переводят в режим мальм скоз 673 закрепленные на оси внутреннего цилиндраИ

Сдвиговая прочность полностью восстановленной структуры определяется как момент начала движения измерительного органа в исследуемой жидкости, находя5 шейся перед этим в контейнере в спокойном состоянии. Вторая величина сдвиговой прочности определяется в процессе интенсивного разрушения структуры исследуемой жидкости в результате вибрации, Момент на измерительном органе создается дискретно при падении стальньм шариков в контейнер. Оба испытания позволяют получить данные об обшей нагрузке, необходимой для сдвига испытуемого образца и о минимальной нагрузке, необходимой для начала его течения.

Алгебрическая сумма этих величин принимается за показатель тиксотропии. z0

Особенностью известного вискозиметра является возможность замера сдвиговой прочности, восстанавливаемой после разрушения структуры, что является основой для оценки тиксотропного вффекта 25 неразрушаюшим методом.

Однако и эта конструкция обладает . существенным недостатком: при замере сдвиговой прочности к измерительному органу прикладывается дискретно возрас- з0 тающая нагрузка (падение стальных шариков в контейнер), что вносит погрешность в измеряемую величину.

Белью изобретения является повышение точности измерений тиксотропии явные з» тоновских структурированных систем.

11ель достигается тем, что прибор дополнительно снабжен электромагнитным арретиром и индикатором начала движения внутреннего цилиндра, причем элект- 40 ромагнитный арретир закреплен на оси. внутреннего цилиндра в его верхней части над упругими элементами, а индикатор начала движения внутреннего цилиндра выполнен в виде фотоэлектрической сис- 45 темы, содержащей источник света, расположенный над перфорированным диском, закреплейным на оси внутреннего цилиндра, второй перфорированный диск, расположенНый под первым и закрепленный $0 на внутренней поверхности наружного цилиндра, фотоэлемент, расположенный под вторым перфорированным диском на одной оси с,источником света.

На чертеже цоказан предлагаемый вискозиметр.

Ротационной вискозиметр состоит из измерительного цилиндра 1, который

673889 — te

5 ростей, тем самым прикладывая к нзме рительному цилиндру 1 линейно возрастающую нагрузку до момента начала двнже ния его относительно контейнера. Начало движения измерительного цилиндра фиксируется с помощью устройства регнстрации начала движения цилиндра.

Изменяя скорость возрастания нагрузки на нзмернтельном цилнндре, получают семейство значений сдвнговой прочности to структуры в различное время после ев разрушения, по которым строится крнвая тиксотропного упрочнення стуктуры.

Использованне в ротационном виско« зиметре арретнруюшего и регистрнрую щего устройств позволяет непосредственно замерять тнксотроцный эффект, не сопровождая данный процесс разрушением восстанавливаемой структуры.

Закручнванне наружных колец подшнпников подвески измерительного цилиндра в противоположные стороны позволяет во много раз снизить момент трения в подшипниках, что з начнтельно повышает точность иэмерення реологических параметров днсперсных систем.

Ф о р м у л.а н з о б р е т е н н я

Ротационный внскозиметр, содержащий наружный, соединенный с приводом, 6 и внутренний, соединенный с измернтельной системой коаксиальные цилиндры, упругие элементы, закреплейные на осн внутреннего цилиндра, о т л н ч а юш н и с я тем, что, с целью повышения точности нзмерення тиксотропнн неньютоновских структурнрованных систем, он дополнительно снабжен влектромагннтным арретнром н инлнкатором начала движения внутреннего цнлиндра, причем влектромагнитный арретнр закреплен на осн внутреннего цилиндра в его верхней части над упругими влементамн, а индикатор начала движении вну греннего цилиндра выполйен в виде фотовлектрнческой системы, содержащей источник света, расположенный над перфорнрованным диском, закрепленным" на осы внутреннего цилиндра, второй перфорированный диск

t расположенный под первым н закрепленный на внутренней поверхности наружного цнлнндра, фотоэлемент, расположенный цод вторым перфорированным диском на одной осн с источником света.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Коллоиднйй журнал", т. 19, 1957, с. 232.

2. Патент США % 3693411, кл. 6 01 Й 11/10, 1974.

ЦНИИПИ Заказ 4062/38

Тираж 1989 Подписное

Филиал ППП Патент г.Ужгород, ул.Проектная,4