Инерционный вискозиметр

Авторы патента:

Корнаев Алексей Валерьевич (RU)

Антонов Павел Геннадьевич (RU)

Савин Леонид Алексеевич (RU)

Пугачев Александр Олегович (RU)

Ноздричкин Михаил Сергеевич (RU)

Лебединский Владимир Игоревич (RU)

G01N11/14 - с помощью вращающихся тел, например лопастей (G01N 11/16 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2522718:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет-учебно-научно-производственный комплекс" (ФГБОУ ВПО "Госуниверситет-УНПК") (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения коэффициента динамической вязкости текучих сред со сложными реологическими свойствами, зависящими от скорости сдвига, давления и температуры. Устройство измерения вязкости состоит из частично или полностью прозрачного канала формы тор с клапанами подачи и слива, который закреплен на валу с приводом, тормозом и датчиком момента, а также доплеровского измерителя скорости. В тор предварительно закачивается под давлением испытуемая среда. Затем тор плавно разгоняется и резко останавливается. Процедура измерения параметров инерционного тормозящегося движения среды производится при неподвижном состоянии тора. Конструкция устройства обеспечивает одинаковое по длине канала гидростатического давления, а факт измерения крутящего момента на неподвижном торе исключает действие момента силы трения в подшипниках опоры тора, что повышает точность измерения вязкости. Техническим результатом является повышение точности определения вязкости сред со сложными реологическими свойствами, зависящими одновременно от скорости сдвига, давления и температуры в широком диапазоне перечисленных параметров. 1 ил.

Известен ряд ротационных вискозиметров, включающих емкость с испытуемой средой и шпиндель формы цилиндр (конус, диск), погруженный в эту емкость. Шпиндель имеет регулируемый привод, вращением шпинделя испытуемая среда приводится в движение, а момент силы трения движущейся среды на поверхности шпинделя фиксируется датчиком (Мидлман С. Течение полимеров. Пер. с англ. Ю.Н.Панова под ред. А.Я.Малкина. - М.: Мир, 1971. - 360 с.). Недостатком ротационных вискозиметров является сложность конструкции устройства, реализующего измерение вязкости при различных значениях гидростатического давления в испытуемой среде, в том числе необходимость включения в конструкцию уплотнительных элементов, что также ведет к возникновению погрешности измерения момента силы трения. Существенным совпадающим признаком аналога с заявляемым изобретением является наличие в устройстве элемента, контактирующего с испытуемой средой, на поверхности которого фиксируется момент силы трения.

Наиболее близким по физическим условиям течения испытуемой среды является капиллярный вискозиметр, включающий канал (капилляр), закрепленный в нижней части заборной емкости цилиндрической формы, поршень со штоком, электропривод штока и датчик усилия (Патент РФ №2370751, МПК G01N 11/04, опубл. 2009 г.). Устройство позволяет создавать в испытуемой среде регулируемое гидростатическое давление, под действием перепада давления на концах канала происходит истечение жидкости, измеряется перепад давления и расход испытуемой среды. Недостатком данного устройства является невозможность создания одинакового по длине канала гидростатического давления, так как процесс течения испытуемой среды обеспечивается именно перепадом давления по длине канала, что ведет к невозможности исследования сред, реологические свойства которых зависят от величины гидростатического давления. Существенными совпадающими признаками аналога (прототипа) с заявляемым изобретением являются физические условия течения, а именно реализация Пуазейлевского течения (Мидлман С. Течение полимеров. Пер. с англ. Ю.Н.Панова под ред. А.Я.Малкина. - М.: Мир, 1971. - 360 с.), а также наличие процедуры определения касательного напряжения и сдвиговой скорости деформации на поверхности канала.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании технического средства измерения вязкости сред со сложными реологическими свойствами, зависящими от скорости сдвига, давления и температуры.

