Капиллярный вискозиметр

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК ЯО 1420469 04 6 01 х ВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ГОСУДАРСПО ДЕЛ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ВИДЕТЕПЬСТ АВТОРСК(54) КАПИЛЛЯРНЫЙ ВИС (57) Изобретение относится к следования свойств жидкостей, к технике определения вязко рением давления, необходимого ния скорости истечения. Цель из расширение диапазона давлени таниях. В изобретении диамет может быть меньшим, чем днам что дает возможность снизить плунжеры. Создание высоких и ких давлений происходит за фициента усиления, зависяще ношения плошади плунжеров поршней гидроцилиндров. 3 ил. ут со спеи опытным ого центра ер(71) Физико-технический инстициальным конструкторским бюропроизводством Уральского научиАН СССР(56) Авторское свидетельство СС277389, кл. 6 01 )х 11/08, 196Патент США4539387,кл. С 01 Х 1 11/04, 1985. КОЗИМЕТР области исв частности сти с измедля создаобретения - й при испыр плунжеров етр поршня,усилия на сверхвысосчет коэфго от сооти плошадиИзобретение относится к технике исследования свойств жидкостей, в частности к технике определения вязкости с измерением давления, необходимого для создания скорости истечения.Цель изобретения - расширение диапазона давлений при испытаниях.На фиг. 1 показана схема вискозиметра; на фиг. 2 - измерительный блок вискозиметра; на фиг. 3 - барабан сменных капилляров.Вискозиметр (фиг. 1) содержит измерительный блок, выполненный в виде двух соосно расположенных контейнеров 1 и 2, между которыми находится капиллярное устройство 3. Последнее выполнено в виде поворотного барабана (фиг. 3) со сферическими торцами, взаимодействующими с контейнерами 1 и 2 по сферическим поверхностям, и имеющим капиллярные каналы 4, например шесть каналов с различным проходным сечением от 0,5 мм до 1,5 мм, расположеные ца одной окружности параллельно оси вращения барабана. По оси вращения барабана выполнен канал, снабженный обратным клапаном 5 для перепуска жидкости. В контейнерах 1 и 2 (фиг. 2) выполнены цилиндрические рабочие полости а и б, в которые установлены плунжеры 6 и 7, взаимодействующие с поршнями 8 и 9 гидро- цилиндров О и 11. Контейнеры 1 и 2 снабжены нагревателями 2 и 13.На контейнеры 1 и 2 установлены силовые элементы, состоягцие из корпусов 14 и 15 и наборов взаимодействующих между собой клиновых колец 16, 17 и 18, 19, причем материал колец 16 и 19 имеет больший коэффициент линейного расширения, чем материал колец 17 и 8. Корпуса 14 и 15 силовых элементов жестко соединены между собой шпильками 20, а между торцами контейнеров 1 и 2 установлен упругий элемент в виде пружин 21,Полости а и б контейнеров 1 и 2 с помощью магистральных трубопроводов через гидровентили 22 и 23, управляемые автоматическими клапанами 24 и 25 (фиг. 1), и клапан 26 соединены с насосом 27 низкого давления и емкостью 28 исследуемой жидкости. Полости в и г гидроцилпндров 10 и1 (фиг. 2) с помощью трубопроводов через автоматические клапаны 29, 30 и 31, 32 сообщаются с насосом 33 высокого давления и сливцым баком 34. Поршни 8 и 9 гидроцилиндров 10 и 11 связаны с датчиками 35 и 36, а полости а и б контейнерови 2 соединены с датчиками 37 и 38 давления. Измерительный блок вискозиметра оснащен системой контроля температуры, которая наряду с датчиками 35 и 36 скорости и датчиками 37 и 38 давления автоматическими клапанами 24, 25, 29 - 32 и клапана 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ми 27 и 33 связана с электронным блоком управления и обработки результатов.Вискозиметр работает следующим образом.В исходном положении все клапаны открыты и капиллярное устройство 3 установлено таким образом, что один из капилляров 4 соединяет полости а и б контейнеров 1 и 2, Для подготовки вискозиметра к проведению измерений параметров исследуемой жидкости включают насос 27 низкого давления, при этом исследуемая жидкость поступает из емкости 28 в магистраль низкого давления и заполняет полости а и б и капилляр 4. После этого управляющий клапан 26 закрывают и плунжеры 6 и 7 с поршнями 8 и 9 гидро- цилиндров 10 и 11 под воздействием давления исследуемой жидкосги расходятся в крайние положения, по достижении которых выключают насос 27 низкого давления. Далее закрывают клапан 30 и включают насос 33 высокого давления. При этом рабочая жидкость подается из сливного бака 34 в полость в и поршень 8 гидро- цилиндра с плунжером 6 под давлением рабочей жидкости движется к капиллярному устройству 3, По достижении им конечного положения открывают клапан 30. С помощью управляющих клапанов 24 и 25 закрывают гидровецтили 22 и 23, насос 33 высокого давления отключают. Включают электронный блок управления и обработки результатов, систему термостатировация контейнеров 1 и 2, управляющую нагревателями 12 и 13, и