Способ градуировки ротационных вискозиметров Советский патент 1989 года по МПК G01N11/14 

Изобретение относится к технике измерения вязких свойств материалов и может использоваться при градуировке ротационных вискозиметров,предназначенных для исследования высоковязких веществ.

Цель изобретения - упрощение процесса градуировки ротационных вискозиметров.

Сущность способа, основанного на создании гидравлического сопротивления образцовой жидкости, эквивалентного гидравлическому сопротивлению испытываемого вещества заключается в том, что образцовую жидкость размещают в градуируемом вискозиметре,

а гидравлическое сопротивление образцовой жидкости изменяют в процессе градуировки путем введения в полость между измерительными поверхностями вискозиметров дополнительных элементов, поверхности которых, контактирующие с образцовой жидкостью, эквидистантны поверхностям измерительных элементов.

Под дополнительным элементом понимается объект, выполненньш в виде полого цилиндра или группы эквидистантно вьтолненных ц 1пиндров без зазора между боковыми поверхностями (полый цилиндр кассетного типа) с вы4;о

СП

о to

9

сотой, ракиой высоте рабочей полости вискозиметра.

Кроме того, дополнительные элементы при градуировке вращают в направ- лении, противоположном вращению измерительных элементов вискозиметра,

Требуемое гидравлическое сопротивление достигается не в эталонном вискозиметре,,, кине1- атнчески связанном с г радуируемьм 5 а в самом градуируемом вискозиметре, Иеобходгоюсть в эта- ви;скозилетре отпадает, что уп р01цает процесс градуировки. Кснолие- ние дополнительиьгх элемен.тов (с кон- тактиыми поверхностями, эквидистаит- РШ1МИ измерительным поверхностям градуируемого вискозиметра) обеспечивает подобие процесса деформироиаггия образцово жидкости п ::Г.оп,пс1;:а г рг ДУ ировки, ynpoinaei .; ;..иБИца,пе -тНОГО ГИДраВЛИЧССГчО о СОПрО i .ULiJieir: ; J

а следовательноJ л сам нроцес ,: градуировки,

Вращение дополмительпых элементов в направлении, противоположном вращению измерительных элементов вискозиметра , увеличивает гидравлическое сопротивление образи,ово{1 жидкости, обеспечивает возможность управления этим сопротиихгением., упрощает воспроизведение заданного зна 1ения коэффициента вязкости, что также способствует достижению положительного эф- фекта

На фиг, показана схема градуировки вискозиметра с применепием дополнительных элемептов, связанны: : неподвижно с измерительными; на фиг.2 - то же, с одним вращающимся элементом

Между цилиндрическими измерительными элементами (фиг.1) - неподвижным 1 и . подгягкным 2 помещены дополнительные элементы - вИутретпшй 3 и наружный 4 и образцовая лшдкостъ 5.

Между измерительными элементами 1 .и 2 (фиг.2) помещен дополнительный 3 отделенный от измерительных элемен- тов слоем образцовой жидкости 5,

При испытатши в вискозаметре (дополнительные элементы при этом отсутствуют ) вещества с коэффициентом вязкости I, момент сил падравлическо сопротивления равен

L;( Т а г RM - 11б

()

где RJ - радиус наружной поверхности (непо/1,вижного измерительного элемента);

Rg радиус внутренней поверхности (подвижного измерительного элемента);

L - длина цилиндрической полости, заполненной веществом; || - дяпамический коэффициент

вязкости исп.ытываемого вещества 5 со - угловая скорость подвижного

элемента.

Пример 1 о Градуировку ротационного вискозиме-тра типа цилиндр-цилиндр проводят в точке диапазона измерений коэффициента вязкости с испоочьзованием образцовой жидкости,- в качестве которой выбран глицерин, дилам1-г-1еский козффици.емт вязкости которого равен 1,5 МПа«с при температуре 20°С, I

При градуировке между измерительными элементами помещают путем принудительного введения в зазор между измерительными поверхностями ротационного вискозиметра донолнитель- ные элементы (как показано на фиг) выполненных в виде полого п глиндра и деформируют образцовую жидкость, вращая хи утренний цилиндр.:,

Момент сил гидравлического сопротивления в процессе градуировки определяется формулой, аналогичной (1), только вместо Rц и Rgдолжны быть подставлены значения К и Rg, где момент равен

4ГГ L R , К„ - RP

U .

