Устройство для измерения вязкоупругих свойств слабых полимерных растворов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОУПРУГИХ СВОЙСТВ СЛАБЫХ ПОЛИМЕРНЫХ РАСТВОРОВ, включакицее вращающий ся и противостоящий неподвижный ки, образующие зазор, элементы контЧ роля и регистрации сигнала, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерений и по вышения точности измерений, на одной из дисков установлены заподлицо с его поверхностью датчики-катоды в виде сегментов и анод в воде трубки/ размещенной вдоль оси диска. О I // У///////У/У /УЛ , .3 Jt 2 у//////.

ае пи

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК звр С О1 N 1/14

3 - Ъ

I"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ъ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 01 КРЫТИЙ (21) 3591394/24-25 (22) 20.05.83 (46) 15.11.84, Бюл. Р 42 (72) Е.Б.Кабердина, Н.А.Покрывайло и З.П.Шульман (71) Ордена Трудового Красного Знаме ни институт тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова (53) 532.137(088.8) (56) 1, Белкин И.М. и др. Ротационные приборы. М., "Машиностроение", 1968, с. 272.

2. Малкин А.Я. и др. Диффузия и вязкость полимеров. Методы измере-ния. М., "Химия", 1979. с. 304 (прототип).

1 (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ВЯЗКОУПРУГИХ СВОЙСТВ СЛАБЫХ ПОЛИМЕРНЫХ РАСТВОРОВ, включающее вращающий ся.и противостоящий неподвикный дис-! ки, образующие зазор, элементы конт-, роля и регистрации сигнала, о т л и" ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений и по- вышения точности измерений, на одной из дисков установлены заподлицо с его поверхностью датчики-катоды в виде сегментов и анод в виде трубки размещенной вдоль оси диска.

11241

Изобретение относится к технике измерений реологических свойств жидкостей, преимущественно слабых полимерных растворов.

Известны устройства для измерения вязкоупругих свойств жидкостей по ве. личине осевого давления в слое жидкости между двумя вращающимися плоскостями (11 .

Однако данные устройства не при- 1О годны для слабых полимерных .раство- ров, где осевое давление настолько мало, что практически не поддается сколь-нибудь надежному измерению с, приемлемой точностью. l5

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является реогониометр Вейссенберга, содержащий вращающийся и противостоящий неподвижный диски, образующие зазор, 20 элементы контроля и регистрации сигнала. Прибор предназначен для измерения касательных и нормальных напряжений в жидкости. Нормальные напряжения определяются путем регистрации 25 осевого усилителя, возникающего при вращении одного из дисков j2) .

Вискозиметру Вейссенберга присущи следующие недостатки: при измерении упругих свойств любых полимерных 50 растворов осевое давление на диск мало, что ограничивает диапазон измерений сравнительно вязкими жидкостями. Из-за невозможности обеспечения локальных измерений (значение скорости сдвига осредняется по всей поверхности) снижается точность измерений. Обязательное требование постоянства скорости сдвига во всех точках поверхности соблюдается лишь 40 тбгда, когда угол между образующей конуса и плоскостью дйска весьма мал (около 2 ), что значительно сложФ но осуществить технологически. . Цель изобретения — расширение диа45 пазона измерений в сторону весьма разбавленных (слабых) полимерных растворов, широко применяющихся для снижения гидравлического сопротивле ния трения и управления интенсивностью процессов тепломассообмена, а также повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения вязкоупругих свойств слабых полимерных 55 растворов, включающем вращающийся и противостоящий неподвижный .диски, образующие зазор, элементы контроля

P v > ((» o

- вязкости полимерного раствора и растворителя соответственно; — величина снимаемого тока при работе с полимерами и растворителем соответственно; — круговая частота; — радиус диска; где "/ г

I и Т

96 2

М регистрации сигналов, на одном из дисков установлены заподлицо с его поверхностью датчики-катоды в виде сегментов и анод в виде трубки, размещенной вдоль оси диска.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит вращающийся диск 1, неподвижный диск 2, датчикикатоды 3 и анод 4. Анод в виде трубки из платины размещен вдоль оси неподвижного диска. Датчики-катоды из пластины вмонтированы в неподвижный диск заподлицо с его поверхностью.

Анод и катоды соединены с источником постоянного напряжения и регистрирующей аппаратурой по приведенной на чертеже электрической схеме.

Как показали опыты, наибольшая чувствительность достигается при ширине датчиков-катодов порядка

0,1 мм и расположении их по сектору о с углом от 10 до 90 ° Длина датчиков определяется, таким образом, радиусом их расположения.

Устройство работает следующим образом.

Верхний диск 1 приводится во вращение от соответствующего привода.

По трубе-аноду 4 в зазор непрерыв но подается с небольшим расходом (порядка 50 мл/мин) исследуемый раст1 вор.

На катоды 3 и анод 4 подается

ЭДС, соответствующая потенциалу предельного тока. При наличии в жидкости электрохимически активных веществ (а в большинстве водных растворов полимеров таким веществом является растворенный естественным образом кислород) через ячейку протекает ток.

Его величина связана с временем релаксации зависимостью

К

Составитель В.Вошанкин

Редактор М. Бандура Техред А.Бабинец Корректор Г. Решетник

Заказ 8270/32 Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 — величина зазора; — плотность; — ускорение силы тяжести; — напор поступающей в зазор жидкости.

Устройство весьма чувствительно к присутствию в растворителе макромолекул вплоть до растворов с относительной вязкостью 3,05.. Расширение диапазона измерений в сторону весьма разбавленных полимерных растворов обеспечивается большой величиной

24 f96 4 снимаемого электрического сигнала, малоинерцнонностью датчиков, отсутствием в измеритепьной схеме элементов, воспринимающих непосредственно механическое усилие. Наличие локально расположенных датчиков позволяет, минуя большую сложность изготовления конусов с большими углами при верши" не, повысить точность .измерений за, 10 счет определения времени релаксации, ° соответствующего конкретному значе- нию скорости сдвига.