Устройство для измерения реологических характеристик жидких сред

 

Союз Союетскид

Сециалистичеснид

Реслублик

ОП ИС АНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<щ 868475 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 090180 (21) 2895093/18-25 с присоединением заявки ИР— (23) Приоритет

Опубликовано 30.0981. Бюллетень Н9 36

Дата опубликования описания 300981

6 01 N 11/16

Гесудврственвмй «еивтет

СССР ее дедвев мзобретеняй и ет«ратей (53) УДН 532. 14 (088.8) (72) Авторы изобретения

B.Ê.Àëòóõîâ,N.N,Âîäÿíîâ,B.A.Ãðå÷èøêè аталов

С

Опытно-конструкторское бюро специального физиЧеского приборостроения нри Воронежском политехническом институте (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК ЖИДКИХ СРЕД

2S

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 (1).

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 эалипанием капилляра.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения реологических характеристик (вязкости уатановившегося течения) жидких сред, содержащее задатчик постоянного расхода, систему капилляров и регистрирующий прибор. Для повыаения 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 эалипанием капилляров в средах, склонных к коагуляции и налипаниям.

Цель изобретения — увеличение количества одновременно контролируемых параметров и повышение надежности работы., Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения реологических характеристик жидких сред, содержащем последовательно установленные эадатчик постоянного расхода и капилляр, капилляр выполнен из упругого материала и к нему прикреплен инерционный элемент в виде диска, снабженный возбуждающим и регистрирующим преобразователями.

8б8475

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, промышленной трубопровод 2, капилляр 3, выпол- C0 ненный из упругого материала, соединяющий входную и выходную части промышленного трубопровода 2 в точках

A и Б, регистрирующий прибор (манометр) 4, инерционный элемент (диск) 15

5, жестко прикрепленный к капилляру

3, возбуждающий преобразователь, включающий электромагниты б и 7, регистрирующий преобразователь, состоящий из источника 8 света, оптической щ шторки 9, прекрепленной к инерционному элементу 5, и фотоприемника

10, блок 11 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 величина этого давления пропорциональна вязкости установившегося течения измеряемой среды.

Одновременно инерционному элементу 5 сообщается дополнительный крутящий момент при помощи возбуждающего преобразователя, содержащего электромагниты б и 7. После снятия 4р дополнительного крутящего момента система капилляр 3 (упругий элемент)— инерционный элемент 5 совершает свободные крутильные колебания, которые при помощи регистрирующего 4 преобразователя, включающего источ ник 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. щ

Динамический модуль равен

G< (en(zlzz +)(f - sé,) (<) где f — частота колебательной системы с заполненным капилляром; 65

f — частота системы с пустым капилляром;

r — длина и радиус капилляра;

I — момент инерции колебательной системы.

Тангенс угла механических потерь равен .О

yg (2. < 11 у< O1 /q g C f (g)

I 1 ( где и — логарифмический декремент (,Z колебательной системы с заполненным капилляром;

А - логарифмический декремент колебательной системы с пустым капилляром, а динамическая вязкость

Ч

" = Т а% Р <э> где — вязкость установившегося течения (показания регистрирующего прибора 4); (Ю вЂ” 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 простыми средствами увеличить число контролируемых параметров, что значительно повышает качество измерений и расширяет область применения устройства.

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

1. Устройство для измерения реоло гических характеристик жидких сред, содержащее последовательно установленные задатчик постоянного расхода и капилляр, о т л и ч а ю щ е.е с я 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 регистрирующим преобразователями.

2. Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что возбуждающий преобразователь выполнен в виде двух электромагнитов, а регистрирующий

868475

Составктель Э. Скорняков

ТехРеД A.Бабинец Корректор С. Шекмар

Редактор Т. Мермелштайн

Эаказ 8308/57

Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 преобразователь включает источник света, шторку, прикрепленную к инерционному элементу, фотоприемник и блок обработки информации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Грешкин В.A. Состояние и тенденции развития колебательных мето дов 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., НИИТЗХИМ, 1976, с. 37-38.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 642625, кл. G 01 N 11/08, 1978 (прототип).