Способ измерения реологических свойств жидкостей

СОВХОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 51)4 С 1/14 НОМИТЕТ СССРЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ГОСУДАРСТВЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗОБ РЕТЕНИ 21) 4105814/24-2522) 30.07,8646) 23.04,88. Бюл. Кд75) А.А. Азимов и А.53) 532. 137(088,8)56) Крутоголов В.Д.,отационные вискоэимеиностроение, 1984, сАвторское свидетел410906, кл. С 01 И исо М.В.МаКулакры.12ство1/14,ССР1974.(54) СПО СВОЙСТВ (57) Изо бам изме раметров кости и ротора с Цель - с трат и п Б ИЗМЕРЕ 11 ИЯЖИДКОСТЕЙ етение отно ОЛОГИЧЕСКИХ ится к спосоимических панапример вязащение полого ения изик дких средльзующим ой исслед кращен идкостью ратурных сти изме аапп ьппение то ния ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,ЯО 1390533 д 1 за счет получения информации в видевременного интервала. Полый роторзаполняют исследуемой жидкостью иравномерно вращают его с заданнойугловой скоростью. После формирования поверхности жидкости в виде параболоида вращения ротор резко останавливают и измеряют время достижения свободной поверхностью заданногоуровня. Преобразование время - искомый параметр производят с помощьювычислительного устройства по эмпирической формуле. В результате повышается точность измерения, так какисключается необходимость измерениятаких величин, как скорость вращающегося потока, уровень свободной поверхности и т.п, Возможно также ис-.:следование динамики процессов полимеустения и других, 4 иИзобретение относится к областианализа состава и свойств материаловв вязкотекучем состоянии и может бытьиспользовано для контроля реологичес 5 ких параметров жидкостей в химической промышленности, например, при производстве полимербетоццых строительных материалов.Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат и повышение точности измереня за счет получения информации в виде временногоинтервала.Поставленная цель достигается 15 тем, что согласно способу измерения вязкости, заключающемуся в формировации свободной поверхности помещенной в полом роторе жидкости в виде параболоида вращения путем принудительного 2 О равномерного вращения упомянутого ротора и измерении гидродинамического параметра, скачкообразно останавливают ротор, а об измеряемом параметре судят по интервалу времени достижения свободной поверхности жидкости по крайней мере двух заданных уровней.Такая организация процесса измерения позволяет исключить технически сложную задачу преобразования скорости вращающегося потока в выходной сигнал, вследствие чего упрощается аппаратурная реализация измерения и, кроме того, исключается погрешность, позникающая при преобразовании ско 35 рость - вязкость из-за нарушениягидродинамической структуры потока за счет введения в него датчика скорости потока.40Принципиальное отличие предлагаемой измерительной операции от известной заключается в том, что измерение проводится не в установившемся режи ме равномерного вращения ротора с жидкостью, а после остановки ротора, т.е, в процессе последующего постепенного торможения жидкости.Следствием процесса торможения жидкости является выравнивание ее свободной поверхности. Так как процесс торможения определяется физико- химическими свойствами жидкости (вязкость, плотность, растекаемость, концентрация), информативным гидродинамическим параметром при этом служит интервал времени, соответствующий прохождению свободной поверхностьювысота ротора,расстояние от вершины параболоида (фиг, 1, точка А)до дна ротора;угловая скорость ргвцомерцого вращения ротора с жидвнутренний радиус ротора,ускорение свободного падения На фиг. 2 приведены зависимости положения точки А от времени для двух различных жидкостей К и М, Из выражения (1) следует, что положение точки А во время равномерного вращения не зависит от физико-химцческих нескочьких, например двух, заданных уровней.На фиг. 1 схематически изображено устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг. 2 - графики, поясняющие работу устройства; на фиг. 3 и 4 - полученные экспериментальные зависимости.устройство для реализации предлагаемого способа включает в себя полый ротор 1, жестко закрепленный на валу асинхронного электродвигателя 2. Последний через управляемый переключатель 3 подключается либо к питающему генератору 4, либо к источнику 5 постоянного тока. Датчик 6 контакта с поверхностью жидкости подключается к одному из входов измерителя 7 интервалов времени. Второй вход измерителя 7 интервалов времени подключен к блоку 8 управления, Выход измерителя 7 интервалов времени подключается к вычислительному устройству 9.Способ осуществляют следующим образом.