Дисковый ротационный вискозиметр

СОЮЗ СОВЕ СОЦИА ЛИС РЕСПУБЛИ(72) Т.А.Роговский и С.ПШульгин (71) Одесский технологический институт холодильной нромыпщенгости (53) 532.137(088.8)(56) ,Роговский Т.А., Горбис З.ф0,1 идродинамическом. сопротивлении. дисков колеса центробежного насоса.- "Теплоэнергетика", 1973, В .9, с.46-49.2.Петен Англии Ф 1112217, кл.6 1 3 , опублик. 1964 (прототип). .(54)(57) 1.ДИСЮВЫЙ РОТАЦИОННОЙ ВИС ЮЗИИЕТР, включающий приводной двигатель, ведущий вал в защитном кожухе с диском, подключенным .к торсионному дннамометру, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью пов 1 шення точноизмерения за счет исключения вли концевых эФФектов, защитный кожух,охваывает диск но торцовой поверхности и ободу, при этом измерительная поверхность диска расположена в одной плоскости с торцом защитного кожуха у.обода диска, а радиальный зазор между ободом диска и защитным кожухом составляет не более третьей части толщины пограничного слоя на :радиусе зазора.2.Вискознметр но и., о т л ич а ю щ и й с я тем, .что соосно с диском, подключенным к торсионному дннамометру, расположен диск,подсое" динениый к ведущему валу, причем его торцовая поверхностьлежит в одной плоскости с измерительной по- З верхностью диска, подключенного к торсионному динамометру, а радиальный зазор между дисками составляет не более одной трети толщины пограничного слоя на радиусе зазора.158900Изобретение относится к измерительной технике н может быть исполъзоваио для определения реологическиххарактеристик текучих сред в технологических процессах в химической,нефтехимической и пищевой областяхпромышленности.Для ротационных вискозиметров,использующих в. качестве рабочегоэлемента диск, величина момента, воз Оникающего при обтекании диска жидкостью, определяеТся экспериментально 11.Наиболее близким.к предлагаемомуявляется дисковый ротационный вискоэиметр, который содержит приводнойдвигатель, ведущий вал в защитномкожухе с диском, подключенным к тор, сионному динамометру 123.Исследуемая среда, контактирую- Ощая с рабочим элементом, передаеткрутящий момент к торсионному динамометру, установленному .за приводнымдвигателем. В результате применениядля вала защитного кожуха, воспринимающего усилие сальникового уплотняющего устройства, достигается повышение точности измерения, Но наряду с этим не исключены погрешностипри измерении реологических.характеристик, которые связаны с обтеканием исследуемой средой диска н возникновением на ободе дополнительногомомента трения, что приводит к влиянию концевых эффектов и в итоге 35снижает точность измерения,Цель изобретения - повышение точности измерения реологических характеристик путем исключения влияния концевых эффектов на измерение, 40Указанная цель достигается тем,что в дисковом ротационном вискозиметре, включающем приводной двигатель, ведущий вал в защитном кожу.хе с диском, подключенным к торсионному динамометру, защитный кожух,охватывает диск на торцовой поверхности и ободу, при этом измерительная поверхность диска расположенав одной плоскости с торцом защитного 5 Окожуха у обода диска, а радиальныйзазор между ободом диска и защитнымкожухом составляет не более третьейчасти толщины пограничного слояна радиусе зазора. 55Кроме того, соосно с диском,подключенным к торсионному динамометру, расположен диск, подсоедигненный к ведущему валу, причем еготорцовая поверхность лежит в однойплоскости с измерительной поверхностью диска, подключенного к торсионному динамометру, а радиальныйзазор между дисками составляет неболее одной трети толщины пограничного слоя на радиусе зазора.Выполнение защитного кожуха охватывающим диск по боковой поверхности и ободу исключает обтекание обода .диска и связанные с этим концевые потери.Расположение измерительной поверх.ности диска в одной плоскости с торцом защитного кожуха у обода позволяет торсионному динамометру регистрировать крутящий момент, возникающий при обтекании только измерительной поверхности диска. Это повышаетточность измерения,Расположение соосно с диском диска, подсоединенного к ведущему валу,с торцовой поверхностью, совмещеннойс измерительной поверхностью, обеспечивает стабилизацию потока исследуемой среды,натекающейна измерительную поверхность рабочего элемента,за счет исключения влияния неустановившейся эоны обтекания, расположенной в центре диска, что в итоге исключает концевые потери и повышаетточность измерения.