Капиллярный вискозиметр Советский патент 1978 года по МПК G01N11/08 

1

Изобретение относится к технике точного прнборостроения и может быть испсхльзовано в. химической, легкой, пищевой и других отраслях промышлеиности.

Известны капиллярные вискозиметры в которых усилие предварительно сжатой пружнны передается на поршень, выдавливающий исследуемый материал из камеры, и перемещение которого измеряется соответствуюшим средством измерения.

В таких прибЬрах для получения зависимрсти вязкости от напряжения сдвига, определяемого величииой перепада давления на капилляре, и скорости сдвига, определяемой скоростью ис ечения материала через капилляр, применена тарированная пружииа, создающая измеи)оощееся в процессе перемещеиия поршня давление иа исследуенАт материал, .помеще нный в камере и соответствеино соэдгиоошй переменную скорость его истечения из капилляра.

Величина перемещения поршня от ег иачапьного положеИия й|Дноэначно определяет текущее значение давления в камере и величину напряжения сдвига, а cKopocfb перемещения поршия объемную скорость истечения исслелувмого материала через капилляр или скорость сдвига.

Ввиду линейности зависимости уснлия, создаваемого пружиной, от величины перемещения прн малых величинах хода поршня вискозиметра при малых значениях усилия, возникают погрешности измерения (регистрации) этих малых усилий, причем чем больше диапазон изменений рабочих усилий прибора, тем больше величина погрешност измереиий.

Известен также капиллярный виско зиметр, содержащий корпус с закрепленнымн в нем камерой с поршнем и расположеиным в ее нижней торцовой части капилляром, пружинным нагружающим устройством, обеспечивающим сопряжение плоской поверхности пружии с профилированной поверхностью корпуса, систему измерения.

Нагружающее устройство капилляр-, ного вискозиметра выполиено в виде плоских пружии, сопряжеиных в напряженном состоянии с профилями определенной форки, которые изменяют жесткость иагружаюшего устройства (пружин ) с изменением усилия при рабочем ходе

В таком капиллярном вискозиметре с уменьшением усилия увеличивается действующая длина пружины, что приводит к уменьшению жесткости нагружающего устройства и увеличению хода пошня на TV же величину изменения УСИЛИЯ при малых его значениях.

Однако для изготовления профилей приходится применять копировальную технику и проводить последующую их доводку вручную по шаблону рабочими высокой квалификации - лекальщиками, что сказывается на стоимости изготовления прибора и на точности измерений этим прибором.

Кроме того, применение таких профилей не позволяет проводить коррекцию получаемой зависимости для компенсации неучтенных при расчете, построении и изготовлении профиля факторов.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Достигается это тем, что профилированная поверхность выполнена ступенчатой с размещенными на ее горизонтальных участках опорами.

Использование кусочно-линейного аппроксимирования функциональной зависимости между ходсэм и усилием нагружающего устройствапозволяет проводить сопряжение плоских пружин не со сплошным профилем, как в известном вискозиметре, а опирать их тольк в некоторых точках на ряд разновысоких опор, расположенных вдоль по длине пружин. Местоположение опори их .высота определяются в этом случае принятой кусочно-линейной аппроксимацией.

На чертеже изображен предлагаемый вискозиметр..

ВиСкозиметр имеет .камеру 1 с исследуемым материалом 2, выдавливаемым через капилляр 3 усилием предварительно напряженных плоских пружин Усилие этих пружин передается на поршень v5 через шток 6, соединенный с пружинами при помощи шарнирных, рычагов 7. Пружины 4 закреплены в корпусе 8, имеющем ступенчатый профиль 9, на котором, установлены опоры 10,к ним -прижимаются пружины 4 при их взвдении .

Для взведения пружинного нагружающего устройства в вискозиметре имеется подъемный механизм, состоящий из винта И, установленного в нарезной части винта 11 маховика 12, закрепле))ного в корпусе .13, обеспечивающем его свободное вращение. Винт 11 снабжен цанговым захватом 14, запертым цилиндром 15, который кинематически связан со спусковым устройством 16.

Со штоком 6 вискозиметра связано средство измерений (регистрации) перемещений штока 6 (не показано).

Капиллярный вискозиметр работает следующим образом.

Перед началом измерений вращением маховика 12 подъемного механизма опуекают цанговый захват 14 до захвата верхнего торцаштока 6. После этого вращением маховика 12 поднимают шток 6 в верхнее положение. При этом плоские пружины изгибаются по закону, определяемому расположением опор 10.

С началом измерений с помощью спускового устройства 16 подъемом цилиндра 15 открывают цанговый захват 14, освобождая пружины 4. Пружины 4, находящиеся в. напряженном состоянии, распрямляются и толкают шток б и поршень 5, выдавливающий исследуемый материал 2 из каМеры 1 через капилляр 3.

По мере распрямления пружин 4 снижается перепад давления в капилляре, где течет исследуемый материал 2, и соответственно уменьшается скорость его истечения, а следовательно, и

скорость перемещения поршня 5.

Измеряемые величины напряжения сдвига определяются через величину хода пружины от ее начального напряжённого положения по тарировочной кривой, зависящей от. форкы изгиба пружин 4, определяемой расположением ОПОР 10 согласно принятой кусочно-линейной аппроксимации.

Величина скорости сдвига определяется через скорость перемещения поршня 5. Для определения этих величин со штоком связано измерительное или регистрирующее устройство.

Повышение точности измерений чины усилия с уменьшением его значения Производится за счет увеличения величины.хода штока 6 при распрямлении пружин 4. Это достигается тем, что при распрямлении пружин вследстви перехода точки .касания пружин с одной из опор на другую изменяется свободная (действующая) длина этих пружин, а значит и величина рабочего хода на одно и то же приращение-усилия.

В практике реологических исследований для изображения зависимостей, характеризующих течение материалов, принят логарифмический масштаб, поэтому целесообразно, чтобы зависимость между и 3 мер я емой в ели чи н ой, перемещением штока 6, и величиной, вычисляемой напряжением сдвига, была бы логарифмической. Эта функция может быть получена только в определенных пределах.

В предлагаемом вискозиметре число точек сопряжения пружин с профилем ограничено, и каждый элемент сопряжения может быть установлен и подогнан

отдельно/ что позволяет проводить