Капиллярный вискозиметр Советский патент 1977 года по МПК G01N11/02 

1

Изобретение относится к технике точного приборостроения и может быть иопользовано в химической, легкой, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен вискозиметр, содержащий неподвижный наружный цилИНДр и измерительный внутренний цилиндр, между которыми образован кольцевой канал для исследуемой жидкости. Измерительный внутренний цилиндр соединен с приводом через герметич-ную стенку наружного цилиндра посредством, магнитной .муфты 1.

Недостаток этого устройства состоит в том, что магнитная .муфта ограничивает возможности использования вискозиметра ,при измерении вязких сред. При малой вязкости точность измерений недостаточно высокая.

Известен также барботажный вискозиметр, который содержит барботажную трубку, нижний и верхний датчики обнаружения пузырька газа в заранее определенных позициях, а также устрой|ство для автоматического измерения времени движения пузырька газа между двумя позициями, выполненное в виде соединенных между собой генератора и счетчика импульсов, управляемых от датчиков обнаружения пузырька газа 2.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения.

Наиболее близким К .изобретению является кациллярныи вискозиметр, содержащий нагружающее устройство в виде предваритель110 сжатой пружины, камеру с шлунжером, капилляр и средство регистрации. В этом устройстве усилие предварительно .сжатой пружины передается на ;поршень, выдавливающий исследуемый материал из камеры и перемещение которого регистрируется с помощью средства регистрации 3.

В указанном устройстве для .получения зависимости вязкости от перепада давления на капилляре и скорости истечения материала из капилляра .применена тарированная пружина, создающая изменяющее;ся в -процессе перемещения -порщня давление «а исследуемый материал, .помещенный в -камере, и соответственно, обеспечивающая переменную скорость его истечения из капилляра.

Величина перемещения лружины от ее начального положения однозначно определяет текущее значение давления в камере и, соответственно, величину напряжения сдвига, а скорость перемещения порщия - объемную скорость истечения исследуемого материала

5 через капилляр или скорость сдвига.

Однако, ввиду линейной зависимости усилия (давления в камере), создаваемого пружиной, имеющей постоянную жесткость, от величины перемещения, из-за малых величин

хода норщня При малых усилиях, возникают

погрешности лри иЗМерениях л регистрадии этих усилий, причем величина погрешности возрастает с расширением диапазона рабочих усилий, что в СВОЮочередь ориводит к увеличению Погрешности построения Кривых течения исследуемого .материала.

Целью изобретения является повышение точности .измерения вязкостных свойств материалов в широком диапазоне скоростей и напряжений сдвига.

С этой целью нагружающее устройство капиллярного виокозиметра выполнено в ви1де плоских пружи1н, сопряженных в напряженном состоянии с профилем.

Для уменьшения погрешности измерений необходимо, чтобы с уменьшением величины усилия возрастал ход наГружаюш,его устройства, что в данном случае достигается увеличением действуюш;ей длины плоских пружин.

На чертеже .изображен предлагаемый капиллярный Вискозиметр, обш,ий вид.

ВискозНМетр имеет камеру 1 с исследуемым материалом 2, выдавлЕваемым через капилляр 3 .посредством усилия предварительно сжатой ллоакой пружины 4, передаваемого на поршень 5 через шток 6, соединенный с еружи.ной 4 пр.и помощи шарнирных рычагов 7.

Пружина закреплена в корпусе 8, «меющем профиль 9, к которому прижимается пружина 4 при ее взведении.

Для сжатия пружвны 4 в вискозиметре подъемный механизм, состоящий из вйнта 10, установленного в нарезной части маховика 11, за-крепленного в корпусе 12, обеспечивак щем его свободное вращение. Винт 10 снабжен цанговым захватом 13 с цилиндром 14, кинематически связанным .со спусковым устройствОаМ 15.

Со штоком 6 связано средство регистрации перемещений штока 6 (на -чертеже эта связь и .само средство регистрации не показаны).

Перед началом измерений вращением маховика 11 .нодъем.ного механизма сжимают пружины 4 до захвата верхнего торца штока 6 цанговым захватом 13. С помощью спускового устройства 15 цанговый захват 13 фиксируют, опуская цилиндр 14. После этого вращением маховика 11 поднимают шток 6 в верхнее положение и устанавл.ивают камеру 1 с капилляром 3, запол.ненную материалом 2.

С .началом измерений с помощью спускового устройства 15 подъемом .цилиндра 14 открывают цанговый захват 13, освобождая пружину 4. Находящаяся в напряженном состоянии пружина 4 распрямляется и толкает ШТ01К 6 и поршень 5, выдавливающий загрузку через :капилляр 3. По мере распрямления пружины 4 снижается перепад давления в капилляре 3, где течет преследуемый материал и, соответственно, уменьшается скорость его истечения, а следовательно, и 1скоро.сть перемещения поршня 5. Измеряемые величины напряжения и скорости сдвига определяются через величину хода пружины от ее начального напряженного положения то тарировоганой кривой, зависящей от формы профиля и скорости перемещения .поршня 5. Для апределения этих величин со штоком связано указанное выше средство регистра:ции.

Для повышения .точности регистрации величины усилия, которое производится путем

измерения .величины перемещения штока 6, от его началыного положения, пружины выполнены таким образом, что при их распрямлении вследствие перемещения точки сопряжения пружин 4 с профилем 9, изменяется свободная действующая длина этих пружин, а значит и величина раб.очего Х;ода и, соответственно, их усилие.

Так как кзривые течения матер1иалов принято изображать в логариф.мических координатах, целесообразно, чтобы зависимость между усилием Пружин 4 и перемещением штока 6 была бы логарифмической, тогда и зависимость между перемещеиием и усилием .пружины та;кже должна быть логарифмической. Однако задача нахождения формы профиля 9 аналитическим путем в общем виде не имеет решения. Форма профиля 9 моежт быть найдена введением ограничений на пределы задания .логарифмической функции или применением кусочно-линейной алпрокснмации этих функций, а также используя другие функции, близкие по форме. В случае кусочно-линейной апироксимации расчет требуемого профиля может быть произведен графоаналитическим

способом.

При применении друпих .нелогарифмических функций в задании зависимости изменения перемещения штока от усилия, действуюшего на материал в средство регистрации

вводится поправка на отличие логарифмической и задаваемой функций.

Формула и 3 о б р е т е Н и я

Капиллярный вискозиметр, содержащий нагружаюшее устройство в виде предварительно сжатой пружины, камеру с .плунжеро.м, капилпяр и средство регистрации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений .напряжений сдвига, нагружаюШее устроЙ1ство выполнено в виде плоских пружин, сопряженных в .напряженном- состоянии с профилем.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР, JMb 374522, G 01N И/Л4, 1971.

2.Патент Англии № 1210804, G 01N 11/12, 1971.

3.Авторское свидетельство СССР, № 97485, G 01N 11/14, 1952.

;;