Выполнение радиальных зазоров между ободом диска и защитным кожухом,а также между обоими дисками, составляющих не более третьей части толщины пограничного слоя среды на радиусах этих зазоров, позволяет осуществитьбезотрывное обтекание исследуемойсредой измерительной поверхности диска, исключить влияние концевых эффектов и повысить точность измерения,На фиг.1 схематически изображенпредлагаемый вискозиметр, общий вид;на фиг,2 - вискоэиметр, в которомупругий элемент выполнен в видеконсольного полого участка ведущеговала;на фиг. 3 и 4 - варианты креплениядиска; на фиг.5 - кабельный вводвискозиметра; на фиг.б - схема крепления диска; на фиг,7 - вискоэиметр,в котором диск укреплен на упругомэлементе с помощью резьбы.Дисковый ротационный вискрзиметр,(фиг.1 содержит приводной двигатель 1, рабочий элемент - диск 2 иупругий элемент 3 торсионного вина1158900 50 55 3мометра. Упругий элемент 3 монтируется между ведущим валом 4 и рабо" чим элементом (диском) 2 , Деформа- ция упругого элемента 3 торсионного динамометра регистрируется измерительной цепью, состоящей иэ токо - съемного устройства 5, и прибора 6 для измерения деформации, которая предварительно преобразовавается в электрический сигнал с помощью тензорезисторных датчиков (не показано наклеиваемых на упругий элемент 3. Упругй элемент 3 помещен в защитный кожух 4, который охваты-, вает диск 2 по торцовой поверхности 8 и обсду 9. Измерительная поверхность 1 О диска расположена в одной плоскости с торцом 11 защитного кожуха 7. Между кожухом 7 и диском 2 выполнен радиальный зазор ь составляющий не более третьей части толщины пограничного слоя исследуе.мой среды на измерительной поверхности 1 О диска 2 у обода 9, На валу 12, который прикреплен к ведущему валу 4, монтируется диск 13 таким образом, чтобы поверхность 14 диска 13 находилась в одной плоскости с измерительной поверхностью 1 О диска 2, а радиальный зазор б между дисками 2 и 13 выдерживают не более третьей части толщины пограничного слоя на поверхности 14 у обода диска 13. Рабочий элемент вискоэиметра в виде диска 2 погружен в исследуемую текучую среду 5. На Фиг.2 показан вариант конструктивного выполнения дискового ротационного вискозиметра, в котором упругий элемент 3 торсионного динамометра выполнен в виде консоль ного полого участка ведущего вала 6, смонтированного в опорно-упорных подшипниках повышенной точности (не показано) . К валу 1 б через упругую муфту подсоединяется привод ной двигатель и токосъемное устройство (не показано) . На ведущем валу 16 закреплен защитный кожух 17, охватывающий рабочий элемент в виде диска 2 по торцовой поверхности 8 и ободу 9. Радиальный зазор Ь между защитным кожухом 17 и диском 2 выпол нен не более третьей части толщины пограничного слоя на иэмертельной поверхности 10 у обода 9 диска 2, Промежуточный вал 12 запрессован в сквозное осевое отверстие .18 вала 5 20 30 35 45 1 б, по которому проходит кабельныввод от токосъемного устройства ктензорезисторным датчикам (не показано). Упругий элемент 3 оканчиваетсяутолщенным пояском 19, к к 9 торомуна резьбе 20 крепится диск 2 с помощью прорезей 21 ( фиг.3), кудавводится при монтаже специальнаяоправка. Диск 13 выполнен соответственно с упорной бобышкой 22 и резь. бовым пальцем 23, с помощью которого диск 13 крепится к промежуточному валу 12. Установка измерительной поверхности 10 диска 2 и поверхности 14 диска 3 в плоскости торца 24 кожуха 17 достигается за счет сменных прокладок 25 и 26, Для монтажа диска 13 используются прорези 27 либо фасонный паз 28(фиг.4), Для исключения влияния на результаты измерений прорези 27 и фасонный паэ 28 задельваются заподли- цо шпатлевками, нерастворимыми в исследуемой жидкой среде,Радиальный зазор между дисками 2 и 13 вы" держивают не более третьей части толщины пограничного слоя на поверхности 4 у обода