Способ определения вязкости жидкости и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК G01N11/10 

Изобретение относится к способам и устройствам для определения реологических характеристик дисперсных систем, в частности вязкости жидкостей (их эмульсий и суспензий) при высоких гидростатических давлениях.

Целью изобретения является повышение точности измерения вязкости жидкости при ее сжатии путем поддержания в ней постоянного гидростатического давления.

На фиг. 1 приведена общая схема устройства для осуществления способа определения вязкости жидкости; на фиг. 2 - схема соединения датчиков при использовании предлагаемого устройства.

1 Устройство включает в себя болты 1 для взаимного соединения ограничительных скоб; опоры 2 камеры-контейнера; скобу-ограничитель 3 перемещения штока, камеру-контейнер 4, узел 5 уплотнения штока 8, уплотнение 6 штока 8, датчик 7 давления на шток 8 шток 8 (левый), винт-заглушку 9, сбоку-ограничитель 10 перемещения штока 14, крушку 11 камеры-контейнера, узел 12 уплотнения штока 14, уп- лртнение 13 штока 14, шток (правый)1 датчик 15 давления на шток 14, по- лдсть.16 камеры-контейнера, запол- исследуемой жидкостью, блок 1 суммирования сигналов от датчиков 7 и 15 давления соответственно на штоки 8 и 14, блок 18 усиления суммарного сигнала, блок 19 фиксации усиленного суммарного сигнала.

Кроме того, Df, D (фиг. 1) - диаметры штоков 8 и 14 и внутренний диаметр камеры 4 соответственно.

Устройство состоит из камеры 4 с завинчивающейся крьш1кой 11. В камере 4 и крьш1ке 11 соосно установлены узлы 5 и 12 уплотнения с уплотнениями 6 и 13. Через уплотнительные узлы 5 и 12 с уплотнениями 6 и 13 в полость 16 камеры входят соосные штоки 8 и 14 равного диаметра D, . Внут- ренняя полость 16 диаметром Dj образована внутренней поверхностью камеры 4, частью внутренней поверхности крышки 11 и поверхностями узлов 5 и 12 уплотнения. Во внутренней полос

ти 16 находится исследуемая жидкость, gg меры сжимается, давление жидкости

Которую подают в полость 16 через отверстие в камере, уплотняемое винтом 9. Жидкость заполняет зазоры между боковыми поверхностями штоков и

повышается. Давление жидкости возд ствует на торцы штоков, воспринима ется соответственно датчиками 7 и полных осевых усилий, сигнал от ко

0

5

0

5 о

5

0

5

0

камеры, а также между входящими в камеру торцами штоков соответственно. Камера 4 жестко соединена с неподвижными опорами 2. Торцы штоков, противоположные торцам, входящим в камеру, упираются в ограничители 3 и 10 осевого перемещения, выполненные в виде скоб. Ограничительные скобы 3 и 10 соединяются друг с другом в узлах взаимного сочленения болтами 1. На ограничительных скобах 3 и 10 в местах их контакта с торцами штоков 8 и 14 установлены датчики 7 и 15 полного осевого давления соответственно. Датчики 7 и 15 соединены с блоком 17 суммирования их сигналов, усилителем 18 суммарного сигнала и устройством 19 фиксации суммарного сигнала .

Устройство работает следующим образом.

В камеру 4, жестко соединенную с опорами 2, при снятой крьш1ке 11 и вывинченном уплотнительном винте 9 ус- танавливают со стороны полости 16 уплотнительный узел 5 с уплотнением 6 и вставленным в него по скользящей посадке штоком 8. В крьшжу 11 вставляют уплотнительный узел 12 с уплотнением 13 и вставленным в него штоком 14. После этого крышку 12 навинчивают на камеру 4. Далее через отверстие для винта 9 в полость 16 заливают исследуемую жидкость до полного заполнения полости 16. Далее завинчивают уплотнительный винт 9, герметизируя тем самым полость 16 камеры 4. Затем к выступающим за уплотнительные узлы торцам штоков 8 и 14 подводят ограничители 3 и 10 осевого перемещения, на которых в местах контакта с торцами штоков предварительно установлены датчики 7 и 15, отта- рированные на полное осевое усилие. Совместив соответствующим образом узлы взаимного кремления ограничительных скоб 3 и 10, скобы взаимно соединяют болтами 1. По мере затяжки, болтов скобы 3 и 10 сближаются заставляя сближаться торцы штоков 8 и 14. Объем камеры 16 вследствие этого уменьшается, находящаяся в ней жидкость вследствие герметичности каповышается. Давление жидкости воздействует на торцы штоков, воспринимается соответственно датчиками 7 и 15 полных осевых усилий, сигнал от кото

3

рьгх суммируют в блоке 17, усиливается в усилителе 18 и фикс.ируется прибором 19. По показаниям прибора 19 определяют значение давления в камере .