Поставленная задача достигается тем, что в отличие от прототипа течение испытуемой среды происходит в замкнутом канале формы тор под действием сил инерции и трения.

Предлагаемое устройство содержит тор с клапанами подачи (слива) испытуемой среды, который закреплен на валу с приводом, тормозом и датчиком момента, а также доплеровский измеритель скорости. При необходимости устройство может быть дополнено датчиками давления и температуры.

Сущность изобретения поясняется схемой, на которой изображено устройство инерционного измерения вязкости. Основным элементом предлагаемого устройства является тор 1, частично или полностью выполненный из прозрачного материала, содержащий клапаны подачи и слива 2. Устройство снабжено доплеровским измерителем скорости движения среды 3. Тор закреплен на валу с датчиком момента 4, тормозом 5 и двигателем 6.

Устройство работает следующим образом.

В тор 1 под давлением $p_{0}^{0}$ закачивается испытуемая среда. Затем плавно разгоняется до угловой скорости ω⁰ и резко останавливается с помощью тормоза 5. После остановки тора жидкость продолжает движение, в течение этого времени показания датчиков скорости 3 и крутящего момента 4 передаются на ЭВМ. Затем в фиксированный момент времени вычисляется величина касательного напряжения на поверхности тора и градиент скорости жидкости на поверхности тора, что позволяет вычислить вязкость.

Предложенное устройство позволяет исследовать вязкость сред со сложными реологическими свойствами, зависящими одновременно от скорости сдвига, давления и температуры в широком диапазоне выше названных параметров. Конструкция устройства обеспечивает одинаковое по длине канала гидростатическое давление, а факт измерения крутящего момента на неподвижном торе исключает действие момента силы трения в подшипниках опоры тора, что повышает точность измерения вязкости.

Устройство измерения вязкости, содержащее канал для прокачки испытуемой среды под давлением и приборы для измерения момента силы и скорости движения среды, отличающееся тем, что канал имеет замкнутую форму тора, имеет возможность разгона, вращения с постоянной скоростью и торможения, движение среды во время измерения параметров происходит в неподвижном торе под действием сил инерции среды и трения среды о стенки тора в условиях одинакового по длине канала тора поля давления среды.

Похожие патенты:

Вискозиметр // 2492446

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при изготовлении вискозиметров для измерения реологических свойств жидкостей. .

Устройство для исследования вязких свойств крови и способ его применения // 2489088

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам и способам исследования биомеханических свойств крови. .

Устройство для измерения вязкости топлив // 2488807

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аэрогидродинамическим устройствам для определения вязкости, и может найти применение в различных отраслях промышленности при контроле состава и свойств жидкостей.

Способ измерения вязкости и устройство для его реализации // 2456576

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для измерения вязкости жидкостей, а также контроля готовности и качества полимерных и других растворов, например, при производстве полимерных волокон.

Колебательный сдвигометр // 2454655

Изобретение относится к устройствам для непрерывного контроля процесса образования молочного сгустка при производстве сыров и кисломолочных продуктов. .

Ортогональный реометр // 2428676

Изобретение относится к устройству, предназначенному для измерения реологических характеристик вязкоупругого материала. .

Способ определения неньютоновской вязкости // 2428675

Изобретение относится к области реологии, в частности к разработке способов определения неньютоновской вязкости полимерных соединений, их растворов и концентрированных суспензий гранулированных материалов.

Устройство для измерения реологических свойств крови // 2401064

Изобретение относится к области медицины. .

Устройство вискозиметрии // 2390758

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования вязкости крови. .

Способ измерения характеристик жидких сред, а именно объемного расхода и вязкости, и устройство для его реализации // 2379632

Изобретение относится к области измерения физико-химических характеристик жидких сред и может быть использовано в различных отраслях промышленности. .

