Устройство для измерения реологических характеристик жидких сред Советский патент 1981 года по МПК G01N11/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЖИДКИХ СРЕД

1

Изобретение относится к устройствам для измерения реологических характеристик жидких сред и может быть применено в химической, нефтехимической, машиностроительной и других отраслях промышленности для контроля технологических процессов жидких сред, а также для лабораторных исследований.

Известны капиллярные вискозиметры для измерения реологических характеристик (вязкости установившегося течения) жидких сред. Вязкость измеряемой среды пропорциональна перепаду давления на капилляре .

Недостатками известных устройств являются невозможность одновременного определения реологических характеристик неустановившегося течения (динамической вязкости, динамического модуля, тангенса угла механических потерь, логарифмического декремента) и низкая надежность, связанная с залипанием капилляра.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения реологических характеристик (вязкости установившегося течения) жидких сред, содержащее задатчик постоянного расхода, систему капилляров и регистрирующий прибор. Для повышения точности измерений капилляры выполнены с различными внутренними диаметрами в пределах соотношения 1,3 - 1,5 2.

Недостатком известного устройства является также невозможность определения реологических характеристик неустановившегося течения (динамической вязкости, динамического модуля, тангенса угла механических потерь, логарифмического декремента и т.д.), а также низкая надежность работы, связанная с залипанием капилляров в средах, склонных к коагуляции и налипаниям.

Цель изобретения - увеличение количества одновременно контролируемых параметров и повышение надежности

20 работы..

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения реологических харакреристик жидких сред, содержащем последовательно установленные задатчик постоянного расхода и капилляр, капилляр выполнен из упругого материала и- к нему прикреплен инерционный элемент в виде диска, снабженный возбуждающим и регистрирующим преобразователями.

При этом возбуждающий преобразователь выполнен в виде двух электромагнитов, а регистрирующий преобразователь включает источник света, шторку, прикрепленную к инерционному элементу, фотоприемник и блок обработки информации.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит задатчик 1 постоянного расхода, промьшшенной трубопровод 2, капилляр 3, выполненный из упругого материала, соединяющий входную и выходную части промышленного трубопровода 2 в точках А и Б, регистрирующий прибор (манометр) 4, инерционный элемент (диск) 5, жестко прикрепленный к капилляру 3, возбуждающий преобразователь, включающий электромагниты 6 и 7, регистрирующий преобразователь, состоящий из источника 8 света, оптической шторки 9, прекрепленной к инерционному элементу 5, и фотоприемника 10, блок И обработки информации.

Устройство работает следующим образом.

Задатчик 1 постоянного расхода прокачивает через промышленный трубопровод 2 и капилляр 3 измеряемую среду таким образом, что в системе трубопровод - капилляр устанавливается ламинарный поток жидкости, давление которой измеряется регистрирующим прибором 4. При условии постоянного расхода в еличина этого давления пропорциональна вязкости установившегося течения измеряемой среды.

Одновременно инерционному элементу 5 сообщается дополнительный крутящий момент при помощи возбуждающего преобразователя, содержащего электромагниты 6 и 7. После снятия дополнительного крутящего момента система капилляр 3 (упругий элемент) инерционный элемент 5 совершает свободные крутильные колебания, которые при помощи регистрирующего преобразователя, включающего источник 8 света, оптическую шторку 9 и фотоприемник 10, преобразуются в электрические колебания (экспоненциально затухающий сигнал), поступающие на блок 11 обработки информации.

При помощи блока обработки информации производится измерение параметров колебаний (логарифмического декремента и периода), по которым рассчитывают реологические характеристики неустановившегося течения.

Расчет указанных характеристик, например, полимерных материалов, производится по известным формулам.

Динамический модуль

G-{8trLlH)(fi%-fi), (М где f, - частота колебательной си,И темы с заполненным капилляром;

f-r - частота системы с пустым

капилляром;

U, г - длина и радиус капилляра I - момент инерции колебательной системы.

Тангенс угла механических потерь равен f)

t/yrf-/ i .i:4 frt ° (,г-К i1C/4l 2J,

где л. - логарифмический декремент колебательной системы с заполненным капилляром; АЗ. логарифмический декремент колебательной системы с пустым капилляром, а динамическая вязкость

1 ) (3)

где Y - вязкость установивгиегося течения (показания регистрирущего прибора 4); UJ - угловая частота.

В зависимости от информативности параметра устройство может быть проградуировано по любой реологической характеристике.

Увеличение числа одновременно контролируемых параметров позволяет решить многие достаточно сложные технические задачи, например контролировать величину среднего молекулярного веса полимеров в процессе их производства, определять спектр времен релаксации и т.д.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет простым средствами увеличить число контролируемых параметров, что значительно повышает качество измерений и расширяет область применения устройств

Кроме того, работа капилляра в режиме деформирования значительно уменьшает его залипание в средах, склонных к коагуляции и налипаниям, которое препятствует внедрению капиллярных вискозиметров в промышленных условиях.

Формула изобретения

содержащее последовательно установленные задатчик постоянного расхода и капилляр, отличающееся тем, что, с целью увеличения количества одновременно контролируемых параметров и повышения надежности работы, капилляр выполнен из упругого материала и к нему прикреплен инерционный элемент в виде диска, снабженный возбуждающим и регистрирукицим преобразователями,

преобразователь включает источник света, шторку, прикрепленную к инерционному элементу, фотоприемник и блок обработки информации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Грешкин В.А. Состояние и тенденции развития колебательных методов и средств для определения реологических характеристик полимеров в процессе их производства и исследования физических свойств. Обзорная информация. Сер. Системы и средства автоматизации химических производств М., НИИТЭХИМ, 1976, с. 37-38.

2. Авторское свидетельство СССР P 642625, кл. G 01 N 11/08, 1978 (прототип).