Устройство для измерения вязкости дисперсной системы

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ (ll) 569902 (й) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявленд10.02. 75 (2т) 2103141125 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано25,08.77. Бюллетень № 31 (5)) М. Кл.и

6 01 М 11/10

Гасударстаенный комитет

Совета Мнннотроа СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 532 137 (088. 8) (45) Дата опубликования описания 30.10.77

В, Н, Шнхов, Ф. E. Лннецкая, А. А. Вершинин, Я и Л. К. Васанова (72) Авторы изобретения

Уральский ордена Трудового Красного Знамени и институт им, С. М, Кирова (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ

ДИСПЕРСНОЙ СИСТЕМЫ

Изобретение относится к технике точного приборостроения и может быть использовано в химической, металлургической, пнп. евой и других отраслях промышленности.

Известно устройство для измерении вязкости жидкости, содержашее неподвижный наружнйй цилиндр и измерительный внутренний цилиндр, между которыми образован кольцевой канал для -исследуемой жидкости, перегораживаемый по всей его высоте выступом, выполненным между сквозными продольными пазами на внутренней поверхности наружного цилиндра. Измерительный внутренний цилиндр соединен с приводом через герметичную стенку наружного цилиндра 15 посредством магнитной муфты Ц) .

Однако магнитная муфта ограничивает возможности использования вискозиметра при измерении вязких сред. При малой вязкости точность измерений недостаточно вы- ар сокая.

Известен также барботажный вискозиметр, который содержит банрботажную трубку, нижний и верхний датчики обнаружения пузырька газа в заранее определенных позициях, а щ

2 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 аза (21.

Недостатком етого устройства является низкая точность измерения.

Наиболее близким техническим решением является устройство для измерения вязкости цисперсной системы, состоящее из сосуда с исследуемой жидкостью, шарика и слепяшей системы Щ. Падаюший металлический шар помечен радиоактивным изотопом. Время прохождения его между двумя заданными уровнями определяется с помошью радиометрической аппаратуры. По установившейся скорости падения шарика можно рассчитать величину вязкости среды по закону

Стокса:

Зхйчв где р — вязкость, кг сек/м, 3i

Р— вес шарика, кг; (2) зжч с(3

d — диаметр шарика, м;

Чо — скорость падения шарика, м/сек.

"Для достижения установившейся скорости движения шарика требуется сравнительно длинный путь, что не позволяет использовать устройство при малой высоте, кроме того, невозможно определение локальных значений вязкости, Зависимость (1 ) справецлива только для малых значений критерия Рейнольдса, т.е. в случае безынерционного обтекания тела. Малые скорости погружения шара в слой (Re.(g) связаны с необхо- димостью применения шара с удельным весом близким к удельному весу слоя, либо шарика малогоумюаметра. В этих случаях ша рик становится чувствительным к пульсациям плотности, давления и скорости фильтрации кипящего слоя, что дает очень большие погрешности в определении вязкости.

1Лелью изобретения является повышение точности измерения и определения локальной вязкости.

Это достигается искусственным снижением скорости падения шарика посредством использования дополнительной силы, противодейству-! ющей силе тяжести. В том случае вязкость срецы можно определить из зависимости. о где (Р -F g ) - сила, перемещающая шарик, кг, В шарике выполнено направляющее глухое отверстие, в котором свободно закреплен шток, соединенный в верхней части с приводом равномерного движения, а между нижним торцом штока и торцам направляющего отверстия установлена пружийа с тензодатчиком. Причем размер шарика по крайней мере в три раза превышает размер частиц срецы.

На чертеже изображено предложенное устройство.

Устройство состоит из полого штока1, металлического шарика 2 с направляющим отверстием 3. Между торцом штока и торном направляющего отверстия установлена пружина 4, жестко соединенная с торцом штока 1. На пружине установлен тензометрический датчик 5, фиксирующий деформапин пружины. Ограниченные движения шарика от верхнего до нижнего предельных положений .(верхнее предельное положение соответству- ет максимально сжатой пружине, нижнее-отсутствию деформации пружины) происходит с помощью шайбы 6, посаженной на плоский срез шарика н прикрепленной к нему Раз личные по толщине прокладки 7 позволяют использовать устройство в большом диапазоне вязкостей среды.

Ц1арик перемешается через дисперсную среду с постоянной заданной скоростью посредством электропривода равномерного движения 8. Следящая система, контролирующая местоположение шарика в среде, выполнена так, что на штоке сделаны выступы через определенные интервалы. Рядом со штоком неподвижно расположен пут..вой цатчик 9 известной конструкции, взаимодействующий 0 с выступами при движении штока. Выход пу-, тевого цатчика соединен с электронным ключом 10, посредством которого сигнал от тензодатчика поступает на вход усилителя 11 дискретно. Запись сигнала производится с помощью регистрирующего прибора 12, например шпейфного осциллографа. Провоца, по которым поступает сигнал от тенэодатчика к измерительной системе, проходят через внутреннюю полость штока, Устройство работает следующим образом

Шарик 1 погружается в дисперсную среду, например, в псевдоожиженный слой посредством электропривода равномерного движения 8 без ускорения, т.е. с постоянной заданной скоростью. Полезная мощность алектропривода расходуется при постоянных проч чих составляющих на преодоление сопротивления цисперсной среды. Тенэометрический датчик 5 оттарирован на приложенное уси30 лие. Деформация пружины 4 и соответственно усилие, зафиксированное тензодатчиком в каждый момент времени, пропорционально сопротивлению (вязкости) дисперсной среды.

Сила (Р- Г ), цействующая в направлении

35 перемещения шарика, уравновешивается противодействующей силой — деформацией пружины. Это показание усиливается усилителем

11 и регистрируется прибором 12 в точках, зафиксированных датчиком 9.

40 В зависимость (2) необходимо подставлять постоянную величину (9о — скорость перемещения шарика)и различные во времени (Р-Fg) усилия, зафиксированные тенэодатчиком. Пс, лучение дискретных сигналов от тензодатчи4 ка позволяет определить коррекцию деформации пружины и ее местоположение, а значит и локальную вязкость дисперсной системы в точках измерения. Распределение локальных значений эффективной вязкости служит характеристикой качества псевдоожи%ения.

Фо рмула изобретения

1. Устройство для измерения вязкости дисперсной системы, состоящее из сосуда с исследуемой жидкостью, шарика и следящей системы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и определения локальной вязкости, оно содержит привод равномерного движения, пружину, тензопатчик и шток, причем в шарике вь полнено глухое направляюиее отверстие, в котором свободно закреплен шток, соединении»й в верхней части с приводом равномерного 5 движения, а между нижним "îðöîì штока и торцом направля»ошего отверстия установлена» пружина с тенэодатчнком.

2. Устройство по и. 1, о т л н ч а юш е е с я тем, что размер шарика по край- у ней мере B три раза прев:.1IIBp7 размер частиц среды.

1»сточникн информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Авторское свидетельство СССР

М 374522, G Ol N 11/15, 1 971.

2., Патент В еликобри таили» а 1 2 1 0804, Gall И 11/12, 1 971.

3, Авторское свидетельство СССР

hb 36222 9,G 01 К 1 1/1 4, 1 971.

Составитель П. Трофимов

Редактор Т. Фадеева, Техред Н. Андрейчук Корректор П. Макаревич

Заказ 3281/34 Тираж 1 101 Подписное

ННИИИИ Государственного комитета Совета Министров СССР по пелам изобретений и открьгтий

13 3035, Москва, Б-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент ° r. Ужгород, ул. Проектная, 4