Вискозиметр

(51)4 С 7ъз ГОСУД ДРСТНЕПО ДЕЛАМ И НОМИТЕТ СССТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН лщу4 л; Вюл. У 3 аучно-и креплен ледователь- скважин 8 видетельство СССР 01 И 11/10, 1983, идетельство СССР01 И 11/10, 1983 мешены на севым каналом, ра инительном стержн хему, о т л и ч а и изм ю щ и й ния точ ительн тем сти измес целью повьпп ения вязкости, ра ень выполнены пол е те из н о и стер- магнитноотлио высотажидкости в о внутрен го матерустановл ностью п нижней ч ти утяжелител кот АВТОРСКОМУ СВИДЕ(71) Всесоюзныйский институт ии буровым раств(54)(57) 1. ВИСКОЗИМЕТР, содержащийемкость для испытуемой жидкости,рабочее тело в виде шара со сквозн а, при этом рабочее тел на стержне с возможМещения и заполнено в ром помещен постоянный магнит, астержень заполнен ферромагнитнойжидкостью и электропроводной коммутирующей жидкостью с плотностью,большей плотности ферромагнитнойжидкости, в верхней и нижней частяхего расположены контактные группы,соединенные с измерительной схемой,причем стержень закреплен в центреднища емкости для испытуемой жидкости. 2. Вискозиметр по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что первая контактная группа установлена в стержне на глубине, равной десяти диаметрам рабочего тела от уровня испытуемой жидкости в емкости.3. Вискозиметр по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что стержень в нижней своей части, равной диаметру рабочего тела, выполнен сплошным. 4. Вискозиметр по п.ч а ю щ и й с я тем чтстолбика коммутирующейполости стержня равна егнему диаметру.1 11791Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь. зовано для измерения вяэкостных свойств жидкости, в частности для определения вязкости буровых раст воров. 10 Целью изобретения является повышение точности измерения вязкостижидкостей,На фиг. 1 показан визкозиметр,общий вид; на фиг, 2 - рабочее тело;на фиг. 3 - вискозиметр в рабочемсостоянии, общий вид,Вискозиметр состоит из емкости 1цилиндрической формы с наклоннымднищем 2, стержня 3 иэ немагнитногоматериала с запаянным нижним концом 4и заглушкой 5 сверху, закрепленноговертикально в центре основания емкости .1. В емкость 1 помещена исследуемая жидкость 6. В стержне 3 нарасстоянии Н установлены верхняя 7и нижняя 8 .контактные группы, связанные соединительными проводами 9с измерительной системой, в частностис таймером 10. Стержень 3 заполненферромагнитной жидкостью 11, в которую помещена коммутирующая жидкость2 с электропроводными свойствами и30плотностью больше плотности ферромагнитной жидкости 11, например капляртути, а на стержень 3 свободно насажена и перемещается без трения рабочее тело 13.Рабочее тело 13 (фиг, 2) выполненоЗ 5полым шарообразным со сквозным осевымканалом 14 по диаметру. В нижней своей части полость рабочего тела 13вокруг цилиндрического канала 14 заполнена сыпучим утяжелителем 15 (нап-римерсвинцовой дробью)," которыйпокрыт слоем клеящего вещества 1 б длясоздания фиксированного положения утяжелителя 15. Над утяжелителем 15внутри рабочего тела 13 неподвижно "5размещен постоянный магнит 17. Длявозврата рабочего тела 13 в исходноесостояние используется вилка-захват18, Сливной кран 19 исследуемой жидкости 18 установлен в нижней точке 50наклонного днища 2 емкости 1.Вискозиметр работает следующимобразом.На днище. 2 пустой емкости 1(фиг. 3) расположено рабочее тело 13,55свободно насаженное на нижний конусстержня 3. При этом коммутирующаяжидкость 12 (капля ртути) находится 52 2на дне запаянного нижнего конца 4 стержня 3 благодаря тому, что плотность ртути больше, чем плотность ферромагнитной жидкости 11. Место эапайки нижнего конца 4 стержня 3 находится на высоте от днища 2, равной диаметру рабочего тела 13, что обеспечивает надежную и устойчивую работу вискоэиметра и не позволяет капле ртути 12 проскочить полосу максимального магнитного поля, а также устраняет сложные операции подъема проскочившей или оброненной капли ртути, например, при смене одного рабочего тела на другое или при его профилактике. Ферромагнитная жидкость 11 заполняет всю остальную полость стержня 3 до заглушки, кото. рая герметично закрывает полость сверху, Исследуемая жидкость б заливается сверху в емкость 1. С помощьювилки-захвата 18 рабочее тело 13 поднимают на поверхность исследуемой жидкости б. Таймер 10 устанавливают на нулевое значение. После того, как рабочее тело 13 опускается в исследуемую жидкость 6 и начинает свое свободное движение вдоль вертикального стержня 3, нанего начинают действовать сила тяжестиш 8 Чр) р " Яй выталкивающая силаР 1 1 гт а" асила выбуренного трения (по закону Стокса)Р,=бг где 7объем рабочего тела;,Р , - плотность рабочегоРтока и исследуемойжидкости соответственно;8 - ускорение свободногопадения;- динамическая вязкость;г - радиус рабочего тела;7 скорость падения рабочего тела в жидкости.