Способ градуировки вискозиметров

СООЗ СОВЕТСНИХФСНЭЛЮНксйаРЕСИН ЛИН 9) ( ) я) О 01.8 11/ ОБРЕТЕНИЯъсзам ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИВОЕ ЕтНИй И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗ Н АВТОРСЬКЗМЪ СВИДЕТО(71) Гомельский политехнический институт(56) 1, Вискозиметры ГСП. Общие технические требования. ГОСТ 13368-73.2, Белкин И.И., Виноградов Г.В.,Леонов А,И. Ротациониые приборы.И 1968, с, 185 (прототип). 54)(57) СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ВИСКОЗИИЕТРОВ со взаимно перемещающимися эмерительньии элементами, основанный на использовании образцовой зядкости, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения диапазона градуировки, образцовую жидкость помещают в сосуд с калиброванным отверстием, содерзащий кинематически связанный с подвжкньачизмерительиьи элементом градуируемого вискоэиметра подвю)жый элемент,изменяющий объем сосуде и выполненный в виде цилиндра с поршнем, изме"ряют расход мидкости, вытекающейиз сосуда через калиброванное отверстие, и по его значению находятзначение коэффициента вязкости,наносимое на шкалу.Изобретение относится к техникеизмерения вязких свойств материалови может использоваться при градуировке вискозиметров, предназначенных для исследования высоковяэких веществ.Известен способ градуировки вискозиметров, основанный на созданиигидравлического сопротивления образцовой жидкости. 10Согласно этому способу на градуируемом вискозиметре при режимах,соответствующих режимах нагруженияили деформирования вязких веществ,деформируют образцовую жидкость и 15по значению ее вязкости делают отметки на шкале вискозиметра 1 .Однако диапазон градуировкиограничен значениями вязкости образцовых жидкостей, аттестованных по стандартизованным методикам,Поэтому способ не может быть использован для градуировки вискозиметров, предназначенных для испытания жидкостей, вязкость которыхпре- И 5вышает вязкость образцовых жидкостей.ФИзвестен также способ градуировки вискоэиметров с взаимно перемещающимися измерительными элементами, основанный на использовании З 0образцовой жидкости. Согласно этомуспособу образцовую жидкость помещают в зазор между элементами идеформируют при установленных режимах. По известному значению вязкости З 5образцовой жидкости наносят отметки на шкалу вискозиметра. По этомуспособу осуществляют градуировку,например, ротационных вискозкчетров. В качестве образцовых жидкостей используют дистиллированную воду, касторовое масло, глицерин,трансФорматорное масло, анилин идругие жидкости, коэффициент динамической вязкости которых находится в диапазоне 0,01-10 Па с "2 Д .Недостатком известного способаявляется то, что гидравлическоесопротивление образцовых жидкостей,используемых лри градуировке, на 50несколько порядков ниже гидравлического сопротивления испытываемых спомощью этих приборов вязких веществ,поэтому не обеспечивается необходимая точность градуировки вискозимет" 35ров и, следовательно, точность измерений, Это ведет к значительньвпогрешностям при определении оптимальных технологических режимов,Расширение диапазона градуировкипутем применения образцовых жидкостей с более высокой вязкостью влечет за собой увеличение погрешностей, обусловленных нелинейной зависимостью между напряжением и ско"ростью деформации, а также пристенным скольжением как в образцовыхвискоэиметрах при аттестации жидкости, так и в градуируемом приборе,Цель изобретения - расширениедиапазона градуировки вискозиметров.указанная цель достигается тем,что при способе градуировки вискозиметров со взаимно перемещающимисяизмерительными элементами, основанном на использовании образцовойжидкости, последнюю помещают в сосуд с калиброванным отверстием, содержащий кинематически связанный сподвижным измерительным элементомградуируемого вискозиметра подвижный элемент, изменяющий объем сосуда, и выполненный в виде цилиндрас поршнем, измеряют расход ядщкости, вытекающей иэ сосуда черезкалиброванное отверстие, и по егозначению находят значение коэффициент вязкости, наносимое на шкалу,Согласно предложенному способу образцовую жидкость при градуировке деформируют не в самом градуируемом вискозиметре, а в эталонном вискоэиметре, кинематически связанном с градуируемым. Наличие кинематической связи, а также выполнение условий, наложенных на скорость деформации образцовой жидкости и предаточное отношение связи, обес" печивают получение на шкале прибора отметок, соответствующих значениям вязкости веществ, испытываемых на данном приборе, т,е. непосредственно в диапазоне измерений градуируемого вискозиметра. Тем самьв расширяется диапазон градуировки. Конструктивное йсполнение эталон ного вискозиметра и кинематической связи может быть различным. В частности, способ может быть осуществлен с помощью известных эталонных вискозиметров, имеющих взаимно перемещающиеся измерительные элементы (ротационных, сжимающих и т.п.), и известных схем кинематн157406 3 1ческой связи (рычагов, зубчатых,цепных и ременных передач и т.п.) .На фиг1 изображена конструкция устройства для градуировкиротационного вискоэиметра, вариант; на фиг.2 - то же, с плоскопараллельными плитами.