Дисковый ротационный вискозиметр

 

1 .ДИСКОВЫЙ РОТАЦИОННЫЙ ВИС ШЗШ{БТР, (пций приводной двигатель , ведущий вал в защитном кожухе с диском, подключенным к торсионному динамометру, отличающийся тем, что, с целью пов шения точности измерения за счет исключения влияния концевых эффектов. защитный кожух |0хвагьтает диск по торцовой поверхности и ободу, при этом измерительtiak поверхность диска расположена в одной плоскости с торцом защитного кожуха у.обода диска, а радиальный . зазор между ободом диска и защитным кожухом составляет не более третьей части толщины пограничного слоя на радиусе зазора. . 2,Вискозиметр по п.1, о т л и ч а ю щи и с я тем, что соосно с диском, подключенным к торсионному динамометру, расположен диск, подсоединенный к ведущему валу, причем его торцовая поверхностьлежит в одной плоскости с измерительной по верхностью диска, подключенного к торсионному динамометру, а радиальный зазор между дисками составляет не более одной трети толщины пограничного слоя на радиусе зазора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(5!) 6 1 М 1! /14

ГОСУДЮФТИЕ)4НИЙ КОМИТЕТ СССР ! !0 ДЕЛАМ ИЖ)И%ТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ

ОПИОЛНИК ИЗОБРЕтениЯ

К АВТОРСКОМУ СВИД=ТЕЛЬСТВУ (2!) 3683018/24- 25 (22 ) 30.!2.83

{46) 30.05.85, Бюл. Ф 20 (72) Т.А.Роговский и С.П;Шульгин . (7!) Одесский технологический институт холодильной нромышпенгости ($3) 532.137(088.8) (56) !.Роговский T.À., Горбис 3.Ф..

О,гидродинамическом. сопротивлении. дисков колеса центробежного насоса."Теплоэнергетика", 1973, 1) .9, с.46-49.

2.Патент Англии Ф 1112217, кл.6 l 5, опублик. 1964 (прототип). .(54)(57! l.ÄÈCK0ÂÛÉ РОТАЦИОННИЙ ВИС»

ЩЩЩВТР включающий приводной двигательу ведущий вал в защитном кОжухе с диском, подключенным .к торсионному дннамометру, о т л и ч а ю щ и и с. я тем, что, с целью повв1ення точности ! измерения за счет исключения влияния концевых эффектов, защитный кожух.охватывает диск яо торцовой поверхности н ободу, при этом измерительная поверхность диска расположена в одной плоскости с торцом защитного кожуха у.обода диска, а радиальный зазор между ободом диска и защитным кожухом составляет не более третьей части толщины пограничного слоя на радиусе зазора.

2.Вискозиметр no tr.!, о т л ич а ю шийся тем, что соосно с диском, подключенным к торсионному динамометру, расположен диск,подсоединенный к ведущему валу, причем его торцовая поверхность лежит в одной плоскости с измерительной по- 3 верхностью диска, подключенного к торсионному динамометру, а радиальный зазор между дисками составляет не более одной трети толщины пограничного слоя на радиусе зазора.

) l 58900!

Изобретение относится к измерительной технике н может быть исполъзоваио для определения реологических характеристик текучих сред в технологических процессах в химической, нефтехимической и пищевой областях промышленности.

Для ротационных вискозиметров, использующих в качестве рабочего элемента диск, величина момента, воз- 10 никающего при обтекании диска жидкостью, определяеТся экспериментально (11.

Наиболее близким.к предлагаемому является дисковый poisllHQHHblA виско- 1$ зиметр, который содержит приводной двигатель, ведущий вал в защитном кожухе с диском, подключенным к тор. сионному динамометру (23.

Исследуемая среда, контактирую-. ®О щая с рабочим элементом, передает крутящий момент к торсионному динамо метру, установленному .за приводным двигателем. В результате применения для вала защитного кожуха, воспринимающего усилие сальникового уплотняющего устройства, достигается повышение точности измерения. Но наряду с этим не исключены погрешности при измерении реологических.харак- 30 теристик, которые связаны с- обтеканием исследуемой средой диска н возникновением на ободе дополнительного момента трения, что приводит к влиянию концевых эффектов и в итоге 3$ снижает точность измерения, Цель изобретения — повышение точности измерения реологических характеристик путем исключения влияния концевых эффектов на измерение, 4О

Указанная цель достигается тем, что в дисковом ротационном вискозиметре, включающем приводной двигатель, ведущий вал в защитном кожу.хе с диском, подключенным к торсионному динамометру, защитный кожух . охватывает диск на торцовой поверхности и ободу, при этом измерительная поверхность диска расположена в одной плоскости с торцом защитного $О кожуха у обода диска, а радиальный зазор между ободом диска и защитным кожухом составляет не более третьей части толщины пограничного слоя на радиусе зазора. $$

Кроме того, соосно с диском, подключенным к торсионному динамометру, расположен диск, подсоедиг ненный к ведущему валу, причем его торцовая поверхность лежит в одной плоскости с измерительной поверхностью диска, подключенного к торсионному динамометру, а радиальный зазор между дисками составляет неболее одной трети толщины пограничного слоя на радиусе зазора.

