Ротационный вискозиметр

Оп ИСАНИЕИЗЬБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик972328Опубликовано 07. 1.82. Бюллетень41 Дата опубликования описания 17.11.82 по делем изееретеиий и пткрытий(54) РОТАЦИОННЫЛ ВИСКОЗИМЕТР Гееудлрстееииыл кемитет(23) Приоритет -Изобретение относится к устройствам, предназначенным для измерения физико- механических свойств исследуемых жидкостей, в частности к устройствам для измерения реологических характеристик буровых растворов.Известен ротационный вискозиметр, содержащий расположенный в корпусе наружный цилиндр, внутренний цилиндр, закрепленный на торсионе, который в свою очередь прикреплен к корпусу через механизм поворота 1,Недостатком данного вискозиметра является низкая точность при измерении жидкостей с тиксотропной структурой.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения вязкости жидкости, которое содержит три коаксиально расположенных цилиндра, первый цилиндр связан с измерительной системой, второй цилиндр выполНен с радиальными отверстиями в верхней части и связан с электроприводом, а третий является пробоотборником. При вращении второго цилиндра в коаксиальном зазоре создается осевой поток и под действием центробежных сил буровой раствор через радиальные отверстия выносится в пробоотборник, а из пробоотборника в коаксиальный зазор, т. е. начинается циркуляция, предотвращающаявыпадение тяжелых дисперсных частиц (утяжелителя) испытуемого бурового раствора.Этим самым уменьшается погрешность измерения реологических характеристик бурового раствора 2,Описанная выше ццркуляция бурового1 о раствора приводит к неравномерному разрушению тиксотроп ной структуры в коаксиальном зазоре между цилиндрами и пробоотборником, что приводит к погрешностямопределения реологических характеристик.Цель изобретения - повышение точности измерения реологических характеристикисследуемого раствора за счет создания условий для равномерного разрушения тиксотропной структуры жидкости.Указанная цель достигается тем, что в2 о ротационном вискозиметре, содержащемтри коаксиально расположенные цилиндра,первый из которых связан с измерительнойсистемой, второй выполнен с возможностьювращения и содержит радиальные отвер972328 4, который передает вращение второму цилиндиру 2. В коаксиальном зазоре 7 создается вертикальный поток жидкости через радиальные отверстия 3, выполненные в верхней части вращающегося второго цилиндра 2,что предотвращает оседанию дисперсныхчастиц (утяжелителя). При этом свежиепорции исследуемого раствора, поступающие из пробоотборника - третьего цилиндра 8 в коаксиальный зазор 7 между цилинд 10 рами 1 и 2 имеют идентичную степень разрушения тиксотропной структуры исследуемого раствора.В коаксиальном зазоре 7 жидкость деформируется, создавая крутящий момент нанеподвижном цилиндре 1, который закручи 15 вает компенсационную пружину 5 на определенный угол, фиксируемый шкалой 6.Зная угол поворота шкалы 6 при нескольких скоростях вращения второго цилиндра 2по известным зависимостям рассчитываютреологические показатели исследуемой жидкости.Применение предлагаемого ротационного вискозиметра с заданным соотношением зазора позволит уменьшить погрешность измерения реологических парамет 25 ров буровых растворов, что способствуетувеличению механической скорости буренияи снижению аварийных ситуаций,( г )2 1 ( Рв ) Формула изобретения 30 Ротационный вискозиметр, содержащийтри коаксиально расположенных цилиндра, первый из которых связан с измерительной системой, второй выполнен с возможностью 35 вращения и содержит радиальные отверстия в верхней части, причем второй цилиндр расположен между первым и третьим, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений жидкостей с тик= сотропной структурой, коаксиальные зазоры цилиндров выбраны, исходя из соотно- шения(г )г 1 ( Ры)г На чертеже изображена принципиальнпя схема устройства.Вискозиметр содержит два коаксиальных цилиндра, один из которых вращаю шийся, второй цилиндр 2 с радиальными отверстиями 3 в верхней части связан с элек тродвигателем 4, а другой неподвижный первый цилиндр 1 соединен с измерительной системой (компенсационной пружиной 5, шкалой 6). Оба цилиндра 1 и 2 с коаксиальным зазором 7 помешены в третий цилиндр 8, служащий пробоотборником исследуемой жидкости.Устройство работает следующим образом Третий цилиндр 8 заполняют исследуе мой жидкостью. Включают электродвигатель( г ) 1 (1 н)гкп стия в верхней части, причем второй цилиндр расположен между первым и третьим, коаксиальные зазоры цилиндров выбраны, исходя из соотношения где Р 11 ий-внутренний и наружный радиусывторого цилиндра;г -наружный радиус первого цилиндра;К-внутренний радиус третьего цилиндра,Необходимость такого соотношения вытекает из следующих соображений. Степеньразрушения тиксотропной структуры дисперсных систем в общем случае можно охарактеризовать затраченной энергией на деформирование. Затраченная энергия пропорциональна напряжению сдвига, скоростисдвига, времени деформирования. Следовательно для конкретной жидкости в процессе измерения на вискозиметре напряжение и время деформирования равны, а кинем атичес кой характеристикой процессадеформирования является скорость сдвига.Скорость сдвига для коаксиальных цилиндров можно выразить следующим образомдля пары измерительных цилиндровл,иг г 1где и - скорость вращенйя наружного цилиндра,об/мин.Для пары вращающийся цилиндр -пробоотборник.Х и15 1- - " Из условия идентичной скорости разрушения тиксотропной структуры Ун = уп вы. текает конструктивное соотношение где г - наружный радиаус первого цилиндра;Йий-внутренний и наружный радиусывторого цилиндра;Я -внутренний радиус третьего цилиндра.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР328375, кл, С 01 1 Ч 11/14, 1970.2. Патент США4077251,кл. С О 1 М 11/14, 1979 (прототип).Составитель В. Филатова Редактор Ю. Середа ,Техред И. Верес Корректор Заказ 8060/31 Тираж 887 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4