Силы Р и Р постоянны, а Г увеличивается по мере увеличения скорости ч, Наступает момент равенства сил, .действующих на шарик Р = Р +Р, и рабочее тело двигается равномерно фсо скоростью с, в соответствии с первым законом Ньютона., Скорость равномерного движения рабочего тела 13 невелика, ее можно определить с помощью таймера О, измеряющего3 11791время прохождения рабочим телом 13определенного строго фиксированногорасСтояния 8 между верхней и нижнейконтактными группами 7 и 8. Контактные группы 7 и 8 установлены встержне 3, заполненном ферромагнитной жидкостью 11, Б ферромагнитнуюжидкость 11 помещена капля ртути 12,которая осуществляет коммутирующеедействие, обусловленное свойством 1 Опроводника, при равномерном движениирабочего тела 13 по стержню 3. Рабочее тело 13 благодаря утяжелителю15 (свинцовой дроби, скрепленнойклеящим веществом 16) и постоянному 15магниту 17, размещенных в нижнейчасти полости рабочего тела 13,имеет смещенный книзу центр тяжести.Это обеспечивает устойчивое строговертикальное положение рабочего тела 2013 при движении по стержню 3 и полное отсутствие механического трения.Капля ртути 12 в ферромагнитнойжидкости 11 полностью отслеживаетперемещение рабочего тела 13 благодаря тому, что ферромагнитная.жидкость 11 меняет свои реологическиесвойства при действии на нее магнитного поляР30При внесении ферромагнитной жидкости 11 в магнитное поле значение эффективного удельного веса ферромагнитной жидкости 11 увеличивается тем больше, чем сильнее магнитное поле, в которое помещена жидкость. Ферромагнитная жидкость 11 с любым телом в ней, помещенная в магнитное поле, также изменяет свой эффективный удельный вес. При условии равенства эффективного удельного веса ферромагнитной жидкости 11 и удельного веса тела, находящегося в ней, происходит всплытие тела - оно "проклеивается". Если значение эффективного удельного веса ферромагнитной жидкости 11 превысит значение удельного весапомещенного в нее тела, то это тело. всплывает и находится над зоной ферромагнитной жидкости 11 с измененными реологическими свойствами.Условия плавания капли ртути 12 в Ферромагнитнои жидкости 11 зависят от внутреннего диаметра стержня 3 и силы магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом 17: чем больше внутренний диаметр стержня 3, тем больший объем необходим 52 4коммутирующей жидкости 12 для надежного замыкания контактов 7 и 8 и тем сильнее должно быть действие магнитного поля, удерживающее возросшую массу коммутирующей жидкости 12 в плавающем состоянии.Условия плавления капли ртути 2 в предлагаемом вискозиметре над зоной ферромагнитной жидкости 11 с повышенным эффективным удельным весом создаются магнитным полем пос" тоянного магнита 17, который размещен в полости рабочего тела 13. Поэтому удерживая каплю ртути 12 во взвешенном состоянии, рабочее тело 13 при своем движении вдоль стержня 3 в исследуемой жидкости 6 "перемещает" магнитное поле, а следуя за магнитным полем, капля ртути 12 замыкает верхнюю контактную группу 7, Верх-. няя контактная группа 7 расположена в стержне 3 на расстоянии от поверхности исследуемой жидкости 6, равном не менее чем десяти диаметрам рабочего тела 13, что обеспечивает получение уже в этой точке скорости равномерного движения рабочего тела 13, тем самым увеличивается точность измерения вязкости исследуемой жидкости 6,Верхняя контактная группа 7 изолированными проводами, проложенными в стержне 3, соединена с таймером 10, При замыкании контактов 7 таймер 10 включается и начинает отсчитывать время движения рабочего тела 13 в исследуемой жидкости 6 до нижней контактной группы 8. Достигнув нижней контактной группы 8, рабочее тело 13 с помощью капли ртути 12 коммутирует его контакты, При этом происходит остановка таймера 10. Прохождение рабочим телом 13 строго определенного. расстояния Н между контактными группами 7 и 8:зафиксирован: - ное (по таймеру 10) время позволяет определить скорость движения рабочего тела и тем самым определить величину динамической вязкости исследуемой жидкости 6.Контактные группы 7 и 8 представляют собой закрепленные в стержне 3концы проводников без изоляции, причем оба проводника контактных групп расположены горизонтально, что обеспечивает их устойчивое замыкание.Для обеспечения слива исследуемойжидкости 6 емкость 1 выполнена с наклонным днищем 2 и сливным краном 19.1179152 полного заполнения коммутирующейжидкостью 12 сечения стержня 3 итем самым надежное замыкание контак"тов 7 и 8. Составитель В, ВощанкинТехред М.Пароцай Корректо Редактор т учар ираж 897 аказ Подписное ВНИИПИ ГосудаРст по делам изобр13035 Москва Ж 3 ногоений Рауш Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектн Высота заполнения коммутирующей жидкостью 12 полости стержня 3 выбирается не менее его внутреннего диаметра. Это обеспечивает условие комитета СССР открытийкая наб., д,