Ротационный вискозиметр Советский патент 1988 года по МПК G01N11/14 

1

Изобретение относится к приборам для определения вязкости, предельного напряжения сдвига и других реологических характеристик вязкопласти- ческих жидкостей, например промывоч- ных и цементных растворов, применяемых в нефтяной и газовой промьшлен- ности при бурении скважин.

Целью изобретения является повышение точности измерений и надежности работы вискозиметра.

На фиг. изображен вискозиметр, поперечный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - торсион, размещенный с гарантированным зазором во втулке; на фиг.4 - торсион и втулка, поперечный разрез.

.

Ротационный вискозиметр (фиг,I) содержит корпус 1, в котором расположены два коаксиальных цилиндра 2 и 3. Приводной цилиндр 2 установлен в подшипниках 4 и связан с приводом вращения (электродвигателем) 5 ременной передачей 6. Измерительный цилиндр 3 подвешен на торсионе 7. В корпусе 1 также расположены датчик 8 положения и электромагнит 9.

Торсион 7 размещен с гарантированным зазором во втулке 10, один конец которой жестко связан с измерительным цилиндром 3, а на другом установлены два рычага 11 и 12, взаимо- действу1П11иге один с электромагнитом 9 а друго с. датчиком 8 положения.

Датчик 8 положения выполнен в виде излучателя 13 и фотоприемника 14, световой поток между которыми }1зме- няется выступом 15 на рычаге 12. Датчик 8 положения отрегулирован так, что при отсутствии нагрузки на измерительный цилиндр 3 выступ 15 перекрывает половину отверстия 16 в корпусе датчика (фиг.2) и сигнал рассогласования отсутствует.

При перемещении выступа 15 изменяется световой поток, попадающий в фотоприемник 14. Появляется сигнал рассогласования в фотоэлектрическом мосте во вторичном приборе 17. Находящийся там же усилитель усиливает этот сигнал, и подает напряжение на катушку электромагнита 9.

Электромагнит 9 (фиг.2) состоит из постоянного магнита 18, сердечника 19 и катушки 20.

Торсион 7 (фиг.З и 4) выполнен в виде двух взаимно перпендикулярных пластин 21 и двух зацепов 22 и 23. Верхним зацепом 22 торсион 7 закреплен на корпусе 1, а нижним зацепом к измерительному цилиндру 3. К зацепу 23 прикреплена втулка 10.

Конструкция торсиона 7, состоящего из двух взаимно перпендикулярных пластин, расположенных во втулке, обеспечивает большую жесткость системы подвески измерительного цилиндра при изгибе и позволяет обойтись без подшипников, при этом сохраняется

малая жесткость системы при кручении. Однако это не сокращает диапазона измерений, так как крутящий момент через втулку 10 воспринимается электромагнитом 9.

Вискозиметр работает следующим образом.

Коаксиальные цилиндры 2 и 3 погружают в исследуемую жидкость до уровня выше верхнего торца измерительного цилиндра 3. Приводной цилиндр 2 через ременную передачу 6 приводят во вращение приводным электродвигателем 5. Исследуемая жидкость при этом находится в условиях танген- циального сдвига в однородном поле напряжений в уэком зазоре между цилиндрами 2 и 3. ,

11, который возвращает втулку 10 и измерительный цилиндр 3 в исходное положение. В исходное положение воз- J вращается рычаг 12 с выступом 15, который перекрывает половину отверстия 16. Сигнал рассогласования исчезает.

Зная величину -напряжения на катуш- 10 ке электромагнита при различных скоростях вращения электродвигателя, по известным зависимостям определяют реологические характеристики исследуемой жидкости.

15

Формула изобретения

Ротационный вискозиметр, содержащий корпус, в котором расположены два. Измерительньш цилиндр 3 под деист-20 коаксиальных цилиндра, один из котовием крутящего момента от сил трения поворачивается на некоторый угол. На этот же угол поворачивается втулка 10 и закрепленный на ней рычаг 12. Выступ 15 рычага 12 приоткрывает отверстие 16, в результате чего увеличивается световой поток, попадаемый в фотоприемник 14. Появляется сигнал рассогласования в фотоэлектрическом мосте во вторичном приборе 17. Здесь же сигнал преобразуется, усиливается и подается напряжение на катушку 20 электромагнита. Под действием электромагнитных сил перемещается рычаг

25

30

рых связан с приводом вращения, а другой, измерительный, - с системой измерения крутящего момента, включающей торсион, состоящий из двух взаимно перпендикулярных пластин, и блок отрицательной обратной связи, о т - лича.ющийся тем, что, с целью повьш1ения точности и надежности работы вискозиметра, торсион размещен с зазором во втулке, один ко- нец которой жестко связан с измерительным цилиндром, а другой - с рычагами блока отрицательной обратной связи.

41265

11, который возвращает втулку 10 и измерительный цилиндр 3 в исходное положение. В исходное положение воз- J вращается рычаг 12 с выступом 15, который перекрывает половину отверстия 16. Сигнал рассогласования исчезает.

Зная величину -напряжения на катуш- 10 ке электромагнита при различных скоростях вращения электродвигателя, по известным зависимостям определяют реологические характеристики исследуемой жидкости.

15

рых связан с приводом вращения, а другой, измерительный, - с системой измерения крутящего момента, включающей торсион, состоящий из двух взаимно перпендикулярных пластин, и блок отрицательной обратной связи, о т - лича.ющийся тем, что, с целью повьш1ения точности и надежности работы вискозиметра, торсион размещен с зазором во втулке, один ко- нец которой жестко связан с измерительным цилиндром, а другой - с рычагами блока отрицательной обратной связи.

Изобретение откосится к устройствам, предназначенным для измерения реологических характеристик буровых растворов. Цель изобретения - повьше- ние точности и надежности. С этой целью в корпусе 1, в котором расположены два коаксиальных цилиндра 2 и 3, один из которых связан с приводом вращения, а другой - с системой измерения крутящего момента, включающей торсион 7, состоящий из двух

IS

fff

тг ;.- : 77 7 / :;- 5; 777г; Тл

.v- -b--..,-..-,..-- -Ts-.j.-,--....--- .i. .,., : t:--: f:i S :f - Jl-j: T.

гз