Способ определения вязкости Советский патент 1991 года по МПК G01N11/16 

Изобретение относится к способам экспресс-контроля вязкости жидкостей и может быть использовано для исследований и контроля технологических процессов.

Цель изобретения - повышение точности определения вязкости гетерогенных жидкостей при одновременном упрощении аппаратурного осуществления способа.

На фиг.1 схематически показано образование углубления на поверхности жидкости (1 - игла, 2 - жидкость); на фиг.2 - процесс отражения светового луча от углубления; на фиг.З - зависимость угповой скорости Q прохождения отраженным лучом заданного угла а от«м .

Способ осуществляется следующим образом.

Гетерогенную систему, помещаемую в емкость прмбора, деформируют горизонтально движущейся профильной иглой (фиг.1). Игла выполняется из несмачиваемого или плохо смачиваемого материала для данной системы. Световой луч падает на деформируемую поверхность системы и отражается в соответствии с законами оптики. За время возващения поверхности системы в исходное состояние отраженный луч проходит угол Ом (фиг.2) Измерения угловой скорости Q прохождения лучом угла а показали, что она изменяется по мере прохождения лучом угла а (фиг 3)

Участок 3-4 является выходом на режим и зависит, кроме реологических свойств системы, от смачиваемости иглы дисперсионной средой,поверхностного натяжения и других трудноучитываемых факторов. Скорость на участке 5-6 зависит от сил поверхностного натяжения среды. Участок 3-4 составляет 15-20% от Ом , а участок 5-6 - 10 - 17% от ам . Линейная скорость луча на участке 4-5 постоянна и зависит от вязкости и плотности системы

|СЛ

Ю М

Чтобы исключить возможные случайности при измерении вязкости и не попасть на нелинейный участок, датчики измерения скорости возвращения отклоненного луча располагают внутри второй трегм угла ам , что примерно соответствует изменению глубины контрольного участка жидкости 2/3- 1/3 от первоначальной.

Время прохождения световым лучом данного контрольного угла постоянно дл систем с одинаковой вязкостью при одинаковой плотности. Таким образом, зная плотность жидкости, по времени прохождения лучом контрольного угла можно определить ее вязкость, а для определенных плотно- стей шкалу прибора можно сразу градуировать в единицах вязкости.

Пример. Гетерогенную жидкость наливают в прямоугольную термостатируе- мую кювету с размером 35-45-10 (мм), Гакой относительно большой объем для пробы материала позволяет получать средние свойства исследуемого материала. Глубина погружнения h иглы постоянна и равна 5 мм. Игла приводится в движение падающим грузом, соединенным с иглой нитью через блок. В опытах менялась ширина игл d. Каждой иглой было проведено по 7 замеров одной термостатируемой системы.

Обобщенные результаты опытов приве- дены в таблице для системы каучук 11ДИ- 40%, AI - 30%, КС - 30% (Д - дисперсия опытных данных)

Из данных опыта следует, что ширина мглы и глубина погружения должны для до- стижения повторяемости находиться в соотношении d/h 1/3. Вероятно, что при слишком маленкой ширине иглы может происходить схлопывание поверхности системы с образованием пузырей, а при слиш- ком большой ширине иглы на время

выравнивания деформированной поверхности системы сильно влияет поверхностное натяжение.

Время прохождения отклоненным лучом контрольного угла определялось по двум фотодатчикам, установленным на границах контрольного угла и связанным с регистрирующим осциллографом. Датчики укреплены на вертиклаьной рейке с возможностью независимого перемещения вдоль нее,

В предложенном способе не имеют значения такие свойства лазерного луча как когерентность, монохроматичность, а фокусировка светового луча оптической системой вполне достаточна для достижения необходимой точности. Рассеивание луча в процессе измерения не влияет на точность измерения. Таким образом, замена лазерного излучения световым позволяет применять более дешевую и простую аппаратуру.

Формула изобретения Способ определения вязкости, включающий деформирование поверхности жидкости, измерение параметров деформации определение вязкости с помощью лазерного излучения, отличающийся тем, чтоб с целью повышения точности определения вязкости для гетерогенных жидкостей и упрощения процесса, определение деформирования поверхности жидкосга выполняют горизонтально движущейся профильной иглой с соотношением ширины и глубины погружения 1:3, а измерение параметров деформации жидкости определяют по времени прохождения отклоненным световым лучом контрольного угла, который соответствует изменению глубины деформированного участка жидкости 2/3- 1/3 от первоначальной.

I

/

Фиь.1

Изобретение может быть использовано для контроля технологических процессов и позволяет достаточно просто и быстро определять вязкость небольшого объема пробы гетерогенной жидкости В соответствии со способом поверхность гетерогенной жидкости деформируют горизонтально движущейся профильной иглой и наблюдают за релаксацией системы по отклонению отраженного светового луча При этом отношение ширины иглы к глубине ее погружения 1-3, а вязкость определяют по времени прохождения отраженным лучом угла 2/3-1/3 от максимального, что соответствует изменению глубины деформированного участка жидкости 2/3-1/3 от первоначальной. 3 ил

1/Злт 2/зат Фиг.З

Фиг. 2