диска 13. Кабельный ввод от токосъемного устрой. ства к тензореэисторным датчикам (не показано) герметизируется в каналах 29 с помощью эпоксидной смолы. Уплотнение между кожухом 17 и промежуточным валом 16 обеспечивается манжетой 30 (фиг,2).,На фиг,б показан вариант конструктивного выполнения дискового ротационного вискозиметра, в котором диск 13 выполнен соцместно с промежуточным валом 31, прикрепленным с помощью резьбы 32 к ведущему валу 33. При сборке вискоэиметра выдерживаются радиальные зазоры а и л , величина которых не превышает третьей части толщины пограничного слоя на дисках 2 и 13 на радиусах зазоров ь и л солответственно. При сборке вискоэиметра (фиг.б) установку измерительной поверхности 10 диска 2 в плоскости торца,24 кожуха 17 достигают за "чет сменных прокладок 26Установку поверхности 14 диска 13 в одной плоскости с измерительной поверхностью 1 О диска 2 и с поверхностью защитного кожуха 17 достигают за счет приплифовк поверхности 14 диска 13 либо установки сменных прокладок 34 в месте соще115890кения промежуточного вала 3 с ведущим валом 33На фиг.7 показан вариант конструктивного выполнения дискового ротацион 5 ного вискозиметра, в котором рабочий элемент в виде диска 35 охватывается защитным кожухом 7 по торцовой по верхности,36 и ободу 31. Диск 35 закреплен иа упругом элементе 3 с помощью резьбы 20. При монтаже диска0 35 используются две диаметральнорасположенные прорези 38 либо фасонный паз 39. Установка измерительной поверхности 40 диска 35 в плоскости торца 41 защитного кожуха 7 дости гается зв счет сменных прокладок 26, Для исключения влияния на результаты измерений прорези 38 и фасониый паэ 39 заделываются заподлицо синтетическими шпатлевками. Радиальный Ю зазор Ь выдерживают не более третьлей части толщины пограничного слоя на диске 35 у обода 37.Вискозиметр работает следующим25 образом. От приводного двигателя(фиг.) через ведущий вал 4 приводятся во вращение защитный кожух 7 и через упругий элемент= 3 диск 2 Через про- З межуточный вал Й также приводится во вращение диск 13Частота вращения защитного кожуха 1 и дисков 2и 13 одинакова, При этом осуществляется обтекание исследуемой текучей средой 15,кожуха 7, охватывающего торцовую .поверхность 8 и обод 9 диска 2, а также обтекается измерительная поверхность 10 диска 2 и лежащая в одной плоскости с ней поверхность 4 диска 13, В радиальных зазорах Ь и Ь между диском 2 и1кожухом, 7, а также .между дисками2 и 13 течение жидкости отсутствует,0 6поэтому обмен импульсами между рабачим элементом в виде диска 2 и исследуемой жидкостью осуществляетсятолько по измерительной поверхности10 диска 2. Диск 13, на котором стабилизируется поток, и торец И кожуха 7, который препятствует обтеканюо обвода 9 диска 2, исключают влия.ние на результаты измерения конечныхразмеров рабочего элемента в видедиска 2,При исследовании обмена импульсами при ламинарном обтекании вращаощегося диска ( вискозиметрическое течение 1 для исключения влияния конечюах размеров рабочего элементадостаточно использование защитногокожуха 17 ( фиг.7. Расположение торца 4 защктного кожуха в однойплоскости с диском 35 при радиальномзазоре Ь по ободу 37 между нимиисключает влияние конечных размеровдиска 35 на результаты измерения.Защитные кожухи 7 и 17 фиг,1,2 и 7)дополнительно предотвращают случайное повреждение упругого элемента3 и рабочих элементов в виде дисков2 и 35, что повышает надежностьконструкции ротационного вискозиметра.Радиальные зазоры Ь и Ь ,представляющие собой узкие цилиндрические щели, обтекаются безотрывно исследуемой средой 5 фиг.1). Прибеэотрывном обтекании в зазорах д,и Ь отсутствует течение жидкости,поэтому обмен импульсами между рабочим элементом 2 и исследуемой.средой 15 осуществляется только поизмерительной поверхности 1 О диска2 фиг,1 .,Предлагаемая конструкция повьвает точность измерения. реологическиххарактеристик.1158900 Составитель В,ВоТехред.С.Легеза ннКорректор М.Сам ор Ю.Кова одписнР Зак ППП "Патент",г.ужгород,ул.Проектная,4 Фил 3578/43 , Тираж 897ВНИИПИ Государственного комитете по.делам изобретений и открнтнй 113035,Москва,Ж,Рауаская наб.