Устройство для измерения вязкости материала // 2530457

Изобретение относится к технике измерения вязкости веществ, а именно к устройствам для измерения эффективной вязкости материала с помощью ротационного вискозиметра. Устройство для измерения вязкости материала включает плиту, стойку с установленной на ней панелью, на которой закреплено основание, с измерительным устройством, состоящим из наружного измерительного цилиндра, имеющего отверстия в стенках и днище, объединенные между собой концентрическими металлическими трубочками посредством дугообразного двухпозиционного металлического капилляра. Также устройство содержит гибкий соединительный шланг и штуцер, внутренний измерительный цилиндр, привод и датчик угла поворота. Устройство дополнительно снабжено комбинированными датчиками термопар-потенциометров, установленными с возможностью подключения к записывающему устройству в имеющихся отверстиях в стенках и днище наружного измерительного цилиндра на расстоянии, равном внутреннему диаметру внешнего цилиндра, и на расстоянии, равном половине между внутренним диаметром внешнего цилиндра и наружным диаметром внутреннего цилиндра. Техническим результатом является повышение точности измерения величины вязкости материала и экспрессности получения результатов технологического воздействия на его реологические свойства, возможность измерения величины температуры и внутреннего электропотенциала при измерении вязкости материала. 2 ил.

Импеллерные чувствительные элементы и способы их использования // 2547330

Настоящее изобретение относится к устройствам для исследования реологических характеристик материалов и способам использования данных устройств. Более конкретно, объектом настоящего изобретения являются импеллерные чувствительные элементы для исследования реологических характеристик жидкостей, содержащих твердые частицы, в различных условиях обработки. В общем способе исполнения, настоящее изобретение содержит импеллерный чувствительный элемент, закрепляемый в приводной головке реометра и используемый для измерения реологических характеристик текучих сред, содержащих твердые частицы, в широком диапазоне значений температур и скоростей сдвига. Устройства для измерения реологических характеристик текучих сред с твердыми частицами в широком диапазоне значений температур и скоростей сдвига дают возможность получения более точных реологических характеристик. Температуры проведения измерений могут быть очень высокими, свыше 100°C, а используемые значения скоростей сдвига являются типичными для производственных трубопроводных систем. Техническим результатом является создание импеллерных чувствительных элементов, дающих возможность проведения реологических исследований, результаты которых достаточно точно отражают фактические рабочие условия, а также позволяющих точно измерять реологические свойства жидкостей, содержащих твердые частицы и предотвращать оседание твердых частиц в образцах жидкостей при проведении реологических измерений. 3 н. и 37 з.п. ф-лы, 6 ил.

Устройство для реологического анализа крови // 2570381

Изобретение относится к диагностической медицинской технике и может быть использовано при оценке вязкости крови. Устройство включает ротор, средство приведения ротора во вращение, средство регистрирующее параметры вращения ротора, измерительную ячейку, причем ротор размещен внутри измерительной ячейки с зазором, при этом ротор и измерительная ячейка выполнены таким образом чтобы соблюдалось условие: 1,0<δ<1,03 или 1,03<δ≤1,1, где δ отношение радиуса измерительной ячейки к радиусу ротора. Достигается упрощение конструкции и повышение точности измерений за счет комплексного анализа различных составляющих вязкости крови. 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

