Вискозиметр

 

Использование: устройство предназначено для определения вязкости жидких сред. Сущность изобретения: вискозиметр содержит кронштейн и шкалу для определения длины пути движения рабочего органа в контролируемой жидкости. Кронштейн выполнен в виде трубки для подачи газа и оснащен опорами для установки прибора в емкости с контролируемой жидкостью и шарнирно соединенной с ним в нижней его части осью. На оси жестко закреплены емкость для газа, используемого в качестве рабочего органа, и противовес. При этом емкость для газа, открытая с одной стороны, и противовес размещены на оси так, что при расположении последнего под осью емкость для газа открытой стороной обращена вниз. 3 ил.

Изобретение относится к области технической физики, а именно к технике определения вязкостных свойств жидких сред.

Известны различные приборы для определения вязкости жидкостей: капиллярные, ротационные, вибрационные и другие вискозиметры.

Недостатками этих приборов являются либо сложность устройства и трудоемкость обработки опытных данных (ротационные), либо необходимость использования специальных вторичных приборов (вибрационные), либо невозможность измерения вязкости загрязненных сред (капиллярные).

Известны также вискозиметры с падающим шариком. Наиболее распространенным среди них является вискозиметр Гепплера [1] Однако он пригоден для измерения вязкостных свойств только прозрачных жидкостей.

Из других приборов этой группы наиболее близким к предлагаемой конструкции является вискозиметр, позволяющий определять вязкость как прозрачных, так и непрозрачных сред [2] Но его недостатком, как и у вискозиметра Гепплера, является необходимость использования в качестве рабочего органа шарика, выполненного из материала, обладающего магнитными свойствами.

Кроме того, прибор [2] оснащен сложными устройствами, необходимыми для его обслуживания: насосом для перекачивания жидкости, специальными катушками, включенными по дифференциально-трансформаторной схеме, электронным усилителем и вторичным прибором, служащими для измерения времени прохождения шарика между двумя фиксированными положениями.

В предлагаемом вискозиметре указанные недостатки устраняются тем, что кронштейн выполнен в виде трубки для подачи газа и оснащен опорами для установки прибора в емкости с контролируемой жидкостью и шарнирно соединенной с ним в нижней его части горизонтальной осью. На оси жестко закреплены емкость для газа, открытая с одной стороны, служащая для формирования пузырька газа, используемого в качестве рабочего органа, и противовес. При этом емкость для газа, открытая с одной стороны, и противовес размещены на оси так, что при расположении последнего под осью емкость для газа открытой стороной обращена вниз.

Начало опыта, т.е. начало всплытия пузырька газа, совпадает с моментом выхода газа из емкости для газа, открытой с одной стороны, а окончание опыта определяется визуально по моменту появления пузырька на поверхности жидкости.

На фиг. 1 и 2 представлен вискозиметр в его положении перед опытом, продольный и поперечный разрезы; на фиг. 3 вискозиметр во время опыта, продольный разрез.

Вискозиметр состоит из кронштейна 1, который с помощью опор 2 вертикально установлен в емкости 3, заполняемой контролируемой жидкостью. Сквозь прилив 4, расположенный в нижней части кронштейна 1, проходит шарнирно соединенная с ним горизонтальная ось 5, на которой закреплены емкость 6 для газа, открытая с одной стороны, и противовес 7.

Противовес посредством тросика 8 соединен с кольцом 9, находящимся вне емкости 3. К кронштейну 1 прикреплены шкала 10 и вентиль 11, соединяющий его с источником газа.

Вискозиметр работает следующим образом.

Перед проведением измерений прибор опускают в емкость 3 так, чтобы опоры 2 легли на ее верхнюю кромку. При этом противовес 7 под действием собственного веса опускается и поворачивает ось и емкость 6 для газа открытой стороной вниз (фиг. 1 и 2). После этого емкость 3 заполняют контролируемой средой, а затем открывают вентиль 11 и через кронштейн 1 подают газ в емкость 6 для газа, открытую с одной стороны. При полном заполнении емкости 6 для газа, о чем можно судить по появлению на поверхности жидкости пузырьков газа, вентиль 11 закрывают.

В начальный момент опыта кольцо 9 поднимают вверх до упора, при этом ось 5 поворачивается на 180^o и газ, находившийся в емкости 6 для газа, открытой с одной стороны, начинает всплывать в виде пузырька (фиг. 3). Одновременно с этим включают секундомер.

В момент появления пузырька газа на поверхности жидкости секундомер отключают.

По измеренным в опыте продолжительности всплытия пузырька τ и расстоянию h между осью и уровнем жидкости в приборе рассчитывают кинематическую вязкость контролируемой среды по формуле Стокса где ρ_ж и ρ_г плотности жидкости и газа; g ускорение свободного падения; диаметр пузырька при давлении P и температуре t газа в емкости для газа объемом V, открытой с одной стороны.

Формула (1) применима только в том случае, когда Таким образом, предложенный вискозиметр отличается простотой конструкции, удобством эксплуатации, не требует применения сложного электронного оборудования и изготовления рабочего органа, а также позволяет осуществлять оперативный контроль за вязкостью жидкости в производственных условиях.

Источники информации 1. Большая советская энциклопедия, М. Советская энциклопедия, 1971, т. 5, с. 102.

2. Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств, М. Машиностроение, 1983, 423 с. (прототип).

Формула изобретения

Вискозиметр, содержащий кронштейн и шкалу для определения длины пути движения рабочего органа в контролируемой жидкости, отличающийся тем, что кронштейн выполнен в виде трубки для подачи газа и оснащен опорами для установки прибора в емкости с контролируемой жидкостью и шарнирно соединенной с ним в нижней его части горизонтальной осью, на которой жестко закреплены емкость для газа, открытая с одной стороны, служащая для формирования пузырька газа, используемого в качестве рабочего органа, и противовес, причем емкость для газа, открытая с одной стороны, и противовес размещены на оси так, что при расположении последнего под осью емкость для газа открытой стороной обращена вниз.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3