Устройство для измерения реологических свойств шликера силикатной эмали Советский патент 1980 года по МПК G01N11/08 

Изобретение относится к технологии эмалирования металлических изделий .

Известны устройства, в которых с помощью консистометров определяют подвижность шликера, а величину предельного напряжения сдвига - с помощью любилометров, действующих по принципу измерения сопротивления, оказываемого шликером перемещению в нем тел определенной формы и заданных размеров 1.

Эти устройства или не дают количественного выражения густоты шликера или разрывают по времени измерение эффективной вязкости и величину предельного напряжения сдвига, или допускают повышенные скорости истечения шликера, далекие от реальных условий затекания шликера на поверхности изделия, при которых возможно существенное разрушение структуры шликера (расслоение, нарушение тиксотропных свойств и т.д.) .

Наиболее близким по технической сущности является устройство для измерения вязкости жидкости, содержащее питающую емкость, стабилизирующую расход жидкости, которая через питающий патрубок соединена с вертикальной измерительной трубой, нижний конец которой опущен ниже уровня жидкости камеры отбора давления, выполненной в форме усеченного конуса расширяющегося кверху. В нижнем торце камеры отбора давления установлена батарея капилляров, а верхняя часть этой камеры имеет отверстия,

to сообщающее ее с дифференциальным манометром. Измерение скорости движения через батарею капилляров позволяет определить эффективную вязкость среды при получаиощемся перепаде давле15ния в системе 2.

Однако известное устройство имеет существенные недостатки. Оно сложно в изготовлении, содержит много оригинальных деталей,допускает такие

20 скорости движения жидкости (а также и перепады давления), при которых возможно существенное разрушение структуры шликера (расслоение, разрушение тиксотропных- свойств и т.д.). Применяемая в известном устройстве батарея капилляров, способствующая повышению точности измерения эффективной вязкости, неприемлема в устройствах для измерения реологических

характеристик шликера ввиду того, что капилляры способны забиваться (эакупариваться в гГроцессе прохождения по ним шликера.

Цель изобретения - Устранение указанных недостатков и создание простого в конструктивном исполнении устройства для одновременного измерения эффективной вязкости сдвиговых напряжений шликера силикатных эмалей и сокращения времени проведения эксперимента.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве устанолена одна вертикальная измерительная трубка, одновременно связанная с питающей емкостью заданного .постоянного объема заливаемого шликера, содержащей в верхней части воздушный пусковой вентиль, и с цилиндрической измерительной емкостью, причем эта вертикальная измерительная трубка введена в измерительную емкость таким образом, что между ее нижним торцом и дном измерительной емкости образуется зазор, равный одному ее .диаметру. Такое конструктивное исполнение устройства обеспечивает возможность одновременного измерения эффективной вязкости и сдвиговых напряжений с помощью одной и той же мерной шкалы по высоте столбика рабочей жидкости в вертикальной измерительной трубке, позволяет делать измерения расхода шликера вблизи любой заранее выбранной точки замедления ее движения. Гарантирует высокую точность измерения реологических характеристик шликера, не вызывая разрушение его структуры, обеспечивает замеры при остановке и замедлении движения шликера, что является приближением условий течения шликера 1 реальным условиям затекания на поверхности изделия.

На чертеже изображено устройство в разрезе, общий вид.

Для удобства чтения чертежа мерная шкала,-имеющаяся на емкости, вынесена рядом с емкостью и развернута на 90.

Устройство содержит стеклянную питающую .емкость 1 с постоянным эаданны(11 объемом заливаемого шликера, в верхней части которой имеется пусковой воздушный вентиль 2, а в нижней ,- резиновая пробка 3 с отверстием, которое служит для крепления вертикальной стеклянной измерительной трубки 4 диаметром 4-5 мм и для соединения емкости 1 с трубкой 4. Трубка 4, которая стабилизирует движение шликера в устройстве, введена внутрь стеклянной цилиндрической емкости 5, содержащей рабочую среду б таким-образом, чтобы ее нижний тррец установлен на расстоянии одного ее диаметра от дна измерительной цилиндрической емкости. На наружной поверхности емкости 5 имеется мерная шкёша 7, нулевая отметка которой находится на уровне установки нижнего торца измерительной трубки 4. Устройство запускается в рабо, ту воздушным пусковым вентилем 2, Отсчет времени ведется по секундомеру, а расчет шликера измеряется по мерной шкале 7. Поскольку влажность шликера силикатной эмали изQ меняется незначительно (на 3-6%), то расход шликера через систему (при постоянном сохранении объема Зсшиваемой жидкости в емкость 1) будет определяться гидростатическим напором столба шликера и условия

5 движения шликера всегда будут эквивидистантны. Известно, что касательные напряжения сдвига для реологических сред определяются по формуле

( .

где лР - перепад давления, н/см ; / л, геометрические параметры

устройства.

5 Эквивалентный гргщиент скорости в этом случае

4а

ие. (1

Г-т-Я1. 1сел;

экв

где Q - расход шликера, м/с.

При-ДР const эффективная вязкость

- Л . ft 7

где А - константа устройства, т.е. по заранее оттарированной кривой можно по расходу шликера определить эффективную вязкость реологической жидкости. При остановке движения во внутренней трубке останется выступающий столбик шликера, соответствующий начальному сдвиговому напряжению или

5 пределу текучести, величина которого зависит от свойств шликера и его структуры.

Простота в конструктивном исполнении и в обслуживании, высокая точQ ность измерения реологических характеристик шликера отличают предлагаемое устройство от известного. Наличие одной вертикальной измерительной стабилизирующей трубки дает возможность измерить эффективную вязкость вблизи точки остановки движения шликера, что гарантирует оценку реологических характеристик шликера практически без. разрушения структуры, т.е. с высокой точностью, приближая

0 условия, в которых производится измерение, к условиям реального затекания шликера на поверхностях изделий.

Испытания показали высокую надежность работы устройства, сокращение

времени проведения измерения на 50% по сравнению с ротационными вязкоэиметрами. Устройство обладает низкой стоимостью.

Формула изобретения

Устройство для измерения реологи-i ческих свойств шликера силикатной эмали, содержащее емкость с заданным объемом заливаемого шликера, вертикальную измерительную трубку, установленную под указанной емкостью и сообщающуюся с ней и измерительную емкость, в которой установлена измерительная трубка, отличающееся тем, что, с целью одновременного измерения эффективной вязкости в сдвиговых напряжений Ешикера, .нижний торец измерительной трубки установлен над дном измерительной емкости на расстоянии равном диаметру измерительной трубки.

Источники информации,принятые во внимание при экспертизе

1.Эмалирование металлических изделий. Под р.ед. Варгина в.В. Л.,

Машиностроение, 1972, с. 434.

2.Авторское свидетельство СССР №313462,. кл. G 01 N 11/08, 1969.