Колебательный структурометр // 2574523

Изобретение относится к устройствам для непрерывного контроля процессов гелеобразования в молочных сгустках при производстве сыров и кисломолочных продуктов, а также для контроля процессов гелеобразования в других отраслях промышленности, производящих или применяющих структурированные жидкости. Колебательный контур содержит основание, корпус, нагружающее устройство, измерительное устройство, емкость и блок управления. При этом нагружающее устройство включает присоединенный к валу шагового электродвигателя понижающий редуктор с передаточным отношением не менее 20:1, на выходном валу которого зафиксирована втулка кулачка, к которой винтами прикреплен диск кулачка с выполненным по его центру сквозным окном, а со стороны втулки и симметрично его центральной оси, перпендикулярной оси продолговатых отверстий для винтов, в нем выполнен прямоугольной формы паз, в который с возможностью вращения помещен эксцентрик с шлицем, хвостовик которого с зазором вставлен в центральное отверстие втулки кулачка. При этом диск кулачка контактирует с установленным соосно ему в центральной втулке, прикрепленной вертикально над ним к кронштейну основания, толкателем, на верхнем конце которого горизонтально зафиксирован столик с емкостью. Измерительное устройство состоит из размещенного с зазором в емкости чувствительного элемента, выполненного в виде рифленых пластинок, прикрепленных с равным шагом по окружности к вертикально расположенному измерительному стержню, зафиксированному в замке прецизионного тензометрического силоизмерителя, установленного на кронштейне на основании. Техническим результатом является упрощение конструкции и повышение точности измерений. 6 ил.

Способ определения вязкости жидкости // 2574865

Изобретение относится к автоматизации технологического контроля производственных процессов в химической и нефтехимической промышленности. Способ измерения вязкости жидкости ротационным вискозиметром включает создание и измерение разности давлений в нагнетательной и всасывающей камерах ротационного насоса, измерение скорости вращения ротора, с последующим нахождением искомого параметра расчетным путем. При этом измерения проводят в динамическом режиме и дополнительно измеряют крутящий момент на приводном валу насоса, температуру на выходе насоса, далее рассчитывают вязкость контролируемой жидкости по формулам: где: A, F, G - постоянные коэффициенты; Δ p - разность давлений в нагнетательной и всасывающей камерах; n - скорость вращения ротора; t - температура на выходе насоса; Мпр - крутящий момент, затрачиваемый на приводном валу насоса; t0 - приведенная температура. Целесообразно в качестве ротационного насоса использовать роторно-вращательный насос. Техническим результатом является упрощение способа и повышение его надежности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Вибрационный реометр // 2608574

Изобретение относится к устройствам для непрерывного контроля процесса образования геля при свертывании молока в производстве сыров и кисломолочных продуктов, а также в биологической, химической и других отраслях промышленности. Технический результат направлен на упрощение конструкции и повышение точности измерений. Вибрационный реометр содержит основание, нагружающее устройство, измерительное устройство и блок управления. Нагружающее устройство состоит из закрепленного горизонтально на основании электромагнита, включающего стальной цилиндрический стакан с силовой катушкой, закрытый стальной крышкой. В днище стакана и в крышке выполнены центральные отверстия с запрессованными в них антифрикционными втулками, в которых установлен цилиндрический ферромагнитный сердечник, в который перпендикулярно его оси запрессован стальной палец, с минимальным зазором перемещающийся в продольном пазу, выполненном в одной из втулок. На одном конце сердечника имеется резьбовой хвостовик, на который навинчены стальной упорный диск и конус из антифрикционного материала, а осевые перемещения сердечника ограничены установленным на диэлектрическом кронштейне на основании регулируемым упором, винт которого контактирует со стальным диском. При этом конус упирается в демпфер, состоящий из расположенного вертикально плоского Г-образного рычага, коротким плечом присоединенного к подшипнику, установленному над сердечником на кронштейне на основании, а на его длинном плече, расположенном соосно оси конуса, установлен противовес с винтовым стопором. К противоположному торцу сердечника перпендикулярно его оси горизонтально приварена пластина, к которой вертикально прикреплен консольный брус, свободным концом шарнирно соединенный через промежуточный рычаг с вертикально расположенным нагружающим рычагом. Рычаг зафиксирован во втулке, прикрепленной к регулируемой подшипниковой опоре. Основание опоры закреплено двумя винтами, проходящими через вертикальные прорези кронштейна, установленного на основании. На конце нагружающего рычага в замке закреплен стержень с припаянной к нему нажимной пластиной, расположенной в вертикальной плоскости параллельно пластине-отражателю, зафиксированной снизу на основании с возможностью изменения зазора между пластинами и снабженной предохранительной скобой. Измерительным устройством является консольный брус, состоящий из тонкой стальной пластины, которая выполнена в виде балки равного сопротивления, к которой с обеих сторон приклеены по ее оси симметрии датчики омического сопротивления. Техническое решение позволяет упростить конструкцию прибора и повысить точность измерений. 8 ил.

