Капиллярный вискозиметр

 

, ",о,=; > . .-I

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

» 565232

Союз Соеетских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.02,75 (21) 2107973/25 (51) М. Кл е G OIN 11/02 с присоединением заявки №вЂ”

Госудерствеииый комете

Совета Мииистров СССР оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.07.77. Бюллетень № 26 (45) Дата опубликования описания 23.09.77 (53) УДК 532.137(088.8) (72) Авторы изобретения

А. Б. Быстров, А. А. Константинов, А. К. Куланов, В, И. Никоноров и H. Г. Солдатенков

Специальное конструкторское бюро института нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева (71) Заявитель (54) КАПИЛЛЯРНЫЙ ВИСКОЗИМЕТР

Изобретение относится к технике точного приборостроения и может быть использовано в химической, легкой, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен вискозиметр, содержащий неподвижный наружный цилиндр и измерительный внутренний цилиндр, между которыми образован кольцевой канал для исследуемой жидкости. Измерительный внутренний цилиндр соединен с приводом через герметичную стенку наружного цилиндра посредством магнитной муфты (1).

Недостаток этого устройства, состоит в том, что магнитная муфта ограничивает возможности использования вискозиметра,при измерении вязких сред. При малой вязкости точность измерений недостаточно высокая.

Известен также барботажный вискозиметр, который содержит барботажную трубку, нижний и верхний датчики обнаружения пузырька газа в заранее определенных позициях, а также устройство для автоматического измерения времени движения пузырька газа между двумя позициями, выполненное в виде соединенных между собой генератора и счетчика импульсов, управляемых от датчиков обнаружения пузырька газа (2).

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения.

Наиболее близким к,изобретению являет2 ся капиллярный вискозиметр, содержащий нагружающее устройство в виде предварительно сжатой пружины, камеру с,плунжером, капилляр и средство регистрации. В этом устройстве усилие предварительно сжатой пружины передается на,поршень, выдавлива,ощий исследуемый материал из камеры и перемещение которого регистрируется с помощью средства регистрации,(3).

В указанном устройстве для .получения за висимости вязкости от перепада давления на капилляре и скорости истечения материала из капилляра, применена тарированная пружина, создающая изменяющееся в процессе переме15 щения поршня давление на исследуемый материал, помещенный B камере, и соответственно, обеспечивающая переменную скорость его истечения из капилляра.

Величина перемещения;пружины от ее начального положения однозначно определяет текущее значение давления в камере и, соответственно, величину напряжения сдвига, а скорость перемещения поршня — объемную скорость истечения исследуемого материала через капилляр или скорость сдвига.

Однако, ввиду линейной зависимости усилия (давления в камере), создаваемого пружиной, имеющей постоянную жесткость, от величины перемещения, из-за малых величи н хода поршня при малых усилиях, возникают

565232

60 погрешности,при измерениях,и регистрации этих усилий, причем величина погрешности возрастает с расширением диапазона рабочих усилий, что в свою очередь приводит к увеличению погрешности построения кривых течения исследуемого, материала.

Целью изобретения является повышение точности, измерения вязкостных свойств материалов в широком диапазоне скоростей и напряжений сдвига.

С этой целью нагружающее устройство капилля1рного вискоз иметра выполнено з виде плоских пружин, сопряженных в напряженном состоянии с профилем.

Для уменьшения погрешности,измерений необходимо, чтобы,с уменьшением величины усилия возрастал ход нагружающего устройства, что в данном, случае достигается увеличением действующей длины плоских пружин.

На чертеже, изображен предлагаемый капиллярный вискозиметр, общий,вид.

Вискозиметр имеет камеру 1 с исследуемым материалом 2, выдавливаемым через капилляр З,посредством усилия предварительно сжатой, плоской пружины 4, передаваемого на поршень 5 через шток 6, соединенный с пружиной 4 при помо щи шарнирных рычагов 7.

Пружина закреплена в корпусе 8, имеющем профиль 9, к которому прижимается пружина 4 при ее взведении, Для сжатия пружины 4 в вискозиметре имеется подъемный механизм, состоящий из винта 10, установленного,в нарезной части маховика 11, закрвпленного в корпусе 12, обеспечивающем его свободное, вращение. Винт 10 снабжен цанговым захватом 13 с цилиндром

14, кинематически связанным со спусковым устройство.м 15.

Со штоком 6 связано средство регистрации перемещений што ка 6 (на чертеже эта связь и .само средство регистра ции не показаны).

Перед началом измерений вращением маховика 11,подъемного механизма сжимают пружины 4 до,захвата верхнего торца штока

6 цанго вым захватом 13. С помощью спускового устройства 15 цанговый захват 13 фиксируют, опуская цилиндр 14. После этого вращением маховика 11 поднимают шток 6,в верхнее положение и устанавливают камеру 1 с капилляром 3, заполненную материалом 2.

С,началом измерений с помощью спускового устройства 15 подъемом:цилиндра 14 открывают цанговый захват 13, освобождая пружину 4. Находящаяся,в напряженном состоянии пружина 4 распрямляется и толкает шток 6 и поршень 5, выдавливающий загрузку через:капилляр 3. По мере распрямления пружины 4 снижается;перепад давления B капилляре 3, где течет исследуемый материал и, соответственно, уменьшается скорость его истечения, а следовательно, и скорость перемещения поршня 5. Измеряемые величины на5

40 пряжения и скорости, сдвига определяются через величину хода пружины от ее начального напряженного положения по тарирово|чной кривой, зависящей от формы профиля и скорости перемещения поршня 5. Для апределения этих величин .со штоком связано указанное выше средство регистрации.

Для повышения точности регистрации величины усилия, которое производится путем измерения .величины:перемещения штока 6, от его началыного положения, пружины выполнены таким образом, что при их распрямлении вследствие перемещения точки сопряжения пружин 4 с профилем 9, изменяется свободная действующая длина этих пружин, а значит и .величина рабочего хода и, соответственно, их усилие.

Так как кривые течения матер иалов принято изображать в логарифмических координатах, целесообразно, чтобы зависимость между усилием пружин 4 и,пвремещением,штока

6 была бы логарифмической, тогда и зависимость между перемещением и усилием,пружины также должна быть логарифмической. Однако задача нахождения:формы профиля 9 аналитическим путем в общем виде не имеет решения. Форма профиля 9 моежт быть найдена;введением ограничений на пределы задания, логарифмической функции или применением кусочно-линейной алпроксимации этих функций, а также используя другие функции, близкие по форме. В случае кусочно-линейной аппроксимации расчет требуемого профиля может быть произведен графоаналитическим способом.

При применении других .нелогарифмических функций в задании зависимости изменения перемещения штока от усилия, действующего на материал в средство регистрации вводится поправка на отличие логарифмической и задаваемой функций.

Формула изобретения

Каниллярный вискозимегр, содержащий нагружающее устройство в виде предварительно сжатой пружины, камеру с плунжером, капил ля р и средство регистрации, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерений напряжений сдвига, нагружающее устройство выполнено,в виде плоских пружин,,сопряженных в .наптряженном состоянии с профилем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР, № 374522, G 01К 11/,14, 1971.

2. Патент Англии № 1210804, G 01N 11/12, 1971, 3. Авторское свидетельство СССР, ¹ 97485, G 01N 11/14, 1952.

565232

Составитель Н. Трофимов

Техред 3. Тараненко

Корректор Л. Денискина

Редактор Н. Каменская

МОТ, Загорский филиал

Заказ 5804 Изд. № 584 Тираж 1109 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская паб д. 4/5