Устройство содержит подвижныйизмерительный элемент 1 градуируемого визкозиметра, неподвижный измерительный элемент 2 градуируемоговискозиметра, сосуд 3 переменногообъема, подвижный элемент 4, изменяющий объем, выполненный в видепоршня, калиброванное отверстие 5в сосуде 3.П р и м е р 1, При градуировкеротационного вискозимера по предложенному способу гидравлическоесопротивление образцовой ющкости,эквивалентное гидравлическому сопротивлению испытываемого вязкоговещества, создают в эталонном ротационном вискоэнметре такого же типа,Момент гидравлического сопротивления в ротационном вискозиметретипа цилиндр-цилиндр при испытаниивязкого вещества равенВ 1 рн в-и - Г - ГрНгде Кн - радиус наружной поверхности(неподвижного измерительного элемента),К - радиус внутренней поверхности (подвижного измерительного элемента);- длина цилиндра;1 - динамический коэффициентвязкости испытываемоговещества,Ю - угловая скорость подвижногоэлемента.Момент гидравлического сопротивления образцовой жидкости в эталонном ротационном вискозиметре того же типа также находится по формуле (1), где параметры ,сд,Ф и 1 и К заменены на динамический коэффициент вязкости образцовой жидкостии на параметры эталонного вискоэйметра ю фьсоответственно.Между подвижиьви измерительными элемен тами градуируемого и эталонного вискоэиметров осуществляется кинематическая связь (например, с помощью ременной передачи) с передаточным отношением 10 15 20 ЗО 35 50 д = в , Тогда, приравнивая моменты -а гидравлического сопротивления, действующие на подвижные элементы, и сопротивления градуируемого и образцового вискозиметров (пренебрегая в первом приближении моментом трения в передаче, котсрый дает систематическую погрешность), получают следующую зависимость для коэффициента вязкости, воспроизводимого при градуировке:с к к р ма ю воС помощью выражения (2) подбирают параметры образцового вискозиметра (а, следовательно, и скорость деформации образцовой жидкости) и передаточное отношение . При этом момент гидравлического сопротивления, действующий на подвижный измерительный элемент градуируемого вискозиметра, равен моменту сопротивления испытываемого на нем вязкого вещества с коэффициентом вязкости г, На шкалу градуируемого вискозиметра наносят отметку, соответствующую коэффициенту вязкости г, в то время как коэффициент вязкости образцовой жидкости го, может быть на 1-2 порядка меньше г. Таким образом, расширяется диапазон градуировки вискознметра.В процессе градуировки жидкость вытесняется из сосуда. Режим истечения зависит от вязкости образцовой жидкости, размеров капилляра и задан" ных параметров работы вискозиметра (например, от частоты вращения подвижного элемента). Подбирая размеры капилляра, можно обеспечить такой режим истечения образцовой жидкости, при котором воспроизводится заданное значение коэффициента вязкости,Таким образом, применяя аттестованные жидкости с низкой вязкостью, можно производить градуировку вискоэимет" ров в области высоких значений вязкости.П р и и е р 2. Градуировка ротационного вискозиметра типа цилиндр- цилиндр (фиг.1).При вращении подвижного измерительного элемента градуируемого вискоэиметрг перемещается подвижный элемент 4, изменяющий объем.При этом в сосуде 3 создается дав1157406 1 1 = фо Г"-РЯ ВНИИПИ Заказ 3330/40 Тираж 897 Подписное филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная, 4 ление, и образцовая жидкость вытекает через калиброванное отверстие 5.Объемный расход жидкости через калиброванное отверстие 5 связан с перепадом давления формулой где 3, - коэффициент расхода, зависящий от вязкости образцовой жидкости и определяемый экспериментально,Я - площадь отверстия,Р - перепад давленияР - плдтность жидкости.При свободном истечении жидкости усилие, действующее иа рейку,разно где Р - давление на поршень (ЬР=Р),Я - площадь поршня.Момент сил гидравлического сопротивления вращению подвижного цилиндра равен где К - радиус делительной окружности зубчатого венца.Таким образом, согласно формулам (3) н (5) момент гидравлического сопротивления, воспринимаемый на валу подвижного измерительного элемента, зависит от размеров калиброванного отверстия, от площади поршня фона и от радиуса зубчатоговенцаВарьируя эти параметры, подбирают такие значения, что моментгидравлического сопротивления придеформировании образцовой жидкостиравен моменту гидравлического сопротивления испытываемого вязкого вещества. Деформируя жидкость при заданных установленных режимах, получают на шкале вискозиметра отметку,соответствующую заданной вязкостииспытываемого вещества.Значение коэффициента вязкости,воспроизводимое устройством, можетбыть найдено по экспериментальнопостроенной зависимости междумоментом сил сопротивления и объемным расходом жидкости.Применение предложенного спосоо ба градуировки позволяет провестипроцесс градуировки вискозиметрав диапазоне значений вязкости, на6 порядков превышающих значениевязкости образцовой жидкости, исоответственно повысить точность из.мерений, выполняемых с помощьювискоэиметра,Одновременно повышается производительность процесса аттестацииЗО вискоэиметра: при поэлементной поверке приборов, входящих в составвискоэиметра, на определение погреа.ности измерения затрачивается доб ч, тогда как по предложенномуспособу только 0,5 ч.