Способ градуировки вискозиметров Советский патент 1985 года по МПК G01N11/14 

о

СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ВИСКОЗИМЕТРОВ со взаимно перемещающимися измерительными элементами, основанHt на использовании образцовой жидкости, отличающийся тем, что, с целые расширения диапазона градуировки, образцовую жидкость п ещают в сосуд с калиброванньм отверстием, содержавши кинематически связанный с подвижньм измерительньм элементом градуируемого вискозиметра подви:1сный элемент, изменя101 й объем сосуд и вьшолненнь в виде цилиндра с порщнем, измеряют расход жидкости, вытекающей из сосуда через калиброванное отверстие, и ito его значенио находят значение коэффициента вязкости, наносимое на шкалу.

ел

4

О.

э:

ue.i

Изобретение относится к технике измерения вязких свойств материалов и может использоваться при градуировке вискозиметров, предназначенных для Исследования высоковяэких веществ.

Известен способ градуировки вискоэиметрой, основанный на создании гидравлического сопротивления образцовой жидкости.

Согласно этому способу на градуируемом вискозиметре при режимах, соответствующих режимах нагружения или деформирования вязких веществ, деформируют образцовую жидкость и по значеиию ее вязкости делают отметки на шкале вискозиметра 1.

Однако диапазон градуировки ограничен значениями вязкости образцовых жидкостей, аттестованных по стандартизованным методикам. Поэтому способ не может быть использован для градуировки вискозиметров, предназначенных для испытания жидкостей, вязкость которых пре вышает вязкость образцовых жидкосте

Известен также способ градуировки вискозиметров с взаимно перемещак 1Чимися измерительными элементами, основанный на использовании образцовой жидкости. Согласно этому способу образцовую жидкость помещают в зазор между элементами и деформируют при установленных режимах. По известному значеиию вязкост образцовой жидкости наносят отметки на шкалу вискозиметра. По этому способу осуществляют градуировку, например, ротационных вискоз 1метров. В качестве образцовых жидкоетей используют дистиллированную воду, касторовое масло, глицерин, трансформаторное масло, анилин и другие жидкости, коэффициент динамической вязкости которых находится в диапазоне 0,01-10 Па-с .2J ,

Недостатком известного способа является то, что гидравлическое сопротивление образцовых ж щкостей, иепользуекаис при градуировке, на несколько порядков ниже гидравлического сопротивления испытываемых с помощью этих приборов вязких вещест поэтому не обеспечивается необходимая точность градуировки вискозимет ров и, следовательно, точность измерений. Это ведет к значительным погрешностям при определении оптимальных технологических режимов. Расширение диапазона градуировки Путем применения образцовых жидкостей с более высокой вязкостью влечет за собой увеличение погрешностей, обусловленных нелинейной зависимостью между напряжением и скоростью де формации, а также пристенным скольжением как в образцовых вискозиметрах при аттестации жидкосТи, так и в градуируемом приборе.

Цель изобретения - расширение диапазона градуировки вискозиметров

Указанная цель достигается тем, что при способе градуировки вискозиметров со взаимно перемещающимися измерительными элементами, основанном на использовании образцовой жидкости, последнюю помещают в сосуд с калиброванным отверстием, содержащий кинематически связанньй с подвижным измерительньвч элементом градуируемого вискозиметра подвижньй элемент, изменяющий объем сосуда, и выполненный в виде цилиндра с поршнем, измеряют расход жидкости, вытекающей из сосуда через калиброванное отверстие, и по его значению находят значение коэффициент вязкости, наносимое на шкалу.

Согласно предложенному способу образцовую жидкость при градуировке деформируют не в самом градуируемом вискозиметре, а в эталонном вискозиметре, кинематически связанном с градуируемым. Наличие кинематической связи, а также выполнение условий, наложенных на скорость деформации образцовой жидкости и предаточное отношение связи, обеспечивают получение на шкале прибора отметок, соответствующих значениям вязкости веществ, испытываемых на данном приборе, т.е. непосредственно в Диапазоне измерений градуируемого вискозиметра. Тем caNffiM расширяется диапазон градуировки.