(2)

Для выбранного типа вискозиметров К„ 10, Re 7, R ,, 9 н R g 8 мм. Момент сил гидравлического сопротивления, воспроизводимый при градуировке, равен 3,2 -10 Н .м, что соответствует моменту, возникающему при испытаниях на вискозиметре вещества с коэффициентом вязкости (,8МПА«с Из формулы (1) и (2) cneJsVeT, что значение коз(|)фициента вязкости, воспроизводимое при градуировке, равно

t .. - D о

(3)

RH S

Из формулы (3) видно, что уменьшение зазора, вызванное применением дополнительных элементов, позволяет |О /1

, R H Ri R н - RB I - 1o

личить воспроизводимое при градуировке значение коэффициента вязкости по сравнению с коэффициентом вязкости образцовой жвдкости без использования эталонного вискозиметра, т.е упростить процесс градуировки,

Пример2„ Градуировку проводят в той же точке диапазона измерений вязкости с использованием образцовой жидкости (коэффициент вязкости ее равен Ig). Образцовую жидкость помещают между измерительными элементами 1 и 2 (фиг,1), вводят допол- нительньш элемент 3, кинематически связанный с приводом подвижного элемента 2, и приводят его во вращение

с угловой скоростью 1 i ( UJ угловая скорость подвижного измерительного элемента; i - передаточное отношение привода дополнительного элемента),

Момент сил сопротивления при градуировке равен

М 41 Ъи ----- f (1+i) +

где R,:, и

радиусы дополнительного элемента,

Приравнивая моменты сил сопротивления, заданные формулами (1) и (4),. получают значение коэффициента вязкости, воспроизводимое при градуировке:

,,r4-:-5lo i) R B -R; RH J

Л

Re

R:. По этому значению делается отмет- в ка на шкале вискозиметра. Например,

при и 4-кратном . меньшения зазора между измерительными элементами вискозиметра за счет введения дополнительного элемента достигается уве- личение воспроизводимого применения образцового вискозиметра для создания нормированного гидравлического сопротивления. Так1-1м образом, упрощается градуировка вискозиметра R области высоких значен1 Й коэффициента вязкости.

Таким обрггзом, способ может быть использован при градуировке вискозиметров, предназначенных для высоковязких жидкостей, например битумов, расплавов полимеров и т.п.

Формул

изобретения

20

25

.

30

35

40

в

1. Способ градуировки ротационных вискозт- метров, включающий размещение образцовой жидкости в зазоре между измерительными -поверхностями градуируемого вискозиметра, создание гидравлического сопротивления образцовой жидкости, эквивалентного гидравлическому сопротивлению испытуемого вещества, с последующим нанесением отметки на шкале вискозиметра, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса градуировки, гидравлическое сопротивление образцовой жидкости создают путем размещения в полости между измерительными поверхностями вискозиметра дополнительных элементов, поверхности которых, контактирующие с образцовой жидкостью, экв1- дистантны поверхностям измерительных элементов.

2о Способ ПОП.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что дополнительные элементы при градуировке, BpantaraT в направлении, противоположном вращению измерительных элементов вискозиметра.

Фиг.1

Изобретение может использоваться при градуировке ротационных вискозиметров, предназначенных для исследования высоковязких веществ. Цель изобретения - упрощение процесса градуировки ротационных вискозиметров за счет исключения необходимости использования образцового вискозиметра. При градуировке ротационных вискозиметров, основанной на создании гидравлического сопротивления (ГС) образцовой жидкости, эквивалентного ГС испытываемого вещества, образцовую жидкость размещают в градуируемом вискозиметре, а ГС образцовой жидкости заменяют в процессе градуировки путем введения в полость между измерительными поверхностями вискозиметров дополнительных элементов, поверхности которых, контактирующие с образцовой жидкостью, эквивалентны поверхностям измерительных элементов. Кроме того, дополнительные элементы при градуировке вращают в направлении, противоположном направлению вращения измерительных элементов вискозиметра, что обеспечивает возможность управления ГС, 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Кн

Редактор Ю Середа

Составитель В.Вошанкин

Техред М.Ходанич Корректор М„Пожо

Заказ 4435/43

Тираж 789

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фиг. 2

Подписное