Ротационный вискозиметр Советский патент 1978 года по МПК G01N11/14 

1

Изобретение относится к ротационным вискозиметрам, которые нашли распространение как для изучения реологических свойств материала, так и для измерения вязкости различных жидкостей в лабораторных и производственных условиях. Ротационный вискозиметр может найти применение в любых отраслях народного хозяйства, где приходится иметь дело с определением вязкостных свойств текучих материалов.

В известных ротационных вискозиметрах, работающих но сравнительному методу 1, используется в качестве калибровочной жидкости текучая система с известной вязкостью. Этим самым ограничивается диапазон исследуемых жидкостей (вязкость их должна незначительно отличаться от вязкости калибровочной жидкости, в противном случае получаемые результаты не будут достаточно точны). Для того чтобы расширить пределы измерений вискозиметра, необходимо применять калибровочные жидкости с различной величиной вязкости.

Недостатком этого вискозиметра является необходимость частой замены калибровочной жидкости при исследовании текучих материалов в большом диапазоне величины вязкости.

Наиболее близко к изобретению ротационный вискозиметр, содержащий нарулхный и внутренний коаксиальные цилиндры, зазор между которыми заполнен электрореологической жидкостью с расположенными в ней двумя электродами, привод, источник напряжения, измерительную систему 2. В данном вискозиметре используется эффект вращения диэлектрика в электрическом поле.

Недостатком этого ротационного вискозиметра является узкая область измерения величин вязкости, так как в нем можно использовать электрореологическую суспензию с концентрацией твердой фазы до 15% (при более высоком содержании твердой фазы эффект вращения диэлектрика не наблюдается). В малоконцентрированных (до 15%) электрореологических суспензиях не

удается достичь достаточно большого крутящего момента, чтобы можно было измерять вязкость таких жидких систем, как пасты, гели, высококонцентрированные суспензии. Кроме того, основной элемент такого вискозиметра - ротор - выполнен из диэлектрика, способного адсорбировать влагу на своей поверхности, что через определенное время приводит к увеличению погрешности прибора.

Цель изобретения - расширение днаиазона измереиий.

Указанная цель достигается тем, что ротационный вискозиметр дополнительно снабжен вторым ротацноииым вискозиметром, соосно расположеиным с иервым и имеющим с ним общий ирнвод, при этом один из электродов вискозиметра выполнен в виде иолого цилиндра, жестко закрепленного на внутренней новерхности наружного цилиндра в его иижией части, а второй электрод - в виде внутреннего цилиндра, ИдМеющего возможность вращательного и постунательного перемещения.

На чертеже представлена схема ротационного вискозиметра.

Ротациониый вискозиметр включает в еебя кронштейн 1, ириводное устройство 2 с шестернями 3 и 4, держатели 5 и 6, жестко закреиленные в кронштейне 1, внзтренние электроды 7 и 8, связанные с держателями одинаковыми пружинами 9 и 10 и имеющие возможность вращаться на нодшипниках 11 и 12, зубчатые колеса 13 и 14, выиолиениые из диэлектрического материала (наиример, текстоли) и вращающиеся на подшипниках 15 и 16, иаружные цилиидры 17 и 18, содержащие электрореологическую 19 и исследуемую 20 жидкости и неподвижно ирикреплеииые винтами 21 и 22 к зубчатым колесам 13 и 14, шкалу 23, иеподвижно соединенную с электродом 7, и указатель 24, неиодвижио соединенный е электродом 8. В цилнндрах 17 н 18 жестко установлены электроды 25 н 26, выполненные в виде полых цилиндров. Источник электричеекого наиряжения на чертеже условно не показан.

Работает ротациоииый вискозиметр следующим образом.

Электрореологическую жидкость 19 заливают в наружный цилиндр 17, а исследуемую жидкость 20 - в паружиый цилиндр 18. Оба цилиидра ирисоединяются к зубчатым колесам 13 и 14, следовательно, н к наружным цилиидрам 17 и 18. При этом виутренние электроды 7 и 8, связанные с держателями 5 и 6 пружинами 9 и 10, веледетвие соиротивления жидкости деформированию и вызванного этим торможения поворачиваются вокруг собственной оси иа определенный угол в завиеимости от вязкости жидкости в цилиндрах. Чем большая разница в величине вязкости исследуемой и калибровочиой жидкости, тем иа больише число делений но шкале 23 отклоняется указатель 24.

Подавая разность потенциалов иа внутренний электрод 7 и выиолиенный в виде металлического полого цилиидра электрод 26, можно изменять вязкость электрореологической жидкости вилоть до кажущегося затвердевания. Вследствие этого появляется возможность в широких пределах измеиять угол поворота электрода 7 и, регулируя величииу электрического нанряжения, добиваться того, чтобы указатель остановился иа отметке «О. Это означает, что вязкости жидкостей в цилиидрах 17 и 18 равны. По тарировочной таблице, составленной до ироведения измерений, определяют величииу вязкости, соответствующую данному электрическому нанряжению.

Примериый состав электрореологичеекой лсидкости, исиользуемой в данном ротационном вискозиметре, следующий, вес. %:

Дисперсиая фаза

(иаиример, диатомит)2-60

Дисперсионная среда (слабоэлектропроводная жидкость, например, трансформаторное масло) 34-92 Активатор (наиример, вода)6

Использоваиие в данном ротационном вискозиметре электрореологических сусиеизий с содержанием твердой фазы от 60 вес. % существенно расширяет пределы измерения вязкости жидкости. С помощью данного вискозиметра можно измерять вязкость как маловязких жидкостей, так и паст, гелей, высоковязких дисиерсий, ие заменяя электрореологнческой (калибровочной) жидкости. Благодаря этому облегчается эксплуатация прибора, экономится время на проведение измереиий, отсутствует иеобходимость в ириготовлении больиюго количества калибровочиых жидкостей.

Формула изобретения

Ротационный вискозиметр, содержащий иаружный и внутренний коаксиальные цилиндры, зазор меледу которыми заполнен электрореологичеекой жидкостью с расположенными в ней двумя электродами, привод, источник напряжения, измерительную систему, отличающийся тем, что, с целью расширения диаиазона измерений, он дополиительио сиабжеи вторым ротаииониым вискозиметром, соосио расиоложеииым с первым и имеющим с ним общий иривод, при этом одни из электродов выиолнеи в

виде полого цилиидра, жестко закреплеииого на виутренией иоверхиости наружного цилиндра в его нижней части, а второй электрод выиолнеи в виде виутрениего цилиидра с возможиостью вращательного и

иоетупательного перемещения.

Иеточники ииформации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 168518, кл. G 01N 11/14, 1963.

2. Заявка № 1996918, кл. G 01N 11/14, 1974, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.

3

J. i M