Способ контроля реологических характеристик суспензий

,80171 1)з С 01 В 11/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН акие харак являютсяк предель е сдвига 2 п . Цель и ехнологичес ие точности ределяющиристики,напряжен ми ка ое динамичи пластичеобретения ское ая ческийзеВ. Ники вязкостьширениеи повыше расих воэможн измерений,стек Иско путем иэмереодности исеменном токеличины преходятся ктропро мы на пекГц. В СССР1987СР еского напряжения вязкости прити находятся по440, 1 М - 16,2 р2,605 рМ - величинадности; ро материала. еско тиос(57) Изобрения и контрсвойств дисти эмалевых ОНТРОЛЯ РЕОЛОГИЧ СУСПЕНЗИЙ г опрледов е касается ифизико-химичных систем,керов, для к е ски л е емо астносорых оп з и своис ти эм точки косте ляютс ристи вязк н а пекГц н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельствоУ 1346994, кл. С 01 И 27/02,Авторское свидетельство СУ 1188586, кл. С 01 М 11/00,бретение относится к исследоваконтролю физико-химических в дисперсных систем, в частносф алевых шликеров, для которых с зрения технологических потребпроизводства определяющими яв.такие реологические характеи, как предельное динамическое жение сдвига с, и пластическаял ость пЦель изобретения - расширени огических возможностей и повьточности измерений реологи актеристик суспензий.Измерение удельной электропр ти неорганических суспенэий енном токе частотой 0,8 - 5,0 мые параметры нния удельной элследуемой систечастотой 0,8-5,дельного динамисдвига и пластификсированной пллформулам: ( 0+ 264 хр+ 17,5 Х- 8,17 р + 6,425удельной электрплотность исслед при фиксированной плотности практически полностью устраняет поляризацию электродов кондуктометрической ячейки, приводящую к ошибкам в измерении электропроводности высококонцентрированных пластично-вязких систем с концентрацией твердой фазы выше 50% и с большим содержанием электролита (выше 2,3%), позволяет применить электроды не из платины; исключает электрофоретическое осаждение на положительном электроде кондуктометрической ячейки (аноде) твердых компонентов измеряемых систем и тем самым позволяет точно исследовать структурно-механические свойства таких высококонцентрированных пластично-вязкихсистем, как эмалевые шликеры, цементные шламы, керамические массы, глазурные суспензии и др.Все это расширяет технологические5возможности средств контроля реологических свойств эмалевых шликеров, находящихся в динамике при движении потрубопроводу или в процессе окунаниярабочего органа машины с изделием вванну со шликером. Процесс измеренияосуществляют при любом динамическомсостоянии пластично-вязкой системы вотличие от известных ротационных икондуктометрических методов, для которых измерения производят либо вравновесном (установившемся) режимесистемы, либо в процессе восстановления ее структуры. Осуществить интегральный контроль реологических свойств 0эмалевых шликеров, можно например,просто в объеме рабочей ванны. Конструкция, реализующая предлагаемыйспособ, проста, датчик представляетсобой лишь два электрода, встраиваемых в трубопровод или технологическуюванну,На чертеже представлена схема осу/ществления предлагаемого способа спомощью двух электродов кондуктометрического датчика, помещенных в трубопровод с непрерывно циркулирующей исследуемой пластично-вязкой системой.Электроды 1 кондуктометрическогодатчика 2 располагают в трубопроводе3, в котором непрерывно циркулирует35пластично-вязкая система 4, приводимая в движение с помощью насоса 5,откачивающего через отсасывающий патрубок 6 систему 4 из ванны 7 и подающего ее в ванну через нагнетательныйпатрубок 8 для перемешивания. Плотность р технологической пластичновязкой системы 4 - эмалевого шликеразадают конкретно для каждого вида изделия 9, закрепляемого в захвате 10машины-автомата 11.