Ротационный вискозиметр

Союз Советских Сое 1 иалистических 3 феспублинК АВеОеесКОму СВНдЮТВЛЬСТВу полнительное к авт. санд-ву(22) Заявлено 13.02,78с присоединением заявк(23) Приоритет 99 25 евударственный комете СССР нв делам нзебретеннй и еткрютнй. И. Гончаров, О. Г. Пигун, Ю. К. Казанов и Я. 3, Ни 72) Авторы изобретен Новочеркасский пол итехнически дена Трудового Красного Знамени нститут им. Серго Орджоникидзе 7) Заявител(54) РО ННЫЙ ВИСКОЗИМЕ тропии не тх системкак в науч- акив Изобретение относится к приборам для измерения реологических характеристик дисперсных систем, в частности к приборам для измерения вязкости ньютоновских жидкостей, напряжения сдвита, пластической вязкости и тиксоньютоновских структурированньи может быть использованоно-исследовательской работе, тпромышленных лабораториях.Известно множество конструкций ротационньтх вискоэиметров для измерения основных реологических параметров дисперсных систем, в частности тиксотропии, Все эти приборы содержат коаксиальные цилиндры, один, а иногда и оба цилиндра снабжены приводом, имеетсяизмерительйое устройство,13Известные приборы реализуют дина-, мические способы измерения тиксотропии, так как непосредственное измерение тиксотропного эффекта сопровождается тем или иным перемещением измерительной поверхиости в исследуемой жидкости. Это вносит неопределимую погрешность в измеряемые параметры из-эа невозможности учета инерционности элементов прибора, а также за счет вносимых помех процессу восстановления пространственной структуры жидкости при перемещении в ней измерительного органа.Исхода из обшего определения тнксотропии 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, содержащий наружный, соединенный с приводом, и внутренний сое-диненный с измерительной системой, коаксиальные цилиндры, упругие элементы,8894 3 673закрепленные на оси внутреннего цилиндраИСдвиговая прочность полностью восстановленной структуры определяется какмомент начала движения измерительногооргана в исследуемой жидкости, находя 5шейся перел этим в контейнере в спокойном состоянии, Вторая величина сдвиговой прочности определяется в процессеинтенсивного разрушения структуры исследуемой жидкости в результате вибрации, Момент на измерительном органесоздается дискретно при падении стальныхшариков 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. 20Особенностью известного вискозиметра является возможность замера сдвиговой прочности, восстанавливаемой послеразрушения структуры, что является основой для оценки тиксотропного вффекта 25неразрушающим методом.Однако и эта конструкция обладает .существенным недостатком; при замересдвиговой прочности к измерительномуоргану прикладывается дискретно возрас- зОтающая нагрузка (падение стальных шариков в контейнер), что вносит погрешность в измеряемую величину.Целью изобретения является повышениеточности измерений тиксотропии явные зстоновских структурированных систем.Цель достигается тем, что прибордополнительно снабжен электромагнитнымарретиром и индикатором начала движения внутреннего цилиндра, причем электромагнитный арретир закреплен на осивнутреннего цилиндра в его верхней части над упругими элементами, а индикаторначала движения внутреннего цилиндравыполнен в виде фотоэлектрической системы, содержащей источник света, расположенный над перфорированным диском,закреплейным на оси внутреннего цилиндра, второй перфорированный диск, расположенный под первым и закрепленный 0на внутренней поверхности наружногоцилиндра, фотоэлемент, расположенныйпод вторым перфорированным диском наодной оси с,источником света.На чертеже показан предлагаемый 55вискозиметр,Ротационной вискозиметр состоит изизмерительного цилиндра 1, который 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 14, 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 сдвига в рабочем зазоре прибора на двух скоростях. По этим данным в сиотеме координат скорость сдвига- напряжение 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, возникающего в подшипниках его подвески, наружные кольца подшипников благодаря системе шестерен 5,6, 15,16 вращаются в противоположную сторону.0 ля достижения термокомпенсации спиральные пружины работают навстречу друг дру 1 уВ режиме измерения тиксотропии вискозиметр работает следующим образом,Исследуемую жидкость помешают в контейнер 4. Автоматически включается арретирующее устройство 10, и контейнер приводится во вращение двигателем 8через 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 ско.Ужг 5ростей, тем самым прикладывая к изме рительному цилиндру 1 линейно возрастающую нагрузку до момента начала движе ния его относительно контейнера. Начало движения измерительного цилиндра фиксируется с помощью устройства регистрации начала движения цилиндра.Изменяя скорость возрастания нагрузки на измерительном цилиндре, получают семейство значений сдвиговой прочности 1 О структуры в различное время после ев разрушения, по которым строится кривая тиксотропного упрочнения стуктуры.Использование в ротационном виско зиметре арретируюшего и регистрирую щего устройств позволяет непосредственно замерять тиксотронный эффект, ие сопровождая данный процесс разрушением восстанавливаемой структуры.Закручивание наружных колец подшипников подвески измерительного цилиндра в противоположные стороны позволяет во много раз снизить момент трения в подшипниках, что з начительно повышает точность измерения реологических параметров дисперсных систем. ф о р м у л,а и з о б р е т е н и я Ротационный вискозиметр, содержащий наружный, соединенный с приводом, зо 6и внутренний, соединенный с измерительной системой коаксиальные цилиндры,упругие элементы, закреплейные на осивнутреннего цилиндра, о т л и ч а юш и й с я тем, что, с целью повышенияточности измерения тиксотропии неньютоновских структурированных систем, ондополнительно снабжен влектромагнитнымарретиром и индикатором начма движения внутреннего цилиндра, причем влектромагнитный арретир закреплен на осивнутреннего цилиндра в его верхнейчасти над упругими влементами, а индикатор начала движении внутреннего цилиндра выполйен в виде фотоэлектрическойсистемы, содержащей источник света,расположенный над перфорированным диском, закрепленным" на оси внутреннегоцилиндра, второй перфорированный дискФрасположенный под первым и закрепленный на внутренней поверхности наружного цилиндра, фотоэлемент, расположенный цод вторым перфорированным дискомиа одной оси с источником света.Источники информщии, принятые вовнимание при экспертизе1, Коллоиднйй журнал", т. 19,1957, с. 232.2. Патент США % 3693411,кл. 6 01 Й 11/10, 1974,ЦНИИПИ Заказ 4062/3 Тираж 1089 Подписи