Когда давление в камере достигнет требуемого, прекращают затяжку болтов 1. Затем устанавливают подвижную ца- v.r.. /стройства в исходное положение, далее подвижную часть устройства соединяют с приводом его осевого перемещения, например, сердечником, втягиваемым или выталкиваемым из обмотки электромагнита (не показан). Прибор готов к работе. На следующем этапе исследования осуществляют заме величины суммарного осевого давления на штоки 8 и 14 при их движении. Для этого включают привод, который начин ет толкать соединенные скобы 3 и 10, например, в направлении, показанном на фиг. 1 сплошной стрелкой, со скоростью V. При этом скоба 3 перемещается вправо, толкая шток 8 в полость 16 камеры 4. Шток 8, внедряясь в полость 16, стремится уменьшить ее объем, при этом жидкость в полости 1 стремится повысить свое давление, но этого не происходит, так как внедрение штока 8 в полость 16 приводит к вытеснению из полости 16 штока 14. Так как диаметры штоков равны, жидкость сохраняет свое исходное гидростатическое давление при внедрении штока 8, равном выходу штока 14, а именно такое равенство перемещений штоков и есть единственно возможным при жестко фиксированном болтами 1 положении скоб 3 и 10 относительно торцов штоков 8 и 14..

Таким образом, воздействие привода на соединенные скобы обеспечивает осевое совместное движение штоков в одном направлении с одинаковыми скоростями. При движении штоков на шток 8 действует полное осевое усилие.

Формула изобретения

1. Способ определения вязкости жидкости, включающий принудительное движение в камере с исследуемой жидкостью двух соосно установленных штоков , одному из которых сообщают осе1359720

вое перемещение, и замер параметров движения второго штока, отличающийся тем, что, с целью повьш1енйя точности измерения вязкости жидкости при ее сжатии путем под- держания постоянного гидростат1гчес- кого давления, оба штока синхронно перемещают в осевом направлении в одну сторону с равными скоростями,замеряют при этом осевое усилие, воздействующее на каждый шток, и определяют вязкость жидкости по формуле

15

2о

«Ч iP DilPt . I 16 «D . V

где

f D,,Di

V

вязкость исследуемой жидкости, Па-с,

диаметры штоков и камеры соответственно, М, скорость движения штоков в установившейся стадии, м/с,

Р, - дифференциал Р, суммы осевых усилий на штоки Р по времени, значение которого взято для установившейся стадии, когда Р const, н/с.

2. Устройство для определения вязкости жидкости, содержащее камеру, датчик давления и два входящих в камеру соосных штока, один из которых имеет возможность осевого перемещения и торцом, противоположным торцу, входящему в камеру, оперт на ограничитель осевого перемещения, о т

лью повьш1ения точности измерения вязкости жидкости при ее сжатии путем поддержания постоянного гидростатического давления, оба штока выполнены одного диаметра, имеют возможность осевого перемещения и торцами, противоположными входящим в камеру,

оперты на ограничители осевого пере- ме щения, выполненные в виде скоб с узлами их взаимного сочленения.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено датчиком давления, причем каждый из датчиков давления расположен на ограничительной скобе соответствующего штока в месте контакта торца штока со скобой и соединен с блоком суммирования сигналов.

Изобретение касается определения реологических характеристик дисперсных систем, в частности вязкости жидкостей при высоких гидростатических давлениях. Цель изобретения - повышение точности измерения вязкости жидкости при ее сжатия путем поддержания постоянного гидростатического давления. Для этого в камере, заполненной испытуемой средой, осуществляют принудительное осевое движение двух штоков в одном направлении и по усилию, оказываемому на штоки испытуемой средой, определяют реологические параметры. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Редактор Л.Повхан

t/г.г

Составитель В.Вощанкин

Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Заказ 6150/47Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

.-.- -,™«,„ ,™.. . f

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4