Ротационный вискозиметр Советский патент 1981 года по МПК G01N11/14 

1

Изобретение относится к исследова нию реологических свойств жидких двухфазных сред, в частности к определению вязкости селевого потока.

Известен ротационный вискозиметр, применяемый для определения вязкости по величине, уравновешивающей момент закручивания

Исследуемое вещество помещается между концентрически расположенны «и цилиндргили. Внешний цилиндр вращается от приложенной к нему извне силы, например от злектродвигателя, а внутренний - за счет напряжения от трений жидкости закручивается на величину, определяемую характеристиками вискозиметра и исследуемого вещества tl.

Однако зтот вискозиметр неудобен при исследовании вязкости двухфазных сред.

Наиболее близким к предлагаемому является вискозиметр, измерительная камера которого представляет собой кольцевой трубопровод, вращающийся вокруг горизонтальной оси. При вращении трубопровода в силу возникающего трения о его стенки гидросмесь поднимается по ходу вращения камерь

на некоторую высоту, которая являет-1 ся показателем вязкости t2 .

Недостатком этого устройства яве ляется то, что при исследовании двухфазной среды, в состав которой входят твердые частицы размером до нескольких десятков сантиметров, в частности селевой массы, требуется значи, тельно увеличить объем измерительной каме{я 1. Исследование подобной смеси иецелесоовразно,так как при сохранении принципов работоспособности указанного устройства габариты его значительно возрастут, поскольку увели5 чение объема рабочей камеры (за счет увеличения межцилиндрового зазора) приводит к соответствующему увеличению диаметров большего и меньшего цилиндров. При вращении измерительной

20 камеры цилиндры вращаются с равными угловыми скоростями, и так как габариты устройства невелики и диаметры цилнндров максимально приближены друг к другу, оба цилиндра развива25ют примерно одинаковую линейную скорость. С увеличением межцилиндрового зазора при одинаковой угловой скорости вращения, оба цилиндра будут развивать различную линейную скорость

30 (линейная скорость меньшего цилиндра

будет меньше). При вращении двухфазной среды с крупными твердыми частицами 1 например селевой массы), вязKoci i которой значительная, возникает перекос поверхности исследуемой среды, что приводит к понижению точности измерения перепада уровней, а следовательно, и вязкости исследуемой среды. Недостатком устройства является также и то, что если размеры шероховатости цилиндрических стенок измерительной камеры меньше размеров максимальных частицj входящих в состав исследуемой массы, подобно селевой, возникают пограничные эффекты, приводящие к проскальзыванию исследуемого тела по поверхности измерительной .камеры (движение с ядром), а последнее приводит к большим погрешностям при изучении свойств сред с большой концентрацией твердой составляющей .

Цель изобретения - повышение точности при измерении вязкости двухфазных сред.

Указанная цель достигается тем, что в ротационном вискозиметре, содежащем вертикально расположенную кольцеобразную рабочую камеру, частично заполненную исследуемой жидкостью, привод и измерительную систему, вертикально расположенная кольцеобразна рабочая камера образована поверхностями двух коаксиально установленных цилиндро. и торцовыми кольцеобразными стенками, неподвижно соединенными с первым цилиндром и подвижно и герметично соединёнными со вторым цилиндром, и снабжена элементами шероховатости, а привод дополнительно содержит передаточный механизм, соединенный с первым и вторым цилиндрами.

На фиг.1 представлена схема ротационного вискозиметра; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Ротационный вискозиметр содержит корпус, образованный цилиндром 1 и торцовыми кольцеобразными стенками : 2, установленный с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси 3. Коаксиально с цилиндром 2 установлен цилиндр 4, имеющий меньший диаметр. Внешняя поверхность цилиндра 4 и внутренняя - цилиндра 1 образуют кольцеобразную рабочую камеру 5 вискозиметра, в которую через загрузочное окно б подаётся исследуемая двухфазная жидкость, в частности селевая масса, эаполняю1цая ее наполовину. Индикатором Уровня массы является датчик 7. Kopnj cустановлен на инерционных роликах 8, роль которых могут выполнять подшипники. Цилиндрические стенки рабочей камеры 5 снабжены специальными элементами шероховатости 9.

Торцовые стенки 2 неподвижно соединены с краями рабочей поверхности цилиндра 4, а с внутренней поверхностью цилиндра 1 образуют подвижное соединение, вращаясь в пазах с уплотнительными кольцами 10. Привод 11 служит для сообщения движения цилиндрам 1 и 4 через передаточный механизм 12, составные зубчатые шестерни которого расчитаны таким образом, чтобы цилиндрам сообщалась одинаковая линейная скорость.

Устройство работает следующим образом.

Вращение от привода 11 передается через передаточный механизм 12 цилиндрам 1 и 4, которые начинают вращаться с одинаковой линейной скоростью в одном направлении. Загруженная в рабочую камеру масса приходит в движение, а силы, обусловленные вязкостью исследуемой среды и соответствующей шероховатостью стенок камеры 5, приводят к смещению исследуемой массы в сторону направления вращения цилиндров 1 и 4 до тех пор, пока они не уравновесятся силой тяжести столба исследуемой среды. Поверхности уровней массы остаются практически горизонтальными, что способствует повышению точности измерения перепада уровней, по величине которого можно судить о вязкости исследуемой массы.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность определения вязкости селевой массы при проектировании инженерных сооружений.

Формула изобретения

Ротационный вискозиметр, содержащий вертикально расположенную кольцеобразную рабочую камеру, частично заполненную исследуемой жидкостью, привод и измерительную систему, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при измерении вязкости двухфазных сред, вертикально расположенная кольцеобразная рабочая камера образована поверхностями двух коаксиально установленных цилиндров и торцовыми кольцеобразными стенками, неподвижно соединенными с первым цилиндром и подвижно и герметично соединенными со вторым цилиндром, и снабжена элементами шероховатости, а привод дополнительно содержит передаточный механизм, соединенный с первым и вторым цилиндрами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 334960, кл.С 01 N 11/14, 1967.

2.Авторское свидетельство СССР № 637644, кл.С 01 N 11/08, 1977

прототип).