Исследуемой жидкостью заполняют всю полость ротора 1, затем блок 8 управления переводит переключатель 3 в состояние, при котором обмотки электродвигателя 2 подключены к питающему генератору 4. Электродвигатель 2 приводит во вращение с угловой скоростью ь) ротор 1 вместе с исследуемой жидкостью. Через некоторое время все частицы исследуемой жидкости приобретают угловую скорость , а ее свободная поверхность принимает форму параболоида вращения, вцд которого описывается выражениемсвойств исследуемой среды и определяется геометрией ротора и значением угловой скорости ш . Следовательно, первым отсчетным уровнем, задацным для любой жидкости, в описываемом устройстве может служить значение Н.На фиг. 2 положению точки А во время установившегося равномерного вращения соответствует участок а-В.В момент времениблок 8 управОления вырабатывает старт-импульс для измерителя 7 интервалов времени и переводит переключатель 3 в положе 15 ние, при котором обмотки электродвигателя 2 подключены к источнику 5 постоянного тока, вследствие чего происходит практически мгновенная остановка ротора 1 (на фиг. 2, точка В). В виду этого прилегающий к стенке ротора элементарный слой жидкости останавливается одновременно с ротором, после чего действие сил вязкого трения приводит к постепенному торможению остальных слоев жидкости последовательно в направлении к оси вращения. Точка А при этом движется по кривой В-д (для жидкости К) или Б-й (для жидкости ПЮ .Точка А при этом постепенно поднимается и в момент полной остановки жидкости достигает высоты Н .Так как процесс торможения слоев жидкости определяется ее физико-химическими свойствами (вязкостью, плотностью, растекаемостью, концентрацией и т.д.), графики движения точки А будут различны для двух жидкостей с различающимися физико-химическими параметрами.Следовательно, датчик Ь контакта с поверхностью жидкости, помещенный на высоте Н , сработает в момент вреУ45 мени 1, при торможении жидкости К и в момент времени г при исследова 7нии жидкости ПМ. В момент срабатывания датчика б контакта с поверхностью жидкости с его выхода на вход измерителя 7 интервалов времени поступает стоп-импульс, после чего вычислительное устройство 9 производит преобразованиегде р - искомый реологический паРаметр жидкости,момент остановки ротора; момент срабатывания дагчика6 коцтакта с поверхностьюжидкости.Испытания описанного устройства проводят с водными Паств рами глицерина различной концентрации. Полученные зависимости продолжительности измерительного интервала от вязкости и концентрации водноглицеринового раствора при 25 С приведены на фиг. 3,Преобразование измерительного интервала в значение коэффициента вязкого трения производят с помощью вычислительного устройства, выполненного на базе программируемого микрокалькулятора "Электроника ИК-бй", Измерительный интервал заполняется опорной частотой от тактового генератора с кварцевым резонатором, а полученное число импульсов в параллельном двоичном ходе поступает на соответствующий вход микрокалькулятора.Использование предлагаемого способа измерения рео.гогических свойствжидкостей по сравнению с известным обеспечивает формирование выходного сигнала с помощью технических средств, це нарушающих гидродинамическую структуру исследуемой жидкости в процессе измерительного преобразования, получение информации об измеряемом параметре в виде интервала времени, что существенно упрощает обработку полученной информации при создании автоматизированных контрольно-измерительных комплексов с использованием современных средств цифровой вычислительной техники, простоту осуществления полной автоматизации измерительного процесса путем введения системы клапанов цапуска исследуемой среды и растворителя, а также дополнительного режима самоочистки прц ускоренном вращении ротора и, кроме того, воэможность получения инФормации о динамике процессов полимеризагии, загустения и т.п. вязких средств при перемешивании во вращающемся роторе,формула изобретенияСпособ измерения реологическихсвойств жидкостей, заключающийся вформировании свободной поверхностипомещенной в полом роторе жидкостив виде параболоида вращения путемпринудительцого равномерного вращения1390533 8,с фиа, Я упомянутого ротора и измерении динамического параметра, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью сокращения аппаратурных затрат и повышения точности измерения за счет прлучения инФормации в виде временногЬ интервала, скачкообразно останавливают ротор, а об измеряемом параметресудят по интервалу времени достижения свободной поверхностью жидкостипо крайней мере двух заданных уровней.1390533 З,О г,о 3,5 7) /Г С Фиг. ФСоставитель В.КрутинТехрел М.Ходанич дактор С,Пекарь Корректор В.сутяга Заказ 1760/4 Тираж 847 одписное ВНИИЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 роиэводственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул, Проектная, 4