Реометр Советский патент 1991 года по МПК G01N11/14 G01N11/16 

Изобретение относится к реологии жидкостей и используется для определения вязкости неньютоновских жидкостей, модуля упругости при сдвиге и вязкости неньютоновских жидкостей и наполненных систем на их основе.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.

На фиг. 1 представлена схема реометра; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Реометр состоит из двигателя 1. регулятора 2 скорости, опорно-упорного узла 3 питателя, питателя 4 с загрузочным устройством, наружного цилиндра 5, ротора 6 с двумя симметричными относительно центрального отверстия 7 полуроторами, двух мембранных упругих торсионов 8, сменных торсионов 9 и 10, сменных грузов (инерционной массы) 11, опорного узла 12 с подвижным элементом 13 инерционной массы и

упором 14, спускового механизма 15, снабженного натяжным устройством и упором 16, датчиков 17 и 18 перемещения инерционной массы и ротора, датчиков 19-21 температуры, давления и скорости движения питателя, а также вторичных стандартных приборов, включенных по известным схемам, для регистрации и контроля температуры, регистрации давления, скорости движения питателя и автоматизации измерений вязкости и модуля упругости при сдвиге неньютоновской жидкости на основе показаний стандартных датчиков перемещения, отметчика времени и счетчика числа циклов колебаний (за определенный промежуток времени).

Реометр работает следующим образом.

Двигатель через регулятор скорости приводит в движение питатель, перемещающий жидкость (порошок, гранулы, крошку

ON VI СЛ

2

СО

и т. д.) из загрузочного устройства во внутренний рабочий объем питателя. За счет регулируемого потока тепла от нагреваемых стенок питателя и тепла внутреннего трения жидкость (материал) нагревается (при необходимости - расплавляется) до требуемой температуры. Питатель продавливает жидкость через среднее отверстие в пространство между цилиндром и ротором. Создаваемое питателем давление вынуждает жидкость течь по зазору между цилиндром и ротором и выдавливаться через крайние отверстия. После заполнения объема питателя и зазора между цилиндром и ротором жидкостью питание извне прекращается. При этом питателем создается замкнутое вынужденное двухконтурное симметричное течение жидкости. Скорость течения регулируется изменением скорости движения питателя, а также подбором зазора между цилиндром и ротором путем установки сменного, варьируемого по размерам, ротора. Перепад давления и температура регистрируются на самописцах вторичных приборов.

- Рукоятка спускового механизма переводится в положение, в котором обеспечивается контакт (зацепление) между упором спусковой рукоятки и упором подвижного элемента опоры инерционной массы. С помощью натяжного устройства спускового механизма рукоятка перемещается вдоль своей оси и своим упором перемещает упор, подвижный элемент опоры инерционной массы, сменные грузы инерционной массы и торсионы, закручивая их на заданный угол (от 0 до 10°С). Торсион, связывающий инерционную массу с неподвижным измерительным элементом (корпусом цилиндра), оказывается в напряженном состоянии, обладает запасом потенциальной энергии.

Торсион, связывающий инерционную массу с подвижным измерительным элементом (ротором), в период смещения рукоятки спускового механизма тоже закручивается на некоторый угол. Сопротивление скручиванию здесь создается ре- акцией эластичных мембранных торсионов и реакцией неньютоновской жидкости. Вследствие релаксации напряжений в жидкости реакция ее стремится к нулю. Таким образом, через некоторое, экспериментально определяемое время динамическое равновесие в системе инерционная масса - торсион - ротор - цилиндр переходит в статическое равновесие, точнее в квазистатическое - при учете релаксационных свойств упругих мембранных торсионов, которым в

практических целях измерений можно пренебречь. Прибор с этого момента готов к проведению измерений.

Нажатием на рукоятку спускового устройства вызывают срыв контакта двух упоров.и подвижная измерительная система приобретает способность к совершению колебательного затухающего движения. Параметры этого движения (частота,декремент

затухания) дают информацию об упругих и вязкостных характеристиках исследуемой жидкости (или наполненной системы на ее основе). Входящий в расчетные зависимости коэффициент (форм - фактор) определяется расчетным путем. Значение частоты собственных колебаний, входящее в расчетные зависимости, определяется из опыта, проводимого в отсутствии жидкости в зазоре между измерительными элементами.

Расчет модуля при сдвиге и вязкости производится с помощью микрокомпьютера, на который через вторичные преобразователи выводятся сигналы датчиков перемещения, отсчета времени и числа периодов колебаний за некоторый период времени.

Формула изобретения Реометр, содержащий коаксиальные наружный цилиндр со средней зоной и торцовыми зонами и внутренний цилиндр-ротор, сменный торсион, связанный с ротором, датчик перемещения ротора, устройство для регистрации перемещения ротора, устройство для регулирования и

регистрации температуры исследуемой ,. жидкости, устройство для измерения и регистрации давления в жидкости, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен устройством для нагнетания исследуемой жидкости, соединенным подводящим каналом со средней зоной наружного цилиндра с центральной камерой, а отводящими каналами - с двумя торцовыми зонами,

образованными зазором между цилиндром и ротором, инерционной массой в виде сменных грузов, установленной на подвижном элементе опорного подшипникового узла .дополнительным сменным торсионом,

соединяющим инерционную массу с наружным цилиндром, торцовыми эластичными мембранными торсионами, закрепленными периферийной частью к наружному цилиндру, а по внутреннему диаметру - к ротору,

причем устройство для нагнетания жидкости выполнено в виде шнекового питателя с винтовыми нарезками на концах шнека встречного направления, соединенного приводом с электродвигателем.

Ъл.1

Изобретение относится к реологии неньютоновских жидкостей. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет расширения диапазона измерений вязкости и модуля упругости и повышения точности измерений. В основе измерительной схемы прибора использован принцип обратного маятника в вынужденном потоке исследуемой жидкости, создаваемом внешним источником, в частности шнековым питателем. Изобретение может быть использовано для научных исследований и заводских определений реологических характеристик неньютоновских жидкостей, в том числе высоконаполненных. 2 ил.

fcg.2

/