Способ градуировки вискозиметров

 

СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ВИСКОЗИМЕТРОВ со взаимно перемещающимися измерительными элементами, основанHt на использовании образцовой жидкости , отличающийся тем, что, с целые расширения диапазона градуировки, образцовую жидкость п ещают в сосуд с калиброванньм отверстием, содержавши кинематически связанный с подвижньм измерительньм элементом градуируемого вискозиметра подви:1сный элемент, изменя101 й объем сосуд и вьшолненнь в виде цилиндра с порщнем, измеряют расход жидкости, вытекающей из сосуда через калиброванное отверстие , и ito его значенио находят значение коэффициента вязкости, наносимое на шкалу.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ФВЭ ВОН

РЕСОУБЛИН

<19> О 1) а 1Я1 О 01 . Я 11/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н еетоесиомъ свидн.нъс щм

ЯБЛОК) УР„„. А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДКЛАМ ИЗОИЧ-"тКНИй И ОТНРЫтИй (21) 3662981/24-25 (22) 29.11.83 . (46) 23.05.85. Бюл. У 19 (72) В.П. Ставров (71) Гомельский политехнический институт (53) 532. 137 (088. 8) (56) 1. Вискозиметры ГСП. Общие технические требования. ГОСТ 13368-73.

2. Белкин И.и., Виноградов Г.В., Леонов А,И. Ротационные приборы.

И., 1968, с. 185 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ВИСКОЗИИЕТРОВ со взаимно перемещающимися иэмерительньии элементами, основанньй на использовании образцовой жидкости, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона градуировки, образцовую жидкость помещают в сосуд с калиброванным отверстием, содержащий кинематнчески связанный с подвижным измерительиьи элементом градуируемого вискоэиметра подвижный элемент, изменяющий объем сосуде и выполненньй в виде цилиндра с поршнем, измеряют расход мидкости, вытекающей из сосуда через калиброванное отверстие, и по его значенмо находят значение коз@фициеита вязкости, наносимое на шкалу.

1 t 5740á

Изобретение относится к технике измерения вязких свойств материалов и может использоваться при градуировке вискозиметров, предназначенных для исследования высоковяэ- 5 ких веществ.

Известен способ градуировки вискоэиметров, основанный на создании гидравлического сопротивления образцовой жидкости. 10

Согласно этому способу на градуируемом вискозиметре при режимах, соответствующих режимах нагружения или деформирования вязких веществ, деформируют образцовую жидкость и 15 по значению ее вязкости делают отметки на шкале вискозиметра (1) .

Однако диапазон градуировки ограничен значениями вязкости образцовых жидкостей, аттестован- 20 ных по стандартизованным методикам.

Поэтому способ не может быть использован для градуировки вискозиметров, предназначенных для испытания жидкостей, вязкость которых пре- >5 вышает вязкость образцовых жидкостей.

Ф

Известен также способ градуировки вискоэиметров с взаимно перемещающимися измерительными элементами, основанный на использовании образцовой жидкости. Согласно этому способу образцовую жидкость помещают в зазор между элементами и деформируют при установленных режимах. По известному значению вязкости 35 образцовой жидкости наносят отметки на шкалу вискозиметра. IIo этому способу осуществляют градуировку, например, ротационных вискозычетров. В качестве образцовых жидкос- 40 тей используют дистиллированную воду, касторовое масло, глицерин, трансформаторное масло, анилин и другие жидкости, коэффициент динамической вязкости которых находит- 45 ся в диапазоне 0,01-10 IIa с "„2).

Недостатком известного способа является то, что гидравлическое сопротивление образцовых жидкостей, используемых при градуировке, íà 50 несколько порядков ниже гидравлического сопротивления испытываемых с помощью этих приборов вязких веществ, поэтому не обеспечивается необходимая точность градуировки вискозимет- 35 ров и, следовательно, точность измерений. Это ведет к значительньм погрешностям при определении оптимальных технологических режимов, Расширение диапазона градуировки путем применения образцовых жидкостей с более высокой вязкостью влечет за собой увеличение погрешностей, обусловленных нелинейной зависимостью между напряжением и скоростью деформации, а также пристенным скольжением как в образцовых вискоэиметрах при аттестации жидкости, так и в градуируемом приборе, Цель изобретения — расширение диапазона градуировки вискозиметров. указанная цель достигается тем, что при способе градуировки вискозиметров со взаимно перемещающимися измерительными элементами, основанном на использовании образцовой жидкости, последнюю помещают в сосуд с калиброванным отверстием, содержащий кинематически связанный с подвижным измерительным элементом градуируемого вискозиметра подвижный элемент, изменяющий объем сосуда, и выполненный в виде цилиндра с поршнем, измеряют расход яждкости, вытекающей иэ сосуда через калиброванное отверстие, и по его значению находят значение коэффициент вязкости, наносимое на шкалу.

Согласно предложенному способу образцовую жидкость при градуировке деформируют не в самом градуируемом вискозиметре, а в эталонном вискозиметре, кинематически связанном с градуируемым. Наличие кинематической связи, а также выполнение условий, наложенных на скорость деформации образцовой жидкости и предаточное отношение связи, обес" печивают получение на шкале прибора отметок, соответствующих значениям вязкости веществ, испытываемых на данном приборе, т.е. непосредственно в диапазоне измерений градуируемого вискозиметра. Тем самьк расширяется диапазон градуировки.

Конструктивное йсполнение эталон ного вискозиметра и кинематической связи может быть различным. В частности, способ может быть осуществлен с помощью известных эталонных вискозиметров, имеющих взаимно перемещающиеся измерительные элементы (ротационных, сжимающих и т.п.), и известных схем кинематн157406

3 1 ческой связи (рычагов, зубчатых, цепных и ременных передач и т.п.) .

