Ротационный вискозиметр Советский патент 1981 года по МПК G01N11/08 

(54)РОТАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР

I

Вискозиметр для определения вязкости жидкостей предназначен преимущественно, для использования в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промьшшениости и может найти применение в производстве синтетического каучука как датчик измерения вязкости или концентрации полимерных растворов

Известны ротационные вискозиметры для измерения вязкости жидкостей, содержащие чувствительный элементj погружаемый в измеряемую жидкость, двигатель для вращения чувствительного элемента, показывающий прибор.

В этих вискозиметрах используются чувствительные элементы различш 1х конфигураций (цилиндр, диск и т.п.)ГС.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является вискозиметр, содержащий двигатель, вращающийся чувствительный элемент (цилиндр, диск), укрепленный на валу двигателя и погружаемый в исследуемую жидкость, прибор для измерения чи&д

оборотов диска, отградуированный в единицах концентрации полимера 2.. Недостатки этих вискозиметров низкая точность при измерении малых концентраций полимера, вследствие вращения жидкости вместе с вращающимся диском, снижающего тормозящий момент, по которому судят о вязкости. Вращение жидкости вместе с вращающимся диском приводит также к подъе10му жидкости относительно неподвижного цилиндра, завйсящему от скорости вращения диска. Изменение величины контакта жидкости с , поверхностью наружного цилиндра приводит к измене15нию величины тормозящего момента, а следовательно, и скорости вращения диска, по которой судят о вязкости, Кроме того, эти вискозиметры имеют точную чуйствительность и большую

