Способ контроля реологических характеристик суспензий

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РШ1УБЛИН (gg)g G 01 N 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К ДВТОРСНОЬМ СВИДН63%СТВУ (21) 4759585/25 (22) 20. 11. 89 (46) 15.03. 92. Бюл. Р 10 (71) Новочеркасский политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (72) Ю.К.Казанов, Я.З.Нис, А.В.Никитенко и П.Г.Денисенко (53) 532.137 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1346994, кл. С 01 N 27/02, 1987.

Авторское свидетельство СССР

У 1188586, кл. С 01 N 11/00, 1985. 54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК СУСПЕНЗИИ (57) Изобретение касается исследования и контроля физико-химических свойств дисперсных систем, в частнос ги эмалевых шликеров, для которых опИзобретение относится к исследованию и контролю физико-химических свойств дисперсных систем, в частносv ти эмалевых шликеров, для которых с точки зрения технологических потребностей производства определяющими являются такие реологические характеристики, как предельное динамическое напряжение сдвига а, и пластическая и вязкость п °

Цель изобретения — расширение технологических возможностей и повышение точности измерений реологических характеристик суспензий.

Измерение ;дельной электропроводности неорганических суспенэий на переменном токе частотой 0,8 — 5,0 кГц

„SU„„1719969 А 1 ределяющими являются такие характеристики, как предельное динамическое напряжение сдвига 2 и пластическая вязкость п„. Цель изобретения — расширение технологических воэможностей и повышение точности измерений. Искомые параметры находятся путем измерения удельной электропроводности исследуемой системы на переменном токе частотой 0,8-5,0 кГц. Величины предельного динамического напряжения сдвига и пластической вязкости при фиксированной плотности находятся по формулам: "o = 20э4 — 440, 1М вЂ” 16,2p +

+ 264xp+ 17,5X g и = 2 605( — 8,17р + 6,425, где М вЂ” величина удельной электропроводности; р плотность исследуемого материала.

1 ил. при фиксированной плотности практически полностью устраняет поляризацию электродов кондуктометрической ячейки, приводящую к ошибкам в измерении электропроводности высококонцентрированных пластично-вязких систем с концентрацией твердой фазы выше

50% и с большим содержанием электролита (выше 2,3%), позволяет применить электроды не из платины; исключает электрофоретическое осажденпе на положительном электроде кондуктометрической ячейки (аноде) твердых компонентов измеряемых систем и тем самым позволяет точно исследовать структурно-механические свойства таких высококонцентрированных пластично-вязких

1719969 систем, как эмалевые шликеры, цементные шламы, керамические массы, глазурные суспензии и др.

Все это расширяет технологические

5 возможности средств контроля реологических свойств эмалевых шликеров, находящихся в динамике при движении по трубопроводу или в процессе окунания рабочего органа машины с изделием в ванну со шликером. Процесс измерения осуществляют при любом динамическом состоянии пластично-вязкой системы в отличие от известных ротационных и кондуктометрических методов, для которых измерения производят либо в равновесном (установившемся) режиме системы, либо в процессе восстановления ее структуры. Осуществить интегральный контроль реологических свойств эмалевых шликеров, можно например, просто в объеме рабочей ванны. Конструкция, реализующая предлагаемый способ, проста, датчик представляет собой лишь два электрода, встраивае- 25 мых в трубопровод или технологическую ванну.

На чертеже представлена схема осу/ ществления предлагаемого способа с помощью двух электродов кондуктометрического датчика, помещенных в трубопровод с непрерывно циркулирующей исследуемой пластично-вязкой системой.

Электроды 1 кондуктометрического датчика 2 располагают в трубопроводе

3, в котором непрерывно циркулирует

35 пластично-вязкая система 4, приводимая в движение с помощью насоса 5, откачивающего через отсасывающий патрубок 6 систему 4 из ванны 7 и подающего ее в ванну через нагнетательный патрубок 8 для перемешивания. Плотность р технологической пластичновязкой системы 4 — эмалевого шликеразадают конкретно для каждого вида изделия 9, закрепляемого в захвате 10 машины-автомата 11.