Электрический сигнал с электродов1 подают на кондуктометрический датчик 2 и считывают величину удельнойэлектропроводности на индикаторе кон50дуктомера. По зафиксированным значениям удельной электропроводности Ми плотноср ) рассчитывают величиныпредельного динамического напряжения сдвига гб и ПАастической вязкости 7 иДля случаев, когда в течение, наприйер, рабочей смены в технологическом процессе (при нанесении эмалевогошликера) используют одно н то же изделие (например, кастрюлю ф 200 мм), плотность системы (шликера) поддерживают постоянной, а шкалу кондуктометра градуируют в единицах, соответствующих предельному динамическому напряжению сдвига. Тогда величина электрического сигнала соответствует конкретной величине данного реологичес,кого параметра, а отклонения от нее соответствуют колебаниям структурно- механических свойств системы по данному параметру, Таким образом, предлагаемый способ позволяет при фиксированном значении плотности измерятьвеличину предельного динамическогонапряжения сдвига лишь по электрическому сигналу при соответствующей градуировке шкалы кондуктометра и не производить расчет параметра по формуле.В отличие от ротационных способов, реализуемых в ротационных вискозиметрах, предлагаемый способ конструктивно реализуется в датчике, представляющем собой лишь два электродавстраиваемых в трубопровод или техно-логическую ванну.Для установления взаимосвязи реологических свойств силикатных суспензий с их электропроводностью проведены эксперименты в широком диапазоне рабочих плотностей, суть которых заключается в следующем. Готовят силикатные суспензии, например эмалевыешликеры, состоящие в основном из технологического стекла, глина и воды, Плотность их изменяется от 1,60 до 1,75 г/см, что соответствует диапазону рабочих плотностей для данного класса суспензий. Определяют электропроводность суспензий при даннойплотности и их реологические характеристики с помощью ротационного вискозиметра "Теотест". Затем в суспензиюс определенной плотностью вводят электролит и проводят соответствующие измерения электропроводности иреологических характеристик. Концентрацию вводимого электролита меняют от 0,1 до 1,0 г на 100 г эмалевого стекла. По полученным результатам строят семейство кривых в координатах Ф - электропроводность М для каждого из значений плотности р что дает возможность получить математическую модель, доказывающую связьудельной электропроводности суспензий с ик реологи:ескиии характеристиками и плотностью.Ф)Таким образом, выполнив по предла гаемому способу замер лишь удельной электропроводности М при Фиксированном значении плотности р ., можно с достаточной степенью то:ности быстро осуществить контроль структурно-меха" 1 О нических свойств эмалевых шликеров с целью их последующей коррекции. При необходимости получения значений структурно-механических свойств эмалевых шликеров в данный моиент време ни в виде реологических параметровь ид их величины с погрешностью, не превышающей 57, могут быть быстро определены с помощью математической модели путем подстановки в нее конй кретннх значений Ж иП р и и е р 1. С целью получения сравнительных данных о времени, необходимом для измерения реологических параметров силикатных суспензий по предлагаемому способу в сравнении с известным точным и оперативным способом, основанным на ротационной вискозиметрии, прЬведены испытания различных силикатных суспензий, в частности 30 эмалевых шликеров, глаэурных суспензий. Каядый тип жидкости исследуют дважды. Вначале исследование проводят предлагаемым способом. Для э 1 ого че- рез электроды 1 кондуктометра 2помещенные в трубопровод 3 технологической ванны 7, последовательно про" гоняют насосом 5 исследуемые системы 4 с заранее измеренной плотностью р и сразу же снимают значения удельной 40 электропроводности Ж . Измерение электропроводности проводят на пере-. менном токе частотой 1 кГц. В качест-. ве электродов используют плаТину. Площадь электрода составляет 1 смЯ, а расстояние между ними равно 1 см. Температуру суспензий поддерживают постоянной и она составляет 20 С. В качестве измерительного прибора ис пользуют мост переменного тока. По 50 полученным данным с помощью зависимостей определяют 2 и. Затем каждую систему исследуют на устройстве, реализующем известный способ, и находят со ия по предлагаемому способу.П р и м .