Способ определения реологических свойств неньютоновских жидкостей Советский патент 1990 года по МПК G01N11/14 

Изобретение относится к способам измерений реологических свойств и может найти применение в химической, нефтехимической и биохимической про- мьшшенности.

Целью изобретения является непрерывное определение реологических свойств при непрерывно меняющемся градиенте скорости.

На чертеже показана конструкция ротационного вискозиметра для реализации предлагаемого способа.

Измерение крутящего момента на рабочем цилиндре с одновременным-наложением изменяющегося тормозного момента к измерительному цилиндру и измерение скорости последнего позволяют устанавливать любой необходимый гра- . диент скорости и определять соответствующее ему касательное напряжение, увеличить число необходимьпс опытов, уменьшая интервалы между точками измерений, что увеличивает точность интерполирования экспериме тальных данных при построении реологических кривых течения... Вращение рабочего цилиндра с постоянной скоростью с одновременным наложением изменяющегося тормозного момента к измерительному цилиндру позволяет изменять скорость вращения последнего в неирврьтном режиме от линейной скорости вращения рабочего цилиндра при полностью расторможенном измерительном цилиндре и до полного его торможения. При этом средний градиент скорости определяют по зависимости

Т, CJ.R - UzR2,,.

J R, - Rj

Т

где 1 - средний градиент скорости; СО,|С0. угловые скорости рабочего / и измерительного цилиндров, соответственно; R, R2 радиусы рабочего и изме- рительного цилиндров.

СП

со

-vj

: Таким образом, градиенты л соответствующие им касательные нап- )яжения изменяются непрерывно и соот- зетственно получается непрерывная заtЗИCИMOCTЬ у У

Ротационный вискозиметр сосотоит из рабочего цилиндра 1, вал 2 которого соединен с валом привода электродвигателя и измерителем 3 крутящего момента. Соосно с рабочим цилиндром 1 в подшипниковой опоре 4 установлен измерительный цилигщр 5, снабженный Тормозным устройством 6 с рабочей п:о- |верхностью 7 и измерителем 8 скорости врап5ения.

Для осуществления способа исследуемую жидкость заливают в кольцевой зазор между боковыми стенками рабоче- :го и измерительного цилиндров. Вклю- :чают привод, от вала которого через вал 2 начинает вращаться рабочий цилиндр 1 с постоянной угловой скоростью со,. Исследуемая жидкость увлекается во вращение боковой поверхностью рабочего цилиндра 1 и передает вращение измерительному цилиндру 5. Тормозным устройством 6, регулируя силу прижатия его рабочей поверхности 7 к боковой поверхности измерительного цилиндра 5, замедляют скорость вращения последнего и с помощью измерителя 8 скорости вращения определяют угловую скорость вращения, а по показателям 3 измерителя крутящего момента определяют крутящий момент. Полученное значение крутящего момента подставляют в известное уравнение для определения касательного напряжения, а значения cOi и С02 угловых скоростей вращения рабочего и измерительного цилиндров - в уравнение (1) и определяют средний градиент скорости. Регулируя силу прижатия рабочей поверхности 7 тормозного устройства 6 к боковой поверхности измерительного цилиндра 5Jможно плавно изменять угловую скорость вращения от значений

COiRi Q - когда измерительный.

линдр 5 полностью расторможен до момента,, когда тормозное устройство 6 останавливает вращение этого цилин,ц- ра, Соответственно можно получать непрерьшные средние значения касательных напряжений и гради1ентов скоростей, что повышает точность постро ения графической зависимости и зна

5

0

5

0

5

0

5

0

5

чит точность определения реологичес ких свойств.

Пример. Для осуществления способа бьш изготовлен измерительный узел, включающий в себя рабочий цилиндр диаметром 32 мм, высотой 72 мм, вал 2 и измерительный цилиндр 5 диаметром 42 мм и высотой 80 мм. Измерительный цилиндр 5 установлен соосно с внутренним цилиндром на подшипнике 4 качения № 202 с целью свободного вращения. Рабочий цилиндр 1 с помощью вала 2 присоединен к приводу эле;кт- родвигателя МО-50М, обеспечиваю1пего вращение с постоянной скоростью 500 об/мин. Вал 2 рабочего цилиндра 1 соединен также и с измерителем 3 крутящего момента торсионного типа с омическими датчиками, У боковой поверхности измерительного цилиндра 5 установлен ручной тормоз 6, представляющий собой систему винт ,- гайка микрометра 85130-002, на торцовой поверхности которого закреплена тормозная пластина 7, изготовленная из баббита. Для измерения скорости вращения измерительного цилиндра, 5 применяется тахометр ТЧР№10. В опытах в зазор между цилиндрами заливалась исследуемая жидкость - суспензия ПВХ.

Использование предлагаемого способа повышает точность измерений реологических свойств за счет непрерьшного изменения г.радиентов скоростей и соответствующих им касательных напряжений, что позволяет измерять значения реологических параметров в любой необходимой точке . Кроме того, предлагаемый способ измерения реологических свойств позволяет расширить диапазон измерений скорости и точно определить значения градиента скорости и касательного напряжения, при которых начинается проскальзывание жидкости относительно боковых поверхностей цилиндров (адгезионное скольжение), упрощает конструкцию вискозиметра, так как отпадает необходимость в установке редуктора или вариатора скорости вращения.

Формула изобретения

Способ определения реологических свойств неньютондвск1-1х жидкостей, с использованием двухцилиндрового ротационного вискозиметра, каждый из которых установлен на своей оси вращения и один из которых, рабочий цилиндр, вращают, а к другому, измерительному цилиндру, прикладьтагот тормозной момент, отличающий- с я тем, что, с целью непрерьшного определения реологических свойств при

непрерьшно меняющемся градиенте скорости, измеряют крутящий момент на рабочем цилиндре с одновременным наложением изменяющегося тормозного момента к измерительному цилиндру путем измерения скорости вращения последнего .

Изобретение относится к способам измерения реологических свойств и может найти применение в химической и др.отраслях промышленности. Цель изобретения - непрерывное определение реологических свойств при непрерывно меняющемся градиенте скорости. Способ позволяет устанавливать любой необходимый градиент скорости и определять соответствующие ему касательные напряжения и увеличить число необходимых опытов, уменьшая интервалы между точками измерений, что увеличивает точность интерполирования экспериментальных данных при построении реологических кривых течения.

/

Ж

К

8

и