Электрический сигнал с электродов

1 подают на кондуктометрический датчик 2 и считывают величину удельной электропроводности на индикаторе кон50 дуктомера. По зафиксированным значениям удельной электропроводности и плотнос ф Я рассчитывают величины предельного динамического напряжения сдвига 0 и пластической вязкос- 55 ти 7и.

Для случаев, когда в течение, на пример, рабочей смены в технологическом процессе (при нанесении эмалевого шликера) используют одно н то же изделие (например, кастрюлю ф 200 мм), плотность системы (шликера) поддерживают постоянной, а шкалу кондуктометра градуируют в единицах, соответствующих предельному динамическому на пряжению сдвига. Тогда величина электрического сигнала соответствует конкретной величине данного реологичес1 ,кого параметра, а отклонения от нее соответствуют колебаниям структурномеханических свойств системы по данному параметру. Таким образом, предлагаемый способ позволяет при фиксированном значении плотности измерять величину предельного динамического напряжения сдвига лишь по электрическому сигналу при соответствующей градуировке шкалы кондуктометра и не производить расчет параметра по формуле.

В отличие от ротационных способов, реализуемых в ротационных вискозиметрах, предлагаемый способ конструктивно реализуется в датчике, представляющем собой лишь два электрода,, встраиваемых в трубопровод или техно- логическую ванну.

Для установления взаимосвязи реологических свойств силикатных суспензий с их электропроводностью проведены эксперименты в широком диапазоне рабочих плотностей, суть которых заключается в следующем. Готовят силикатные суспензии, например эмалевые шликеры, состоящие в основном из технологического стекла, глина и воды.

Плотность их изменяется от 1,60 до

1,75 г/см, что соответствует диапазону рабочих плотностей для данного класса суспензий. Определяют электропроводность суспензий при данной плотности и их реологические характеристики с помощью ротационного вискозиметра "Теотест". Затем в суспензию с определенной плотностью вводят электролит и проводят соответствующие измерения электропроводности и реологических характеристик. Концентрацию вводимого электролита меняют от 0,1 до 1,0 г на 100 r эмалевого стекла. По полученным результатам строят семейство кривых в координатах а, — электропроводность М для каждого из значений плотности р что дает возможность получить математическую модель, доказывающую связь

1719969 удельной электропроводности суспензий с их реологи.ескиии характеристиками и плотностью. ф

Таким образом, выполнив по предла- 5 гаемому способу замер лишь удельной электропроводности М при фиксированном значении плотности p .,,можно с достаточной степенью то:ности быстро осуществить контроль структурно-меха" (О нических свойств эмалевых шликеров с целью их последующей коррекции. При необходимости получения значений структурно-механических свойств эмалевых шликеров в данный момент време- 15 ни в виде реологических параметров ь и „д их величины с погрешностью, не превышающей 57, могут быть быстро определены с помощью математической модели путем подстановки в нее кон- 20

0 кретннх значений Ж и

П р и и е р 1. С целью получения сравнительных данных о времени, необходимом для измерения реологических параметров силикатных суспензий по предлагаемому способу в сравнении с известным точным и оперативным способом, основанным на ротационной вискозиметрии, прЬведены испытания различных силикатных суспензий, в частности 30 эмалевых шликеров, глаэурных суспензий. Каждый тип жидкости исследуют дважды. Вначале исследование проводят предлагаемым способом. Для э1ого че рез электроды 1 кондуктометра 2, помещенные в трубопровод 3 технологической ванны 7, последовательно прогоняют насосом 5 исследуемые системы

4 с заранее измеренной плотностью р и сразу же снимают значения удельной 40 электропроводности Ж . Измерение электропроводности проводят на пере-. менном токе частотой 1 кГц. В качест-. ве электродов используют плаТину.

Площадь электрода составляет 1 см, 4g а расстояние между ними равно 1 см.

Температуру суспензий поддерживают постоянной и она составляет 20 С. В качестве измерительного прибора ис» пользуют мост переменного тока По g0 полученным данным с помощью зависимостей определяют 2 и „д . Затем каждую систему исследуют на устройстве, реализующем известный способ, и находят со и 7 яь по предлагаемому 55 способу.