Выполнение защитного кожуха охватывающим диск по боковой поверхности и ободу исключает обтекание обода .диска и связанные с этим концевые потери.

Расположение измерительной поверхности диска в одной плоскости с тор цом защитного кожуха у обода позволяет торсионному динамометру регистрировать крутящий момент, возникающий при обтекании только измерительной поверхности диска. Это повышает точность измерения, Расположение соосно с диском дис1 ка, подсоединенного к ведущему валу, с торцовой поверхностью, совмещенной с измерительной поверхностью, обеспечивает стабилизацию потока исследуемой среды,натекающейна измерительную поверхность рабочего элемента, за счет исключения влияния неустановившейся эоны обтекания, расположенной в центре диска, что в итоге исключает концевые потери и повышает точность измерения.

Выполнение радиальных зазоров между ободом диска и защитным кожухом, а также между обоими дисками, составляющих не более третьей части толщины пограничного слоя среды на радиусах этих зазоров, позволяет осуществить безотрывное обтекание исследуемой средой измерительной поверхности диска, исключить влияние концевых эффектов и повысить точность измерения.

На фиг.1 схематически изображен предлагаемый вискозиметр, общий вид; на фиг.2 — вискоэиметр, в котором упругий элемент выполнен в виде консольного полого участка ведущего вала;на фиг. 3 и 4 - варианты крепления диска; на фиг.5 — кабельный ввод вискозиметра; на фиг.6 — схема крепления диска; на фиг,7 — вискоэиметр, в котором диск укреплен на упругом элементе с помощью резьбы.

Лисковый ротационный вискрзиметр, (фиг.lj содержит приводной двигатель 1, рабочий элемент — диск 2 и упругий элемент 3 торсионного вина.

1158900 ф

На фиг.2 показан вариант конструктивного выполнения дискового ротационного вискозиметра, в котором упругий элемент 3 торсионного ! динамометра выполнен в виде консоль. ного полого участка ведущего вала !

6, смонтированного в опорно-упорных подшипниках повышенной точности (не показано) . К валу 1 6 через упругую муфту подсоединяется привод ной двигатель и токосъемное устройство <не показано) . На ведущем валу

16 закреплен защитный кожух 17, охватывающий рабочий элемент в виде диска 2 по торцовой поверхности 8 и ободу 9. Радиальный зазор ь„ между защитным кожухом 17 и диском 2 выпол нен не более третьей части толщины пограничного слоя на измерительной поверхности 10 у обода 9 диска 2, Промежуточный вал 12 запрессован в сквозное осевое отверстие .18 вала

3 мометра. Упругий элемент 3 монтируется между ведущим валом 4 и рабочим элементом (диском) 2 . Деформа- ция упругого элемента 3 торсионного динамометра регистрируется измерительной цепью, состоящей иэ ток .— съемного устройства 5, и прибора 6 для измерения деформации, которая предварительно преобразовывается в электрический сигнал с помощью тензорезисторных датчиков (не показано,, наклеиваемых на упругий эле- . мент 3. Упругйй элемент 3 помещен в защитный кожух 4, который охваты-, вает диск 2 по торцовой поверхности

8 и обсду 9. Измерительная поверхность 10 диска расположена в одной плоскости с торцом Il защитного кожуха 7. Между кожухом 7 и диском

2 выполнен радиальный зазор л„ составляющий не более третьей части толщины пограничного слоя исследуемой среды на измерительной поверхности 10 диска 2 у обода 9, На валу

12, который прикреплен к ведущему валу 4, монтируется диск 13 таким образом, чтобы поверхность 14 диска

l3 находилась в одной плоскости с измерительной поверхностью 1О диска 2, а радиальный зазор (между дисками 2 и 13 выдерживают не более третьей части толщины пограничного слоя на поверхности 14 у обода диска 13. Рабочий элемент вискоэиметра в виде диска 2 погружен в исследуемую текучую среду 15.!

16, по которому проходит кабельный ввод от токосъемного устройства к тензорезисторным датчикам (не показано). Упругий элемент 3 оканчивается утолщенным пояском !9, к к9торому на резьбе 20 крепится диск 2 с помощью прорезей 21 (фиг.3), куда вводится при монтаже специальная оправка. Диск 13 выполнен соответственно с упорной бобышкой 22 и резьбовым пальцем 23, с помощью которого диск 13 крепится к промежуточному валу 12. Установка измерительной поверхности 10 диска 2 и поверхности 14 диска !3 в плоскости торца 24 кожуха 17 достигается за счет сменных прокладок 25 и 26. Для монтажа диска 13 используются прорези 27 либо фасонный паз 28 (фиг.4). Для исключения влияния на результаты измерений прорези 27 и фасонный паэ 28 заделываются заподли- цо шпатлевками, нерастворимыми в исследуемой жидкой среде. Радиальный зазор между дисками 2 и 13 вы« церживают не более третьей части толщины пограничного слоя на поверхности !4 у обода диска 13. Кабельный ввод от токосъемного устройства к тензореэисторным датчикам (не показано) герметизируется в каналах 29 с помощью эпоксидной смолы.