Ротационный вискозиметр // 2620332

Изобретение относится к измерительной и аналитической технике и предназначено для измерения вязкости и исследования реологических свойств различных жидкостей. Ротационный вискозиметр включает измерительный блок с цилиндрической камерой, заполняемой анализируемой жидкостью, и расположенным в ней подвижным воспринимающим элементом, приводимым во вращение электродвигателем, и систему измерения периода вращения, подвижный воспринимающий элемент приводится во вращение ротором вентильного электродвигателя с системой контроля потребляемой мощности и угла поворота. При этом воспринимающий элемент выполнен заодно с ротором в виде тонкостенного полого цилиндра с интегрированными постоянными магнитами вентильного электродвигателя, а внутри подвижного воспринимающего элемента коаксиально установлен цилиндрический вытеснитель таким образом, чтобы обеспечивать одинаковую скорость сдвига исследуемой жидкости в наружном и внутреннем зазоре воспринимающего элемента; включает камеру мультипликатора высокого давления, в которую помещен измерительный блок, и независимую индуктивную систему контроля угла поворота. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение чувствительности и точности измерения вязкости при разных скоростях сдвига исследуемой жидкости, обеспечение возможности замера вязкости жидкости при давлении выше атмосферного, расширение диапазона измеряемых вязкостей. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Колебательный структурометр // 2625535

Изобретение относится к устройствам для непрерывного контроля процесса образования геля при свертывании молока в производстве сыров и кисломолочных продуктов. Колебательный структурометр состоит из закрепленного при помощи кронштейна вертикально на основании электромагнита с цилиндрическим ферромагнитным сердечником, на нижнем конце которого имеется хвостовик и подпружиненный упорный диск с отверстием, в которое входит направляющая ступенчатого пальца, на большем диаметре которого предусмотрена резьба с регулировочной и стопорной гайками. Над сердечником расположен корпус гидравлического демпфера. В корпусе выполнена цилиндрическая камера, в которую сверху вставлен подпружиненный поршень с уплотнительной манжетой. Камера разделена на верхнюю рабочую и нижнюю расширительную емкости запрессованным в нее диском с центральным калиброванным отверстием. Расширительная емкость снабжена воздушным резьбовым клапаном, а сверху на поршне имеется центральный выступ, контактирующий со скобой, нижний конец которой зафиксирован на верхнем конце сердечника. На хвостовике сердечника закреплен корпус тензометрического силоизмерителя, к которому присоединен измерительный шток, снабженный нажимным диском. Технический результат заключается в упрощении конструкции прибора и повышении точности измерений. 4 ил.

Способ определения вязкости полиэтилентерефталата // 2631537

Изобретение относится к автоматизации технологического контроля производственных процессов в химической и нефтехимической промышленности. Заявленный способ измерения вязкости полиэтилентерефталата ротационным вискозиметром в динамическом режиме включает измерение скорости вращения ротора, измерение крутящего момента на приводном валу насоса, температуры на выходе насоса. При этом измерение давления проводят на всасе роторного насоса и затем рассчитывают вязкость контролируемой жидкости по формулам: где А, В, С - постоянные коэффициенты;рвс - давление на всасе насоса;n - скорость вращения ротора;Мпр - крутящий момент, затрачиваемый на приводном валу насоса (или сила тока на электродвигателе насоса);t - температура на выходе насоса;t0 - приведенная температура.Технический результат - устранение погрешности при определении вязкости полиэтилентерефталата и повышение его точности и надежности. 1 ил.