Рабочий узел ротационного вискозиметра для легкорасслаивающихся суспензий

 

РАБОЧИЙ УЗЕЛ РОТАЦИОННОГО ВИСКОЗШ1ЕТРАД 1Я ЛЕГКбРАССЛАИВАЩИХСЯ СУСПЕНЗИЙ, включающий коаксиально расположенные внутренний и наружный цилиндры, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат для создания эффективной циркуляции твердых частиц суспензии в кольцевом зазоре мехсду цилиндраг/ш, внутренний цилиндр снабжен каналом, расположенным по его оси и сообщающимся с кольцевым зазором посредством радиальных отверстий, причем площади поперечных сечений канала, радиальных отверстий и кольцевого зазора равны между собой. JM (Л сЗ 1 сл о 05 у/ у/ 7/////////// ////// ///

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (5)) Я 01 М 11/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ )

Н ABTOPCHOI9IY СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

211 3483554/18-25

° °

22 ) 13. 08. 82 (46 ) 23. 12. 83. Бюл. 947 (72) Ю.К. Сафонов; М.Л. Фрисман и Л.A. Абрамова (71) Всесоюзное ордена Трудового

Красного Знамени научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности (53) 532.137(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

Р 257142, кл. (3 01 К 11/14, 1970.

2. Ротационный вискозиметр для суспензий. — "Нефтяная и газовая промышленность", 1966, Р 5, с.20 (прототип) . (54)(57) РАБОЧИЙ УЗЕЛ РОТАЦИОННОГО

ВИСКОЗИИЕТРА ДЛЯ ЛЕГКОРАССЛАИВА1ЩИХСЯ

СУСПЕНЗИЙ, включающий коаксиально расположенные внутренний и наружный цилиндры, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат для создания эффективной цир- . куляции твердых частиц суспензии в кольцевом зазоре между цилиндрами, внутрЕнний цилиндр снабжен каналом, расположенным по его оси и сообщающимся с кольцевым зазором посредством радиальных отверстий, причем площади поперечных сечений канала, радиальных отверстий и кольцевого зазора равны между собой.

1062566 ла, радиальных отверстий и кольцевого

Изобретение относится к измерейию вязкости и может быть использовано в различных отраслях промышленности в частности в целлюлозно-бумажной промышленности при измерении вязкости пигментных, содовых и других суспен5 зий, которые имеют способность к быстрому расслоению, т. е. оседанию в течение времени, соизмеримого с процессом транспортировки или исследования их свойств. 10

Измерение вязкости легкорасслаивающихся суспензий осложнено тем, что в рабочем зазоре вискозиметра необходимо поддерживать не только постоянную по высоте концентрацию 15 исследуемой суспензии, но и равную той, которую имеет основная масса суспензий.

Необходимость выполнения этих требований обусловлена тем, что пе- 20 ременность концентрации по высоте зазора, а также несовпадение концентраций суспензий в рабочем зазоре и основной массы суспензий, от которой отобрана проба для измерения, у5 являются причиной искажения получаемых результатов.

Известен ротационный вискозиметр для легкорасслаивающихся суспенэий, состоящий из внутреннего и наружно- 30 го коаксиальных цилиндров с,кольцевым зазором между ними. Для поддержания постоянной концентрации по высоте кольцевого зазора используют установку крнльчатки в емкости, где проводят реологические измерения посредством ротационного вискозиметра )1) .

Наиболее близким к предлагаемому является вискозиметр с перфорирован ным полым наружным цилиндром и внут- 40 ренним цилиндром, соединенным со спиральными пружинами. После погружения наружного цилиндра в емкость с исследуемой Легкорасслаивающейся суспензией, он приводится во враще- 45 ние, при этом на внутреннем цилиндре возникает крутящий момент, величина которого зависит от вязкости жидкос- ° ти и воспринимается спиральными пружинами. По величине этого момента су-50 дят о вязкости суспензии. !

При вращении наружного цилиндра исследуемая легкорасслаивающаяся суспензия из кольцевого зазора между цилиндрами под действием центробежных сил выбрасывается через отверстия наружу в емкость, а снизу в зазор поступают новые порции жидкости, таким образом, образуется постоянная циркуляция суспензии в ра-60 бочем зазоре,:поддерживающая: твердые частицы .во взвешенном состоянии и обеспечивающая постоянство концентрации легкорасслаивающейся суспензии по высоте зазора $2) . 65

Недостатком вискозиметра является большая затрата энергии, обусловленная необхоцимостью создания циркуляции легкорасслаивающейся суспензии во всем объеме емкости,где проводят реологические измерения. Это объяс-. няется следующими причинами. Емкость с исследуемой суспензией, в которую погружается наружный цилиндр, по объему как минимум на порядок больше объема кольцевого зазора вискозиметра. Естественно, что с помощью перфорированного наружного цилиндра необходимо поддерживать постоянство концентрации суспензии не только в рабочем зазоре, но и в емкости, в которую погружен вискозиметр.