е р 2, Проводят испытания грунтового эмалевого шликера, фиолетового покровного эмалевого шликера, коричневой глазурной массы. Каядый тип жидкости исследуют дважды, Вначале исследование осуществляют предлагаемым способом. Для этого в ванну 7 с исследуемой системой 4 опускают электроды 1 кондуктометра 2, с помощью которого измеряют значения удельной электропроводности С . Измерение последней проводят на переменном токе частотой 0,8 кГц. Площадь платиновых электродов составляет 1 см, расстояние между электродами - 1,5 си, температура суспензий - 20+оФ 0,5 С. В качестве измерительного прибора используют мост переменного тока. По полученным данныи, измерив предварительно плотности исследуемых систем, с помощью зависимостей определяют со и. Затем каждую систелйу исследуют на устройстве, реализующеи известный способ, и находят са ипо предлагаемому способу.П р и и е р 3. Проведены испыта-ния белого титанового эмалевого шликера, грунтового эмалевого шликера, белой глазурной иассы. Каждую пластично-вязкую систему исследуют дважды. Вначале исследование проводят предлагаемым способом. Для этого через электроды 1 кондуктометра 2, помещенные в трубопровод 3 технологической ванны 7, последовательно прогоняют насосом 5 исследуемые системы 4 с заранее измеренной плотностью Э и сразу же снимают значения удельной электропроводности М . Измерение электропроводности проводят на переменном токе частотой 5,0 кГц. В качестве электродов используют нержавеющую сталь. Площадь электрода составляет 1 см, расстояние между ними см, температура суспензнй - 20 ф 1 С. В качестве измерительного прибора используют мост переменного тока. Пол полученным данным определяют с иЗатеи каждую систему исследуют на устройстве, реализующем известный способ, и находят , ипо предлагаемому способу.Вне границ указанного интервала точность измерений удельного сопротивления превышает 5 Т. Так, например, при частотах 0,7 кГц она равна 5,757, а при частоте 5,5 кГц - 6,2 Х.Таким образом, предлагаемый способ позволяет с точностью в 57 определять реологические параметры пластично-вязких систем, например эмале30 Па с8 17ф. г см- ф 6,425 Па с17,5 35 вых шликеров, Точность нахожденияпредельного динамического напряжениясдвига и пластической вязкости высококонцентрированных пластично-вязкихсистем с концентрацией твердой фазывыше 503 и с большим содержаниемэлектролита (выше 2,37), таких какэмалевые шликеры, цементные шламы,керамические массы, глазурные суспен,зии и другие, обеспечивается тем, чтоизмерение удельной электропроводностиосуществляют на переменном токе частотой 0,8 - 5,0 кГц при фиксированнойплотности, По полученным значениямудельной электропроводности и плотности определяют предельное динамическое напряжение сдвига и пластическую вязкость с помощью найденных точных математических зависимостей, связывающих искомые величины с соответствующими жачениями удельной электропроводности и плотности, Измерениянеобходимых величин могут вестись влюбом динамическом режиме системы. Формула изобретения Способ контроля реологических характеристик суспензий путем измерения их удельной электропроводности, о тл и ч а ю ц и й с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей способа и повышения точности измерений высококонпентрированных пластично-вязких суспензий, измеряют удельную электропроводность контролируемой суспензии на переменном токе частотой 0,8 - 5,0 кГц при фиксированном значении ее плотности, а величины предельного динамического напряжения сдвига и пластической вязкости определяют по формуламО :- Ь- с Р + ДМР+ 199,величина удельной электро 1проводности, Сммплотность исследуемого материала, г см-",предельное динамическое напряжение сдвига, Па, пластическая вязкость, Па.с,ф 20,4 Па;Па440 1ф См м"171996 ставитель В,филатовахред М.Дндык ар орректор А дактор М.Петров Гагарина, 10 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор Заказ 768 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета пр изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж Раущская наб., д, 4/5