На фиг.1 изображена конструкция устройства для градуировки ротационного вискоэиметра, вариант, на фиг.2 - то же, с плоскопараллельными плитами.

Устройство содержит подвижный измерительный элемент 1 градуируемо. го визкозиметра, неподвижный измерительный элемент 2 градуируемого вискозиметра, сосуд 3 переменного объема, подвижный элемент 4, изменяющий объем, выполненный в виде поршня, калиброванное отверстие 5 в сосуде 3.

Пример 1. При градуировке ротационного вискозиме ра по предложенному способу гидравлическое сопротивление образцовой ящцкости, эквивалентное гидравлическому сопротивлению испытываемого вязкого вещества, создают в эталонном ротационном вискоэнметре такого же ти па.

Момент гидравлического сопротивления в ротационном вискозиметре типа цилиндр-цилиндр при испытании вязкого вещества равен

j p н в

Н = о> 6 — 1 —— р

Н 8 где Кн - радиус наружной поверхности (неподвижного измерительного элемента), К вЂ” радиус внутренней поверхности (подвижного измерительного элемента); 1 е — длина цилиндра 1 - динамический коэффициент вязкости испытываемого вещества, 4> - угловая скорость подвижного элемента.

Момент гидравлического сопротивления образцовой жидкости в эталонном ротационном вискозиметре того же типа также находится по формуле (1), где параметры,м,4 и 1„ и К заменены на динамический коэффициент вязкости образцовой жидкости и иа параметры эталонного вискоэйметра e kgb K è,k î <<<3f+ffff< Между подвижными измерительными элементами градуируемого и эталонного вискоэиметров осуществляется кинематическая связь (например, с помощью ременной передачи) с передаточным отиошеиием

ЗО

И вЂ”, Тогда, приравнивая моменты -а гидравлического сопротивления, действующие на подвижные элементы, и сопротивления градуируемого и образцового вискозиметров (пренебрегая в первом приближении моментом трения в передаче, котсрый дает систематическую погрешность), получают следующую зависимость для коэффициента вязкости, воспроизводимого при градуировке:

К Р. Р* -К*

Н 8 Ю ВО

С помощью выражения (2) подбирают параметры образцового вискозиметра (а, следовательно, и скорость деформации образцовой жидкости) и передаточное отношение i При этом момент гидравлического сопротивления, действующий на подвижный измерительный элемент градуируемого вискозиметра, равен моменту сопротивления испытываемого на нем вязкого вещест ва с коэффициентом вязкости r. Ha шкалу градуируемого вискозиметра наносят отметку, соответствующую коэффициенту вязкости г, в то время как коэффициент вязкости образцовой жидкости t, может быть на 1-2 порядка меньше v, Таким образом, расширяется диапазон градуировки вискозиметра.

В процессе градуировки жидкость вытесняется из сосуда. Режим истечения зависит от вязкости образцовой жидкости, размеров капилляра и заданных параметров работы вискозиметра (например, от частоты вращения подвижного элемента). Подбирая размеры капилляра, можно обеспечить такой режим истечения образцовой жидкости, при котором воспроизводится заданное значение коэффициента вязкости.Таким образом, применяя аттестованные жидкости с низкой вязкостью, можно производить градуировку вискоэиметров в области высоких значений вязкости.

П р и и е р 2. Градуировка ротационного вискозиметра типа цилиндр» цилиндр (фиг.1).

При вращении подвижного измерительного элемента градуируемого вискоэиметра перемещается подвижный элемент 4, изменяющий объем.

При этом s сосуде 3 создается дав1157406

1 4= . о

F P S) ВНИИПИ Заказ 3330/40 Тираж 897 Подписное филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4 ление, и образцовая жидкость вытекает через калиброванное отверстие 5.

Объемный расход жидкости через калиброванное отверстие 5 связан с перепадом давления формулой где,), — коэффициент расхода, зависящий от вязкости образцовой жидкости и определяемый экспериментально, S — площадь отверстия, Р— перепад давления

p — - плдтность жидкости.

При свободном истечении жидкости усилие, действующее иа рейку, разно где P — - давление на поршень (hP=P), S — - площадь поршня.

Момент сил гидравлического сопротивления вращению подвижного цилиндра равен где R - радиус делительной окружности зубчатого венца.

Таким образом, согласно формулам (3) н (5) момент гидравлического сопротивления, воспринимаемый на валу подвижного измерительного элемента, зависит от размеров калиброванного отверстия, от площади поршня фона и от радиуса зубчатого венца..Варьируя эти параметры, подбирают такие значения, что момент гидравлического сопротивления при деформировании образцовой жидкости равен моменту гидравлического сопро. тивления испытываемого вязкого вещества. Деформируя жидкость при заданных установленных режимах, получают на шкале вискозиметра отметку, соответствующую заданной вязкости испытываемого вещества.

Значение коэффициента вязкости, воспроизводимое устройством, может быть найдено по экспериментально построенной зависимости между моментом сил сопротивления и объемным расходом жидкости.

Применение предложенного способа градуировки позволяет провести процесс градуировки вискозиметра в диапазоне значений вязкости, на

6 порядков превышающих значение вязкости образцовой жидкости, и соответственно повысить точность измерений, выполняемых с помощью вискоэиметра.

Одновременно повышается производительность процесса аттестации вискоэиметра: при поэлементной поверке приборов, входящих в состав вискоэиметра, на определение погреш ности измерения затрачивается до б ч, тогда как по предложенному способу только 0,5 ч.