При этом необходимо обеспечить такой расход (оптимальный) циркулируемой суспензии, чтобы создаваемые им скорости в поперечных сечениях емкости были равны или больше гидравлической крупности частиц суспензии. Но, так как площадь поперечного сечения емкости, так же как и объем, в раз больше площади поперечного кольцевого сечения зазора, то при,оптимальных расходах и скоростях в емкости, расходы и скорости движения суспензии в кольцевом зазоре вискозиметра будут превышенй в П раз по сравнению с оптимальными, что приведет к неойравданному увеличению энергозатрат и снижению эффективности циркуляции суспензии.

Целью изобретения является снижение энергозатрат для создания эффективной .циркуляции твердых частиц суспензии в кольцевом зазоре между цилиндрами.

Указанная цель достигается тем, что в рабочем узле ротационного вис.. козиметра для легкорасслаивающихся суспензий, включающем коаксиально расположенные внутренний и наружный цилиндры, внутренний цилиндр снабжен каналом, расположенным по его оси и сообщающимся с рабочим зазором посредством радиальных отверстий, причем площади поперечных сечений каназазора равны между собой.

На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого вискозюлетра, на фиг.2 зависимость с())для глицерина, полу ченная на ротационном вискозиметре с радиальными отверстиями (+) и без радиальных отверстий (.) на внутреннем цилиндре, на фиг.3 — зависимости (j) для каолиновой (a) и крахмальной (б) суспензий, полученные на ротационном вискозиметре с радиальными отверстиями (о) и без радиальных отверстий () на внутреннем ци-, линдре, на фиг.4 - зависимости () для суспензии красного железоокис ного пигмента, полученные на рота1062566

25

5,д2

УХО

200

150

К 1/С

ХО

Фиг.2

700 ционном вискозиметре с радиальными отверстиями (в1 и без радиальных отверстий (r) на внутреннем цилиндре.

В устройстве внутри неподвижного наружного цилиндра 1 размещен внутренний цилиндр 2 .с каналом 3, расположенным по его оси, и с отверстиями 4, соединяющими полости канала 3 и рабочего зазора 5 между цилиндрами. Вал цилиндра 2 закреп лен в подшипниках 6. Площади поперечных сечений канала 3, отверстий

4 и рабочего зазора 5 выполнены равными.

Вискозиметр работает следующим образом.

Пространство между цилиндрами, т.е. кольцевой. зазор 5 вискозиметра, заполняется исследуемой суспензией. Внутренний цилиндр 2 приводится во вращение. Под .действием центробежных сил суспензия, заключенная в горизонтальных отверстиях 4, выбрасывается в кольцевой зазор 5, а на ее место по каналу 3 поднимаются новые порции суспензии. Таким образом, обеспечивается циркуляция твердых частиц суспензии по контуру кольцевой зазор — канал — отверстия

l и, как следствие, постоянство концентрации твердых частиц по всему объекту легкорасслаивающейся сус-. пензии, в том числе и в кольцевом зазоре. Благодаря выполнению канала

3, отверстий 4 и кольцевого зазора

5 с одинаковыми проходными сечениями скорость в этих элементах одинакова и оптимальна в каждом из них. Оптимизация скорости осуществляется путем подбора такой угловой скорости вращения внутреннего цилиндра, при которой скорость циркуляции твердых частиц становится равной или больше гидравлической крупности частиц суспензии. При установившейся скорости вращения внутреннего цилиндра измеряют величину крутящего момента на его валу, по которому .рассчитывают вязкость суспензии.

Благодаря тому, что скорости циркуляции . в вискозиметре являются оптимальными, т.е. минимально допустимыми с точки зрения поддержания концентрации в зазоре, то .и энергозатраты на циркуляцию являются минимально возможными, т.е. эффективность циркуляции повышается.

1062566

40 И

<20 f,/с

80 100

Фиг.,У .

20 ФО

100 120 3, /с бО

Заказ 10208/43 Тираж 873 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

Фиг,4

Составитель В. крутин

Редактор И. Николайчук Техред M,Тепер Корректор Э. Билан