после ее прогрева вискозиметр готов к проведению измерения параметров исследуемой жидкости. Дальнейшая работа вискозиметря проходит в автоматическом режиме, управление клапанами и обработка результатов проводятся с помощью электронного блока управления и обработки результатов. По сигналу с электронного олока закрываются клапаны 31 и 29 и включается насос 33 высокого давления. Рабочая жидкость давит на поршень 9 гидроцилицдра 11, который перемещает плунжер 7 по направлению к капиллярному устройству 3, при этом исследуемая жидкость перекачивается из полости б контейнсра 2 в полость а контейнера причем давление исследуемой жидкости в полости б во столько раз больше давления рабочей жидкости в полости г во сколько раз площадь поршня 9 гидроцилиндра 11 больше площади плунжера 7. Например, при диаметрах плунжера 25 мм и поршня 985 мм давление создаваемое плунжером 7, в 11,5 разя больше, чем давление в полости г гидроцилиндра 1. Перепад давлений на концах капилляра измеряется датчиками 37 и 38 давления, скорость движения поршней 8 и 9 гидро- цилиндров 10 и 11 регистрируется датчиками 35 и 36 скорости. Сигналы с датчиков 35 - 38 поступают в электронный блок управления и обработки результатов, где происходит обработка поступающей информации.При работе вискозиметра в режиме истечения с противодавлением или при измерении сжимаемости жидкости клапан 30 работает в дросселирующем режиме.Для повторения цикла измерения поршни 8 и 9 гидроцилиндров 1 О и 11 с помощью клапанов 29 - 32 и насоса ЗЗ вы 10 сокого давления возвращают в исходное положение, при этом исследуемая жидкость перекачивается через центральный канал капиллярного устройства 3, открывая обратный клапан 5. После этого цикл изме-,15 рения повторяют.Для смены капилляра 4 включают нагреватель 2. В процессе нагрева наружные клиновые кольца 16 расширяются в большей степени, чем внутренние кольца 17, так как коэффициент линейного расширения 20 наружных клиновых колец 16 больше, чем у внутренних, и шайбы каждого набора расположены с зазором, поэтому под воздействием пружин 21 контейнеры 1 и 2 разводятся на величину, необходимую для поворота капиллярного устройства 3. Например, при выполнении наружных клиновых колец 16 из бронзы (коэффициент линейного расширения а=-19 10. - , ), а внутренних колец из сплава ЗОНКД коэффициент линейного расширения а=За х 10 ,-) при диаметре шайб 220 мм, количестве 5 штук в каждом наборе, угле клина ЗОи нагреве 200 С перемещение теплового силового элемента составляет 2 мм. Капиллярное устройство поворачивают, и устанавливается новый капилляр. Далее нагреватель2 выключают и кольца 16 и 17 восстанавливают свои размеры. Тепловой силовой элемент, увеличиваясь через систему упорный фланец контейнера 1 - корпус 14 - шпильки 20 - корпус 15 - клиновые кольца 18 и 9 - упорный фланец контейнера 2, создает герметизирующее 4усилие на сферических поверхностях капиллярного устройства 3. При сечении профиля клинового кольца 115 мм- каждое усилие, развиваемое тепловым силовым элементом при указанных параметрах остальных, составляет 30 т, чего при диаметре поворотного барабана 30 мм, радиусе сферических поверхностей 50 мм, материалах уплотняемых поверхностей сталь ШХ 15 - сталь 45 ХН 2 ФА вполне достаточно для надежной герметизации капиллярного устройства 3. При измерении параметров жидкостей при различных температурах герметизирующее усилие остается постоянным благодаря тому, что при прогреве измерительного блока в режиме термостатирования тепловой силовой элемент с кольцами 18 и 19 увеличивает свои размеры, а тепловой силовой элемент с кольцами 16 и 17 уменьшает их на одну и ту же величину. Усилие, развиваемое тепловыми силовыми элементами, позволяет исследовать свойства жидкостей при давлениях до 5 кбар. Формула изобретенияКапиллярный вискозиметр, содержащий напорный элемент, капиллярное устройство с несколькими капиллярами разного диаметра, равномерно расположенными по окружности вдоль оси кап иллярного устройства, системы термостатирования и автоматического измерения параметров вязкости, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона давлений при испытаниях, напорный элемент выполнен в виде двух соосно расположенных гидроцилиндров, поршни которых взаимодействуют с плунжерами контейнеров, на которые установлены гидроцилиндрь 1, а между контейнерами установлено капиллярное устройство, выполненное в виде поворотного барабана, один из капиллярных каналов которого селективно соединяет плунжерные полости контейнеров.ь В. Верес Р по делаушская иятие, г Редактор Л. Огар За каз 4322/47 ВНИИПИ Государс 113035 Производственно.пСоставите Техред И.Тираж 84( нного комитета ССС Москва, Ж - 35, Р играфическое прели анкинКорректор В. БутягаПодписноем изобретений и открытийнаб., д. 45ужгород, ул. Проектная, 4