П р и м .е р 2. Проводят испытания грунтового эмалевого шликера, фиолетового покровного эмалевого шликера, коричневой глазурной массы.

Каждый тип жидкости .исследуют дважды.

Вначале исследование осуществляют предлагаемым способом. Для этого в ванну 7 с исследуемой системой 4 опускают электроды 1 кондуктометра 2, с поиощью которого измеряют значения удельной электропроводности + . Измерение последней проводят на переменном токе частотой 0,8 кГц. Площадь платиновых электродов составляет

1 см, расстояние между электродами— 1,5 си, температура суспензий — 20+ о

«10 5 С. В качестве измерительного прибора используют мост переменного тока. По полученным данныи, измерив предварительно плотности исследуемых систем, с помощью зависимостей определяют со и „ . Затем каждую систел йу исследуют на устройстве, реализующеи известный способ, и находят и „„ по предлагаемому способу.

П р и и е р 3. Проведены испытания белого титанового эмалевого шликера, грунтового эмалевого шликера, белой глазурной иассы. Каждую пластично-вязкую систему исследуют дважды. Вначале исследование проводят предлагаемым способом. Для этого через электроды 1 кондуктометра 2, помещенные в трубопровод 3 технологической ванны 7, последовательно прогоняют насосом 5 исследуемые системы

4 с заранее измеренной плотностью р и сразу же снимают значения удельной электропроводности X . Измерение электропроводности проводят на переменном токе частотой 5,0 кГц. В качестве электродов используют нержавеющую сталь. Площадь электрода составляет 1 см, расстояние между ними2 си, температура суспензий — 20 1 С.

В качестве изиерительного прибора используют мост переменного тока. По л полученным данным определяют с и

Затеи каждую систему исследуют на устройстве, реализующем известный способ, и находят . и („„ по предлагаемому способу.

Вне границ указанного интервала точность измерений удельного сопротивления превышает 5Е. Так, например, при частотах 0,7 кГц она равна 5,757, а при частоте 5,5 кГц — 6,2Х.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет.с точностью в 57 определять реологические параметры пластично-вязких систем, например эмале1719969 где. Ж—

hl о

Па

16 2

r см-

Па

См м г ° см

Па с

2 605 - —,— — -"

t (r см-3 )2

Па с

8 17

j r.cM 3

6,425 Па с

17,5

Е

35 вых шликеров. Точность нахождения предельного динамического напряжения сдвига и пластической вязкости высококонцентрированных пластично-вязких систем с концентрацией твердой фазы выше 50Х и с большим содержанием электролита (выше 2,37), таких как эмалевые шликеры, цементные шламы, керамические массы, глазурные суспен,зии и другие, обеспечивается тем, что измерение удельной электропроводности осуществляют на переменном токе частотой 0,8 - 5 0 кГц при фиксированной плотности. По полученным значениям удельной электропроводности и плотности определяют предельное динамическое напряжение сдвига и пластическую вязкость с помощью найденных точных математических зависимостей, связывающих искомые величины с соответствующими жачениями удельной электропроводности и плотности. Измерения необходимых величин могут вестись в любом динамическом режиме системы.

Формула изобретения

Способ контроля реологических характеристик суспензий путем измерения их удельной электропроводности, о тл и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей способа и повышения точности измерений высококонпентрированных пластично-вязких суспензий, измеряют удельную электропроводность контролируемой суспензии на переменном токе частотой 0,8 - 5 0 кГц при фиксированном значении ее плотности, а величины предельного динамического напряжения сдвига и пластической вязкости определяют по формулам

p „. величина удельной электро1, проводности, См м плотность исследуемого материала, r см- ", предельное динамическое напряжение сдвига, Па, пластическая вязкость, Па с, 20,4 Па, Па

440 1

См м"

171996Р

Составитель В.Филатова

Редактор М.Петрова Техред М.Дндык Корректор А.Обручар

Заказ 768 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета пр изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. ужгород, ул. Гагарина, .101