20 погрешность измерения малоустойчивых систем при больших скоростях вращения, поскольку при этом происходит быстрое разделение исследуемой систе38мы на фазы под действи.ем центробежных и гравитационных сил. Вследствие этого на боковых стенках и дне наружного цилиндра образуется осадок нерастворенных частиц .полимера, что приводит к получению недостоверных результатов . Цель изобретения - увеличение точности в широком диапазоне измерений с помощью вискозиметрического датчика в промьшшенных условиях при упрощенной его конструкции, обеспечивающей экспрессность измерений. Указанная цель достигается тем,что вращающийся диск снабжается цилиндрической неподвижной камерой с центральными отверстиями сверху и снизу и двумя дугообразными лопастями по обе стороны диска. На фиг, 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - то же, вид сбоку Вискозиметр состоит из закрепленного на валу двигателя диска I, кото рый вращается внутри неподвижно прикрепленной к корпусу двигателя камеры 2 с центральными отверстиями сверху и снизу. К внутренней стороне камеры припаяны дугообразные лопасти 3, вогнутая сторона которьк обращена навстречу напра влению вращения ди ка. При проведении эксперимента камер с вращающимся в ней диском опускают в исследуемую жидкость. Жидкость увл кается диском 1, а затем лопастями 3 поворачивается в обратную сторону. Таким образом, осуществляется интенсивный обмен между смежными слоями жидкости, за счет чего устраняется быстрое разделение исследуемой систе мы на фазы, имеющее место в отсутствие лопастей. Кроме того, за счет на личия лопастей увеличивается поверхность контакта жидкости с неподвижно камеройJ а это, как известно, увелич вает тормозящее действие камеры на жидкость, а, следовательно, и на дис Таким образом, появляется возможност измерения концентрации полимера в маловязких средах. Устраняется также возникновение вороночного эффекта, так как это состояние жидкости можно считать неподвижным по отношению к вращению диска. Вследствие этого показание прибора не зависит ни от глу бины, ни от угла, ни от места погружения диска в исследуемую,жидкость. Этим достигается возможность использования вискозиметрического датчика как в лабораторных, так и в промышленных условиях для точного измерения вязкости жидкостей в широком диапазоне измерений. Предлагаемый вискозиметр используется для определения концентрации полимера в гексане, применяемом в качестве растворителя при промывке полимеризаторов производства бутилкаучука. По результатам анализа(содержанию полимера в растворителе) судят о степени очистки полимеризаторов. Поэтому показывающий прибор отградуирован в единицах концентрации(вес.%) полимера в гексане путем измерения вязкости растворов с известной концентрацией полимера. Пример 1. Градуировка показывающего прибора вискозиметра, В стакан с гексаном вязкостью 0,32 спз при 20°с) опускают камеру с вращающимся чувствительным диском. Число оборотов вращающегося диска за счет сопротивления жидкости уменьшается, а во время равенства силы торможения жидкости и момента силы на валу двигателя оно становится постоянным. Отмечают положение стрелки показывающего прибора на шкале, соответствующее концентрации полимера, равной 0. Извлекают камеру из стакана с гексаном и погружают ее последовательно в стаканы со стандартными растворами с содержанием полимера в гексаке, вес.%: 0,2-1;1 - 4; 4-10, каждый раз отмечая на шкале положение стрелки, соответствующее числу оборотов диска в жидкости, обратно пропорциональному концентрации полимера в гексане. Перед опусканием камеры в очередной раствор, ее ополаскивают гексаном. Калибровку вискозиметра в указанных пределах проводят с соответствующим переключением диапазонов измерения. 11ример2. Проведение сравнительш.1х анализов.Г5 Анализируют гексан с концентрацией полимера 0,5 вес.%, найденной как средняя величина многократных весовых определений полимера в гексане после промывки полимеризаторов. Определение проводят с использованием предлагаемого вискозиметра, откалиброванного по стандартным растворам полимера, выделенного из проб гексана от промывки полимеризаторов. Определено содержание полимера в гексане вискозиметрически и составило 0,5 вес.%. П р и м е р 3. Осуществляется конт роль процесса ополаскивания полимеризатора (подготовка аппарата к процессу полимеризации) . В процессе получения бутйлкаучука на внутреннюю поверхность полимеризатора и трубопроводов налипает низкомолекулярный полимер, что приводит к значительному ухудшению теплообмена (средний рабочий цикл полимеризаторов составляет 10-15 ч). Полимеризаторы периодически останавливают и промывают от налипшего полимера циркуляцией подогретого растворителя в течение 3-6 ч. Длительность промывки зависит от количества налипшего полимера, определяемого по содержанию полимера в циркулирующем растворителе. Подготовка к процессу полимеризации зависит и от своевременности контроля пром1зшки, в свою очередь, зависящей о продолжительности и чувствительности способа определения концентрации поли мера в растворителе. Предлагаемый вискозиметр применяет ся для определения концентрации полимера в промывном растворителе. После циркуляции гексана в течение 2-х ч определена концентрация полимера весовым способом 0,9 и 0,6 вес.% и на вискозиметре 0,4 и 0,45 вес.% в пробе. Продолжительность анализов составила 2 ч и 2 мин. соответственно Полимеризатор считают готовым к ра боте, если концентрация полимера в промывном гексане не более 0,5 вес.%. По результату весового анализа, приводимого с параллельными определениями, полимеризатор готов к работе лишь через 4 ч с начала проведения анализа. Результат анализа с использованием известного вискозиметра.составил бы величину порядка -1,5 вес.% из-за малой чувствительности вискозиметра. Результат анализа с использованием предлагаемого вискозиметра 0,425 вес.% в среднем, выданный через 2 мин говорит о готовиости аппарата к процессу полимеризации. Высокаяччувствительность Л),1 вес.% при норме остаточного полимера 0,5 вес.% воспроизводимость,быстрота анализа, достигаемые примеиением предлагаемого вискозиметра, позволяют в 3 раза сократить время и улучшить качество подготовки аппаратов к работе, увеличивать производительность аппаратов. Формула изобретения Ротационный вискозиметр для определения вязкости жидкостей и концентрации полимера в растворах, содержащий двигатель, вращающийся диск, прибор для измерения числа оборотов диска, отградуированный в единицах вязкости или концентрации полимера, о тличающийся тем, что, с целью увеличения точности в широком диапазоне измерений, вращающийся диск снабжен неподвижной цилиндрической камерой, имеющей центральные отверстия на нижнем и верхнем основании и два ряда вертикальных дугообразных лопастей, расположенных над и под диском. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Ваня Я. Анализаторы газов и жидкостей М., Энергия , 1970, с.105117. , 2.Ваня Я. IАнализаторы газов и жидкостей М.,Энергия 1970, с.115 (прототип.

N

0t/rf

.2

0C/1.3