Уплотнение между кожухом 17 и промежуточным валом 16 обеспечивается манжетой 30 (фиг.2)., На фиг.6 показан вариант конструктивного выполнения дискового ротационного вискозиметра, в котором диск

13 выполнен совместно с промежуточным валом 31, прикрепленным с помощью резьбы 32 .к ведущему валу 33. При сборке вискоэиметра выдерживаются радиальные зазоры л„ и л, величина которых не превышает третьей части толщины пограничного слоя на дисках

2 и 13 на радиусах зазоров л и л сол ответственно.

При сборке вискоэиметра (фиг.6) установку измерительной поверхности

10 диска 2 в плоскости торца,24 кожуха 17 достигают за "чет сменных прокладок 26. Установку поверхности

14 диска 13 в одной плоскости с измерительной поверхностью 10 диска 2 и с поверхностью защитного кожуха 17 достигают за счет пришлифовки поверхности 14 диска 13 либо установки сменных прокладок 34 в месте сочле115890

S кения промежуточного вала 31 с ведущим валом 33 °

На фиг.7 .показан вариант конструктивного выполнения дискового ротацион5 ного вискозиметра, в котором рабочий элемент в виде диска 35 охватывается защитным кожухом 17 по торцовой по верхности,36 и ободу 37. Диск 35 закреплен иа упругом элементе 3 с помощью резьбы 20. При монтаже диска

35 используются две днаметральнорасположенные прорези 38 либо фасонный паз 39. Установка измерительной поверхности 40 диска 35 в плоскости торца 41 защитного кожуха 17 дости- 15 гается sa счет сменных прокладок 26.

Для исключения влияния на результаты измерений прорези 38 и фасониый паэ 39 заделываются заподлицо синтетическими шпатлевками. Радиальный 20 зазор и выдерживают не более третьл ей части толщины пограничного слоя на диске 35 у обода 37.

Вискоэиметр работает следующим

25 образом.

От нрнводного двигателя (фиг. 1) через ведущий вал 4 приводятся so вращение защитный кожух 7 и через упругий элемент 3 диск 2, Через про- З11 межуточный вал 12 также приводится во вращение диск 13 ° Частота вращения защитного кожуха 7 и дисков 2 и 13 одинакова. При этом осуществляется обтекание исследуемой текучей средой 15;кожуха 7, охватывающего торцовую .поверхность 8 и обод 9 диска 2, а также обтекается измерительная поверхность 10 диска 2 и лежащая в одной плоскости с ней поверхность 14 диска 13. В радиальных

sasopax Ь и а между диском 2 и

1 2 кожухом, 7., а также .между дисками

2 и 13 течение жидкости отсутствует, 0 6 поэтому обмен импульсами между раба чим элементом в виде диска 2 и ис) следуемой жидкостью осуществляется только по измерительной поверхности

10 диска 2. Диск 13, на котором стабилизируется поток, и торец И кожуха 7, который препятствует обтеканию обвода 9 диска 2, исключают влияние на результаты измерения конечных размеров рабочего элемента в виде диска 2.

При исследовании обмена импульсами при ламинарном обтекании вращаю. щегося диска (вискозиметрическое течеwe) для исключения влияния конечжах размеров рабочего элемента достаточно использование защитного кожуха 17 (фиг.7 ). Расположение торца 41 защктного кожуха в одной плоскости с диском 35 при радиальном зазоре Ь по ободу 37 между ними исключает влияние конечных размеров диска 35 на результаты измерения.

Защитные кожухи 7 и 17 1фиг.1,2 и 7) дополнительно предотвращают случайное повреждение упругого элемента

3 и рабочих элементов в виде дисков

2 и 35, что повышает надежность конструкции ротационного вискозиметра, Радиальные зазоры й„ и b,представляющие собой узкие цилиндрические щели, обтекаются безотрывно ис« следуемой средой 15 (фиг.i). При беэотрывном обтекании в зазорах й, и Ь отсутствует течение жидкости, поэтому обмен импульсами между рабочим элементом 2 и исследуемой. средой 15 осуществляется только по измерительной поверхности 10 диска

2 (фиг.1) ., Предлагаемая конструкция повывает точность измерения реологических характеристик.

1 I 58900 яэоо

2158900

» е по

1158900

Составитель В,Вощанкин

Техред С.Легеза Корректор М.Самборская

Редактор Ю.Ковач

° Е Ее Е

Филиал ППП "Патент",г.ужгород,ул.Проектная,4

Закав 3578/43, Тираж 897 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитете СССР по.делам изобретений и открнтнй

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