Конструктивное исполнение эталоного вискозиметра и кинематической связи может быть различным. В частности, способ может быть осуществлен с помощью известных эталоных вискозиметров, имеющих взаимно .перемещающиеся измерительные элементы (ротаищонных, сжимающих и т.п.), и известных схем кинемати3ческой связи (рычагов, зубчатых, цепных и ременных передач и т.п.). На фиг.1 изображена конструкция устройства для градуировки ротационного вискозиметра, вариант; на фиг.2 - то же, с плоскопараллельньми плитами. Устройство содержит подвижный измерительньй элемент 1 градуируем го визкозиметра, неподвижный измерительный элемент 2 градуируемого вискозиметра, сосуд 3 переменного объема,подвижный элемент 4, изменяющий объем, вьтолненный в виде поршня, калиброванное отверстие Ь в сосуде 3. Пример 1. При градуировке ротационного вискозиметра по предложенному способу гидравлическое сопротивление образцовой жидкости, эквивалентное гидравлическому сопротивлению испытываемого вязкого вещества, создают в эталонном ротационном вискозиметре такого же ти па. Момент гидравлического сопротивления в рота1даонном вискозиметре типа цилиндр-цилиндр при испытании вязкого вещества равен -R М-4нПа е../ Н 8 где RH - радиус наружной поверхност (неподвижного измерительно го элемента)i Rg - радиус внутренней поверхности (подвижного измерительного элемента); ( - длина Ш1пиндра J - динамический коэффициент вязкости испытываемого вещества, W - угловая скорость подвижно элемента. Момент гидравлического сопротийления образцовой жидкости в эталон ном ротационном вискозиметре того же типа также находится по (1), где параметры 1,иу,4 и Й„ и R заменены На динамический коэффициен вязкости образцовой жидкости А и на параметры эталонного вискозимет ра Шо,е, ;,(,, соответственно.Межд подвижнь ш измерительными элементам градуируемого и эталонного зискоаи метров осуществляется кинематическ связь (например, с помощью ременной передачи) с передаточнь& отнощекием 6 , Тогда, приравнивая моменты гидравлического сопротивления, действующие на подвижные элементы, и сопротивления градуируемого и образцового вискозиметров (пренебрегая в первом приближении моментом трения в передаче, который дает систематическую Погрешность), получают следующую зависимость для коэффициента вязкости, воспроизводимого при градуировке:С Ч Н6 бО lo С помощью выражения (2) подбирают параметры образцового вискозиметра (а, следовательно, и скорость деформации образцовой жидкости) и передаточное отношение i. При этом момент гидравлического сопротивления, действуюиргй на подвижньй измерительный элемент градуируемого вискозиметра, равен моменту сопротивления испытьшаемого на нем вязкого вещества с коэффициентом вязкости г. На шксхлу градуируемого вискозиметра наносят отметку, соответствующую коэффициенту вязкости Г, в то время как коэффициент вязкости образцовой жидкости Го. может быть на 1-2 порядка меньше . Таким образом, расширяется диапазон градуировки вискозиметра. В процессе градуировки жидкость вытесняется из сосуда. Режим истечения зависит от вязкости образцовой жидкости, размеров капилляра и заданных параметров работы вискозиметра (например, от частоты вращения подвижного элемента). Подбирая размеры капилляра-, можно обеспечить такой режим истечения образцовой жидкости, при котором воспроизводится заданное значение коэффициента вязкости Таким образом, применяя аттестованные жидкости с низкой вязкостью, можно производить градуировку вискозиметров в -области высоких значений вязкости. Пример 2. Градуировка ротационного вискозиметра типа цилиндрцилиндр (фиг.1). При вращении подвижного измерительного элемента градуируемого вискозиметра перемещается подвижный элемент 4, изменяющий объем. При этом S сосуде 3 создается давление, и образцовая жидкость вытекает через калиброванное отверстие

Объемный расход жидкости через калиброванное отверстие 5 связан с перепаде давления формулой

де сЛ - коэффи1щент расхода, зависящий от вязкости образцовой жидкости и определяемый экспериментально, So - площадь отверстия,

лр- перепад давления

р - плотность жидкости. При свободном истечении жидкости усилие, действующее на рейку, paJHo

F « P-S ,

где Р - давление на поршень (),

S - площадь поршня. Момент сил гидравлического сопротивления вращению подвижного цилиндра равен

М FR,

где R - радиус делительной окружности зубчатого венца. Таким образом, согласно формулам (3) и (5) момент гидравлического сопротивления, воспринимаемый на валу подвижного измерительного элемента, зависит от размеров калиброванного отверстия, от площади

поршня фона и от радиуса зубчатого венца. Варьируя эти параметры, подбирают такие значения, что момент гидравлического сопротивления при деформировании образцовой жидкости равен моменту гидравлического сопротивления испытываемого вязкого вещества . Деформируя жидкость при заданных установленных режимах, получают на шкале вискозиметра отметку соответствующую заданной вязкости испытываемого вещества.

Значение коэффициента вязкости, воспроизводимое устройством, может быть найдено по экспериментально построенной зависимости между моментом сил сопротивления и объемным расходом жидкости.

Применение предложенного способа градуировки позволяет провести процесс градуировки вискозиметра в диапазоне значений вязкости, на 6 порядков превьшающих значение вязкости образцовой жидкости, и соответственно повысить точность имерений, выполняемых с помощью вискозиметра.

Одновременно повьшается производительность процесса аттестации вискозиметра: при поэлементной поверке приборов, входящих в состав вискозиметра, на определение погрености измерения затрачивается до 6 ч, тогда как по предложенному способу только 0,5 ч.

/////////////// //////

F 1

Т

фиг 2