Ротационный вискозиметр Советский патент 1975 года по МПК G01N11/14 

1

Изобретение относится к области исследований химических и физических свойств веществ и может применяться в различных отраслях промышленности, в частности, в бурении скважин для измерения реологических параметров промывочных жидкостей.

Известны ротационные вискозиметры, содержащие в качестве измерительных поверхностей два коаксиально расположенных цплиндра, из которых один приводится в ненрерывное вращение, а другой, соединенный с торсионным динамометром, содержащим в качестве торсиона стальную проволоку или винтовую пружину, поворачивается вокруг своей оси до наступления равновесия между моментом сил сопротивления сдвигу (например, вязкости) испытуемого материала и моментом сил упругости торсиона. По углу поворота этого цилиндра определяют искомый реологический параметр материала.

Указанные вискозиметры имеют следующие недостатки:

1. Соосное расположение цилиндров, достигаемое в результате операции центровки, легко нарушается от разных случайных причин: толчков прибора, изменения наклона его к горизонту, вибраций, возникающих при высоких скоростях вращения цилиндра и т. п.

Применяющиеся для сохранения соосности цилиндров дополнительные приспособления:

центрирующая игла, входящая в коническое углубление в дне неподвижного цилиндра, шариковые подщипники, в которых поворачивается ось этого цилиндра и т. п. - малоэффективны или вносят существенные погрешности в измеряемую реологическую величину вследствие возникающего в них момента трения, который суммируется с моментом, создаваемым силами вязкости и т. п.

2. При исследовании жидкостей, сильно различающихся по вязкости, возникает необходимость замены упругой проволоки на более или менее толстую с целью изменения диапазона измерения с последующей повторной тарировкой прибора, что отнимает много времени, в особенности, в сложных по ко}1струкции приборах, например, вискозиметрах, работающих под большим внутренним давлением при высокой температуре исследуемой

среды.

Цель предлагаемого изобретения состоит в устранении недостатков существующих ротационных вискозиметров указанного типа. Для этого цилиндр, соединенный с динамометром, связан с неподвил пой частью прибора двумя, последовательно расположенными и соосными с ним торсионами, причем торсионы снабжены устройством для их осевого натяжения, измерения и фиксирования усилия

натяжения.

На чертеже представлена схема ротрлик):;-ного вискозиметра.

Наружный цилиндр 1, сиираюпдийся подшииники 2, соединен с электроириводом. Внутренний цилиндр 3 висит иа уиругой подвесной проволоке 4 (нервом торсноие), св;ь занной с кроиштейном 5. Центрирующая проволока 6 (второй тореной), расиоложе1и;ая соосно с подвесной, жестко связана одним концом е внутренним цилиндром, а другим концом - с неподвижной трубкой 7. Обе ироволоки находятся в растянутом состоянии, для чего имеется натяжное устройство, состоящее из винта 8, гайки 9 и коитргайки 10.

Между подвесиой проволокой и натяжиым устройством расположеио соосно с ними устройство для измерения усилия иатяжеиия, состоящее из виитовой пружииы И, стрелки 12 и шкалы 13.

Наружны.й цнлиидр в своей верхней части сопрягается через сальниковое унлотненис 14 с чащей 15, неиодвижио укреилеииой на кроищтейие и спабже11иой сливиым патрубком 16.

Трубка расиоложепа сооспо с паруж:ныл1 цилиндром и сопрягается с его днищем 17 с помощью сальиикового ун;1отиитсля 18.

Для предотвращения поворотов иружицы вокруг оси смежиые с ней детали имеют шионочные ограничители поворота.

Ротационный вискозиметр работает следующим образом.

Исследуемая жидкость, находящаяся в кольцевом зазоре между цилиндрами, течет под действием вращающегося наружного цилиндра и в свою очередь воздействует иа внутренний цилиндр, иоворачивая его вокруг оси до тех нор, пока силы упругости закрученных проволок не уравновесят крутящий момент. Угол поворота внутреннего цилиндра.

4

;;спс). ьзусмый для pacijeTa крутящего момеиi;: и касательных наиряжеПгй в жидкости, измс1 яется и заиисывается автоматически с иомонтью се„чьсиииого измеритсльиого устройства.

Угловая скорость на-зужиого цилиндра может изменяться с нолющью варнатора скорости и изме ;яется тахометром.

Одновременно с течением но кольцевому

зазору вокруг оси цилиидров жидкости может ири необходимости лтедленно двигаться ь этом же зазоре снизу вверх, поступая в него иод избыточным давлением извне но трубке и вытекая из зазора в чагну, откуда она удаляется но иатрубку 16.

Тарировка вискозиметра, заключающаяся в установлсмип фу}1кциональ 1ой зависиг.юсти ко}:станты уиругости торсиоиов от усилия lix иатяжения, выиолияется с помощью зал.аваемой в ирибор эталонной жидкост, вязкость которой должна быть известна и ие. зав 1с;гг i;T скорости вращения наружного и.н/пиьчр/а (ньютоновская жидкость).

Ротацио1П1ьи1 виско.ии.гетр/, со.,ержащ1-1Й два коаксальных ци.гп-игтра, виутрещпп из которых сое;,ииен с торсиоиом, снабженным устройством .гля осевого натяжения, отличаюИ1 и и с я тем, что, с целью сохра1:ения соосности цилиндров и повышения точности измереипй, oji снабжен вторым, последовательно соединенным с первым, являющимся осью цилиидров, торсиоиом, верхиий конец которого жестко закреплен в верхней части цнлиидра, а нижний конец, пронущенный через дно цилиидра, жестко закреплен с неподвижной частью нрибора.

S