СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ Российский патент 2007 года по МПК G01N11/10 

Изобретение относится к области исследований реологических свойств жидкости и может найти применение в промышленности строительных материалов, химической, нефтяной и др. отраслях промышленности для определения вязкости непрозрачных и прозрачных жидкостей.

Известен способ определения вязкости, заключающийся в том, что чувствительный элемент в виде тяжелого шарика, соединенного перекинутой через блок гибкой нитью с легким противовесом, помещают в измеряемую вязкую среду, противовес выполняют идентичным по форме и размерам шарика со строго определенным соотношением плотностей шарика, противовеса и измеряемой жидкости, после чего оба тела - противовес и шарик - одновременно погружают в исследуемую вязкую среду. Шарик погружают под действием силы тяжести и тормозят в вязкой среде до его полной остановки; в результате этого шарик погружается в жидкость на определенную глубину, по величине которой судят о вязкости [1]. В конце эксперимента шарик колеблется в жидкости.

Недостатками этого способа являются:

1) Низкая точность эксперимента из-за того, что не учитывается сила трения в блоке и возникают колебания шарика после выхода противовеса из жидкости.

2) Высокая погрешность определения вязкости из-за того, что в формулу для расчета вязкости подставляют среднее значение силы сопротивления вместо ее действительного текущего значения.

3) Большая трудоемкость эксперимента из-за необходимости подбора определенного соотношения плотностей шарика, противовеса и измеряемой жидкости, поэтому данный способ не является универсальным, т.к. требует для измерения вязкости жидкостей различных плотностей применение различных по плотности шариков и противовесов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является способ определения вязкости, заключающийся в том, что чувствительный элемент в виде тяжелого шарика, соединенного перекинутой через блок гибкой нитью с находящимся в воздухе легким противовесом, помещают в измеряемую вязкую среду; в противовес в виде прозрачного градуированного цилиндра наливают исследуемую жидкость для уравновешивания шарика в этой жидкости, шарик поднимают на высоту h над уровнем исследуемой жидкости и затем погружают в жидкость на глубину l до полной остановки, по величине l рассчитывают вязкость [2]. В конце эксперимента шарик - в жидкости.

Недостатками указанного способа являются:

1) Низкая точность эксперимента из-за того, что не учитывается сила трения в блоке.

2) Высокая погрешность определения вязкости из-за того, что в формулу для расчета вязкости подставляют среднюю скорость движения вместо действительного текущего значения.

3) Большая трудоемкость эксперимента из-за необходимости использования эталонной жидкости и определения ее массы в градуированном цилиндре.

Задачами предлагаемого изобретения являются:

1. Повышение точности определения вязкости.

2. Уменьшение трудоемкости эксперимента.

Поставленные задачи достигаются за счет того, что чувствительный элемент в виде шарика, соединенного перекинутой через блок гибкой нитью с находящимся в воздухе противовесом, помещают в измеряемую вязкую среду и регистрируют перемещение шарика, шарик и противовес выполняют одинаковой массы, что обеспечивает их уравновешивание в воздухе; шарик погружают в жидкость на определенную глубину и разгоняют вверх в измеряемой вязкой среде, после чего шарик тормозят в воздухе и измеряют высоту подпрыгивания шарика над поверхностью жидкости, по величине которой судят о вязкости.

На чертеже приведен общий вид экспериментальной установки по предлагаемому способу, где 1 - шарик, 2 - блок, 3 - нить, 4 -противовес, 5 - измеряемая вязкая среда. Пунктиром показано положение шарика и противовеса в конце эксперимента.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Чувствительный элемент в виде шарика 1, соединенного перекинутой через блок 2 гибкой нитью 3 с находящимся в воздухе противовесом 4, помещают в измеряемую вязкую среду 5 и регистрируют перемещение шарика, шарик и противовес выполняют одинаковой массы, что обеспечивает их уравновешивание в воздухе; шарик погружают в жидкость на определенную глубину l и разгоняют вверх под действием силы Архимеда. Таким образом, у поверхности жидкости шарик будет обладать кинетической энергией, которая при дальнейшем движении шарика в воздухе расходуется на работу по преодолению силы трения в блоке до его полной остановки, в результате этого в воздухе шарик подпрыгивает на высоту Δh над поверхностью жидкости. После этого измеряют Δh, по величине которой судят о вязкости следующим образом: чем меньше вязкость жидкости, тем до большей скорости шарик разгонится и тем на большей высоте остановится в воздухе без каких-либо колебаний.

На противовесе закреплена стрелка для отсчета по шкале величины вязкости измеряемой жидкости. Данная шкала проградуирована для данной установки путем использования различных эталонных жидкостей с известной различной вязкостью.

Величина перемещения стрелки по шкале равна величине подпрыгивания Δh, которая будет различной в зависимости от вязкости измеряемой жидкости.

Достигаемый в результате применения данного способа положительный эффект заключается в следующем:

1) Обеспечивается высокая точность определения вязкости за счет того, что учитывается текущая (а не средняя) скорость движения.

2) Снижается трудоемкость эксперимента, т.к. отпадает необходимость заполнения противовеса эталонной жидкостью.

3) Одним и тем же шариком можно измерять маловязкие и непрозрачные жидкости в широком диапазоне их плотностей и вязкостей.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №661296, Кл. G 01 N 11/10, 1979 г.

2. Авторское свидетельство СССР №616560, Кл. G 01 N 11/10, 1978 г.

Изобретение может быть использовано в химической и нефтяной промышленности строительных материалов. Техническим результатом является повышение точности определения вязкости и уменьшение трудоемкости эксперимента, а также возможность измерения одним и тем же шариком маловязких и непрозрачных жидкостей в широком диапазоне плотностей и вязкостей. Сущность: чувствительный элемент в виде шарика, соединенного перекинутой через блок гибкой нитью с находящимся в воздухе противовесом, помещают в измеряемую вязкую среду и регистрируют перемещение шарика. Шарик и противовес выполняют одинаковой массы, что обеспечивает их уравновешивание в воздухе. Шарик погружают в измеряемую вязкую среду на определенную глубину и разгоняют вверх под действием силы Архимеда. После этого измеряют высоту подпрыгивания шарика над поверхностью жидкости по проградуированной шкале, по величине которой судят о вязкости. 1 ил.

Способ определения вязкости, заключающийся в том, что чувствительный элемент в виде шарика, соединенного перекинутой через блок гибкой нитью с противовесом, помещают в измеряемую вязкую среду и регистрируют перемещение шарика, отличающийся тем, что шарик и противовес уравновешивают между собой в воздухе путем выполнения их одинаковой массы, шарик погружают в жидкость на определенную глубину и разгоняют вверх в измеряемой вязкой среде, после чего шарик тормозят в воздухе и измеряют высоту подпрыгивания шарика над поверхностью жидкости, по величине которой судят о вязкости, используя для этого проградуированную в единицах вязкости шкалу перемещений противовеса при подъеме шарика над поверхностью жидкости.