Рабочий узел ротационного вискозиметра для легкорасслаивающихся суспензий Советский патент 1983 года по МПК G01N11/14 

Изобретение относится к измерени вязкости и может быть использовано в различных отраслях промышленности в частности в целлюлозно-бумажной промышленности при измерении вязкос пигментных, содовых и других суспен зий, которые имеют способность к бы рому расслоению, т.е. оседанию в течение времени, соизмеримого с про цессом транспортировки или исследов ния их свойств. Измерение вязкости легкорасслаивающихся суспензий осложнено тем, что в рабочем зазоре вискозиметра необходимо поддерживать не только постоян{Гую по высоте концентрацию исследуемой суспензии, но и равную той, которую имеет основная масса суспензий. Необходимость выполнения этих требований обусловлена тем, что переменность концентрации по высоте зазора,, а также несовпадение концен раций суспензий в рабочем зазоре и основной массы суспензий, от кото рой отобрана проба для измерения, являются причиной искажения получае мых результатов. Известен ротационный вискозиметр для легкорасслаивающихся суспензий, состоящий из внутреннего и наружного коаксиальных цилиндров с .кольцевым зазором между ними. Для поддержания постоянной концентрации по вы соте кольцевого зазора используют установку крыльчатки в емкости, где проводят реологические измерения по средством ротационного вискозиметра l . Наиболее близким к предлагаемом является, вискозиметр с перфорирован ным полым; наружным цилиндром и внут ренним цилиндром, соединённым со спиральными пружинами. После погружения наружного цилиндра в емкость с исследуемой легкорасслаивающейся суспензией, он приводится во вращевне, при этом на внутреннем цилиндр возникает крутящий момент, величина которого зависит от вязкости жидкоети и воспринимается спиральными пру жинами. По величине этого момента с дят о вязкости суспензии. I При вращении наружного цилиндра исследуемая легкорасслаивающаяся суспензия из кольцевого зазора между цилиндрами под действием центробежных сил выбрасывается через отверстия наружу в емкость, а снизу в зазор поступают новые порции жидкости, таким образом, образуется постоянная циркуляция суспензии в р бочем зазоре, поддерживающая: твердые частицы .во взвешенном состоянии и обеспечйв.ающая постоянство концен рации легкорас,р1аивающейся суспензии по высот зазора 2 Недостатком вискозиметра является большая затрата энергии, обусловленная необходимостью создания циркуляции легкорасслаиваврщейся суспензии во всем объеме емкости,где проводят реологические измерения. Это объясняется следующими причинами. Емкость с исследуемой суспензией, в которую погружается наружный цилиндр, по объему как минимум на порядок больше объема кольцевого зазора вискозиметра. Естественно, что с помощью перфорированного наружного цилиндра необходимо поддерживать постоянство концентрации суспензии не только в рабочем зазоре, но и в емкости, в которую погружен вискозиметр. При этом необходимо обеспечить такой расход (оптимальный) циркулируемой суспензии, чтобы создаваемые им скорости в поперечных сечениях емкости были равны или больше гидравлической крупности частиц суспензии. Но, так как площадь поперечного сечения емкости, так же как и объем, в h раз больше площади поперечного кольцевого сечения зазора, то при. оптимальных расходах и скоростях в емкости, расходы и скорости движения суспензии в кольцевом зазоре вискозиметра будут 1ревышенй в п раз по сравнению с оптимальными, что приведет к неоправданному увеличению энергозатрат и снижению эффективности циркуляции суспензии. . Целью изобретения является снижение энергозатрат для создания эффективной циркуляции твердых частиц суспензии в кольцевом зазоре между цилиндрами. Указанная цель достигается тем, что в рабочем узле -ротационного вис козиметра для легкорасслаивающихся суспензий, включающем коаксиально расположенные внутренний и наружный цилиндры, внутренний цилиндр снабжен каналом, расположенным по его оси и сообщающимся с рабочим зазором посредством радиальных отверстий, причем площади поперечных сечений канала, радиальных отверстий и кольцевого зазора равны между собой. , 1 На фиг.1 представлена конструкция предлагаемого вискозш 1етра, на фиг.2 зависимость с (j) для глицерина, полу-i ченная на ротационном вискозиметре с радиальными отверстиями (+ и без радиальных отверстий (.) на внутреннем цилиндре, на фиг.З - зависимости (j) для каолиновой (а) и крахмальной (б) суспензий, полученные на ротационном вискозиметре с радиальными отверстиями (о) и без радиальных отверстий (i) на внутреннем линдре; На фиг. 4 - зависимости i(jT для суспензии красного железоокисного пигмента, полученные на ротационном вискозиметре с радиальными отверстиями в) и без радиальных отверстий 1 на внутреннем цилиндр В устройстве внутри неподвижного наружного цилиндра 1 размещен внутренний цилиндр 2 .с каналом 3, расположенным по его оси, и с отверстиями 4, соединяющими полости канала 3 и рабочего зазора 5 между цилиндрами. Вал цилиндра 2 закреп лен в подшипниках 6. Площади поперечных сечений канала 3, отверстий 4 и рабочего зазора 5 выполнены рав ными. Вискозиметр работает следующим образом. Пространство между цилиндрами, т.е. кольцевой, зазор 5 вискозиметра, заполняется исследуемой суспензией. Внутренний цилиндр 2 приводит ся во вращение. Под .действием центробежных сил суспензия, заключенная в гориз.онтальных отверстиях 4, выбрасывается в кольцевой зазор 5, а на ее место по каналу 3 поднимаются новые порции суспензии. Таким образом, обеспечивается циркуляция твердых частиц суспензии по контуру кольцевой зазор - канал - отверстия и, как следствие, постоянство концентрации твердых частиц по всему объекту легкорасслаивакяцейся сус- пензии, в TOM числе и в кольцевом зазоре. Благодаря выполнению канала 3, отверстий 4 и кольцевого зазора 5 с одинаковыми проходными сечениями скорость в этих элементах одинакова и оптимальна в каждом из них. Оптимизация скорости осуществляется путем подбора такой угловой скорости вращения внутреннего цилиндра, при которой скорость циркуляции твердых частиц становится равной или больше гидравлической крупности частиц суспензии. При установившейся скорости вращения внутреннего цилиндра измеряют величину крутящего момента на его валу, по которому рассчитывают вязкость суспензии. Благодаря тому, что скорости циркуляции гв вискрзиметре являются оптимальными, т.е. минимгшьно допустимыми с точки зрения поддержания концентрации в зазоре, то и энергозатраты на циркуляцию являются 1 шнимально возможными, т.е. эффективность циркуляции повышается.

о

10

ffO 60 80 WO 120 t,/c Фи&5

РАБОЧИЙ УЗЕЛ РОТАЦИОННОГО ВИСКОЗШ1ЕТРАД 1Я ЛЕГКбРАССЛАИВАЩИХСЯ СУСПЕНЗИЙ, включающий коаксиально расположенные внутренний и наружный цилиндры, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат для создания эффективной циркуляции твердых частиц суспензии в кольцевом зазоре мехсду цилиндраг/ш, внутренний цилиндр снабжен каналом, расположенным по его оси и сообщающимся с кольцевым зазором посредством радиальных отверстий, причем площади поперечных сечений канала, радиальных отверстий и кольцевого зазора равны между собой. JM (Л сЗ 1 сл о 05 у/ у/ 7/////////// ////// ///

50