Ротационный пластовискозимитр Советский патент 1976 года по МПК G01N11/14 

1

Изобретепие относится к приборам для изучения реологических свойств тяжелых нефтепродуктов (нефтяных остатков) и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.

Известен прибор для изучения реологических свойств высоковязких материалов, состоящий из измерительных поверхностей типа «конус-конус, одна из которых связана с упругим элементом, предназначенным для компенсации развиваемого напряжения сдвига, электропривода с коробкой передачи и многопредельного указателя вязкости.

Недостатком известного прибора является то, что в процессе измерения вязкости нефте-. продуктов, вспенивающихся при высоких температурах, на верхней части измерительных конусов скапливается испытуемый продукт, который не может стекать обратно в рабочую полость прибора из-за отсутствия пространства для стекания вспененной массы в полость измерительных конусов.

Вспененная масса, находящаяся вне рабочей полости, создает дополнительное напряжение сдвига, что изменяет точность измерения. Поэтому известные приборы не могут применяться для реологических исследований вспенивающихся нефтепродуктов.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет создания полости

для стекания вспененной массы в зазор измерительных конусов.

Для этого внутренний конус ротационного пластовискозиметра выполнен биконическим с телесным углом дополнительного конуса 60°, а наружный вращающийся конус соединен с вращающимся цилиндром через поверхность усеченного конуса, образующую с поверхностью внутреннего верхнего конуса коническое кольцевое пространство.

Па чертеже показана схема предложенного ротационного пластовискозиметра. Наружный вращающийся конус 1 соединяют

через поверхность усеченного конуса с вращающимся цилиндром 2 и опускают в электрическую печь 3. Внутренний конус прибора, имеющего верхний дополнительный конус 4 с телесным углом 60°, консольно установлен в корпусе пластовискозиметра посредством стержня 5 и внутренних радиальноупорных щарикоподщипников 6. На стержень 5 жестко посажен шкив 7, который, в зависимости от диапазона измерения напряжения сдвига, входит в зацепление с одним из силоизмерителей компенсационной системы 8. В качестве силоизмерителей использованы электросиловые преобразователи с унифицированным токовым выходом 20 ма

(по ГОСТ 14795-69).

Наружный измерительный конус 1 приводится во вращение электроприводом 9 с дополнительной коробкой передач через зубчатую пару 10, которая прикреплена к корпусу пластовискозиметра и свободно вращается вокруг вертикальной оси. Корпус пластовискозиметра опирается на наружные радиальноупорные подщипники 11, установленные на раме прибора 12. Рама может перемещаться вертикально на трех стойках 13. Электропривод имеет встроенный тахогенератор, вырабатывающий сигнал, пропорциональный числу оборотов электродвигателя в диапазоне (1 -Ь 0,8) 10. Этот сигнал используется при автоматической записи кривой течения на двухкоординатном самописце. Для расширения предела изменения числа оборотов применяется дополнительная десятискоростпая коробка передач с диапазоном 1 - 10.

Автоматическое измерение и запись температуры производится многоточечным электронным потенциометром 14 типа КСП-4. Датчиками температуры служат термопары 15, 16 и 17, расположенные у спирали печи электронагрева, у стенки измерительного стакана и над исследуемым продуктом.

Щит управления 18 служит для электропитания всех блоков и устройств. Он состой г из включателей и индикаторов, прерывателей максимального тока и устройств блокировки.

Процесс измерения вязкости осуществляется по методу постоянной скорости деформации. При неподвижном внутреннем конусе 4 вращается с постоянной угловой скоростью наружный конус 1. При этом напряжение тахогенератора электропривода 9 передается для записи на двухкоординатный регистрирующий прибор 19. Крутящий момент, пропорциональный эффективной вязкости, возникающий при измерении, передается к щкиву 7, затем, в зависимости от диапазона измерения напряжения сдвига, к одному из силоизмерителей компенсационной системы 8, который компенсирует этот момент, весьма незначительно (десятки микрон) перемещая щкив 7. Силоизмеритель вырабатывает постоянный ток, пропорциональный измеряемому усилию (вязкости). Этот ток измеряется стрелочным либо самопищущим миллиамперметром (вторичным прибором) 20. Для записи на двухкоординатный самописец напряжение снимается с сопротивления 100 ом, включаемого последовательно со вторичным прибором.

Шкала вторичного прибора тарируется по калибровочным жидкостям с учетом диапазона измерения.

Наружный конус 1 в совокупности с нижней частью внутреннего конуса 4 образует измерительную поверхность типа «конус-конус. Кольцевое пространство, заключенное между поверхностью наружного усеченного конуса и поверхностью верхнего внутреннего

0 конуса, служит для сбора и гашения вспененной массы, образующейся при испытании нефтепродуктов, склонных к вспучиванию. Гащение пены достигается в результате снижения скорости восходящего потока газов (рас5 творенный воздух, пары воды и легкие углеводороды) за счет расширения кольцевой полости. Исходный объем продукта берется таким (уровень б), чтобы в конце испытания остаточный продукт занимал наименьший объем

0 (уровень е). При вспученном состоянии объем продукта доходит до уровня а.

Тангенциальное усилие, развиваемое измерительными поверхностями (ниже уровня в), определяет величину измеряемой вязкости. Напряжение сдвига, развиваемое между верхним внутренним конусом и усеченным наружным конусом, незначительно, что объясняется отсутствием свободной жидкой фазы (кроме устойчивой пены), и малым градиентом ско0 рости сдвига в этой полости.

Формула изобретения

Ротационный пластовискозиметр для изучения реологических свойств высоковязких нефтепродуктов (нефтяных остатков), вспенивающихся при нагреве, состоящий из измерительного устройства типа «конус-конус, электропривода с дополнительной коробкой передач, датчика, регистратора вязкости и термостата, отличающийся тем, что, с

целью повышения точности измерений за счет стекания вспененной массы в полость измерительных конусов, внутренний конус ротационного пластовискозиметра выполнен биконическим с телесным углом дополнительного конуса в 60°, а наружный вращающийся конус соединен с вращающимся цилиндром через поверхность усеченного конуса, образующую с поверхностью внутреннего верхнего конуса коническое кольцевое пространство.

, , ,v-, .. .