Капиллярный вискозиметр

Изобретение относится к технике измерения реологических характеристик структурированных дисперсий и может быть использовано в лабораторной и заводской практике для проведения исследований и испытаний. Описан капиллярный вискозиметр для определения реологических характеристик дисперсных систем, который содержит выполненный в виде волновода с внутренней полостью корпус, втулку, ультразвуковой преобразователь и расположенный в узле смещения ультразвуковых колебаний сменный капилляр. Корпус установлен в поворотном устройстве и снабжен крышкой, в которой закреплен капилляр. Втулка выполнена полностью или частично из прозрачного материала для наблюдения за временем истечения струи суспензии через капилляр, снабжена заглушкой и расположена на крышке корпуса. Техническим результатом изобретения является повышение удобства и воспроизводимости измерения вязкостных свойств материалов при определении реологических характеристик структурированных дисперсий. 1 ил.

 

Изобретение относится к технике измерения реологических характеристик структурированных дисперсий, путем измерения скорости истечения концентрированных растворов и дисперсных систем в вязкотекучем состоянии при воздействии на них физических полей, а именно ультразвукового поля, и может быть использовано в лабораторной и заводской практике для проведения исследований и испытаний.

Известен капиллярный вибровискозиметр, содержащий установленные на вибростенде корпус вискозиметра с крышкой, снабженный затвором-диафрагмой капилляр, а также приемную емкость. Данное устройство позволяет определять реологические характеристики в диапазоне частот 20-200 Гц, и не предназначено для определения реологические характеристики структурированных дисперсий при воздействии на них ультразвуком (частота свыше 16000 Гц) (Н.Б.Урьев. Высококонцентрированные дисперсные системы. - М.: Химия, 1980. - стр.113).

Наиболее близким к предлагаемому устройству является капиллярный вискозиметр (SU 1035473 A, G01N 11/04, 15.08.83), содержащий выполненный в виде волновода с внутренней полостью корпус, нагружающее устройство, а также расположенный в узле смещения ультразвуковых колебаний и изолированный от волновода капилляр. Однако данное устройство имеет ограниченное применение, поскольку вследствие отсутствия затвора не позволяет проводить определение реологических параметров на суспензиях, вытекающих через капилляр под собственным весом. Кроме того, воспроизводимость при проведении на одной пробе нескольких измерений на данном капиллярном вискозиметре не достаточна, вследствие потерь материала при подготовке к повторным измерениям.

Изобретение решает задачу расширения возможностей устройств капиллярного типа при измерении вязкостных свойств материалов в процессе воздействия ультразвуковых колебаний и непосредственно после ультразвуковой обработки.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном капиллярном вискозиметре, содержащем капилляр, втулку, ультразвуковой преобразователь и выполненный в виде волновода с внутренней полостью корпус, последний установлен в поворотном устройстве и снабжен крышкой, в которой закреплен капилляр, а втулка выполнена полностью или частично из прозрачного материала, снабжена заглушкой и расположена на крышке корпуса.

Техническим результатом изобретения является повышения удобства и воспроизводимости измерения вязкостных свойств материалов при определении реологических характеристик структурированных дисперсий, в том числе при воздействии на них ультразвуком.

Изобретение поясняется чертежом, где показана принципиальная схема.

Капиллярный вискозиметр состоит из корпуса 1, выполненного в виде ультразвукового волновода. Длина корпуса 1 рассчитывается из условия распространения в корпусе целого числа длин полуволн . В корпусе-волноводе выполнена рабочая камера, в которую загружается исследуемый материал. В узловой плоскости колебаний, в данном случае в крышке 2, закрепленной на торце корпуса, размещен сменный капилляр 3. При необходимости крышка может быть изолирована от корпуса с помощью выполненной из звукопоглощающего материала прокладки (не показана). Корпус с помощью переходника 4 соединен с концентратором ультразвукового преобразователя 5 и установлен в поворотном устройстве 6, изолированном от корпуса с помощью выполненной из звукопоглощающего материала прокладки (не показана) и расположенном на стойке 7, установленной на основании 8. В конструкции поворотного устройства предусмотрена фиксация корпуса в вертикальной плоскости в двух противоположных положениях. Для термостатирования исследуемого материала на корпусе предусмотрена рубашка 9. Измерение температуры суспензии в корпусе осуществляют с помощью термопары (не показана). Втулка 10 с заглушкой 11 выполняет функцию приемной емкости и устанавливается с помощью байонетного затвора на крышке (см. чертеж).

Вискозиметр работает следующим образом.

Корпус 1 посредством переходника 4 соединен с ультразвуковым преобразователем 5 и установлен в поворотном устройстве. Внутреннюю полость закрывают крышкой 2 с размещенным в ней капилляром 3. Далее на крышке 2 устанавливают втулку 10, через которую во внутреннюю полость корпуса заливают дозированную порцию исследуемой суспензии. После чего закрывают заглушку 11. Далее, при необходимости, с помощью термостата (не показан) проводят термостатирование пробы. Затем включают ультразвуковой генератор (не показан) и ультразвуковые колебания от преобразователя 5 через корпус-волновод 1 передаются на суспензию. После обработки в течение требуемого времени, наблюдая за струей через прозрачную стенку втулки, производят определение времени истечения суспензии через капилляр в приемную емкость, для чего с помощью поворотного устройства корпус переворачивают на 180°. После измерения времени истечения прибор возвращают в исходное положение, и он готов для проведения повторных измерений.

Для трубчатого капилляра расчет вязкости (η) проводится по известной формуле Пуазейля:

где Q - объемный расход в единицу времени;

Q=V/t,

V - объем суспензии во внутренней полости;

t - время истечения.

(см. Практикум по технологии керамики и огнеупоров., под ред Д.Н.Полубояринова, М., 1972 г. стр.83).

Меняя мощность подводимых ультразвуковых колебаний и время воздействия ультразвука, с помощью предлагаемого капиллярного вискозиметра можно исследовать влияние этих параметров на изменение вязкостных характеристик суспензий, что позволяет снизить вероятность изготовления изделий с браком. Кроме того, использование предлагаемого капиллярного вискозиметра делает более удобным, оперативным и менее трудоемким выполнение повторных измерений, позволяя при этом не допускать потерь материала, что позитивно сказывается на воспроизводимости результатов измерений.

Капиллярный вискозиметр для определения реологических характеристик дисперсных систем, содержащий выполненный в виде волновода с внутренней полостью корпус, втулку, ультразвуковой преобразователь и расположенный в узле смещения ультразвуковых колебаний сменный капилляр, отличающийся тем, что корпус установлен в поворотном устройстве и снабжен крышкой, в которой закреплен капилляр, втулка выполнена полностью или частично из прозрачного материала для наблюдения за временем истечения струи суспензии через капилляр, снабжена заглушкой и расположена на крышке корпуса.