Ротационный вискозиметр

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»>972328 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 20.05.81 (21) 3294100/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

G 01 N 11/14

Гесудлрстееииык кемитет

СССР (53) 532.137 (088.8) Опубликовано 07.! 1.82. Бюллетень № 41

Дата опубликования описания 17.11.82 по делам иэееретеиий и еткрытий (72) Авторы изобретения г

Е. Г. Осипов, Л. С..Стреленя и В. В. Разуваевский

1 п :,м пл ;". f-.пп

Специальное проектно-конструкторское бюро

l .. r.дч!:11 »

«Промавтоматика» ° ю(11.;. (71) Заявитель (54) РОТАЦИОННЫЛ ВИСКОЗИМЕТР

Изобретение относится к у стройствам, предназначенным для измерения физикомеханических свойств исследуемых жидкостей, в частности к устройствам для измерения реологических характеристик буровых растворов.

Известен ротационный вискозиметр, содержащий расположенный в корпусе наружный цилиндр, внутренний цилиндр, закрепленный на торсионе, который в свою очередь прикреплен к корпусу через механизм поворота (1).

Недостатком данного вискозиметра является низкая точность при измерении жидкостей с тиксотропной структурой.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения вязкости жидкости, которое содержит три коаксиально расположенных цилиндра, первый цилиндр связан с измерительной системой, второй цилиндр выполнен с радиальными отверстиями в верхней части и связан с электроприводом, а третий является пробоотборником. При вращении второго цилиндра в коаксиальном зазоре создается осевой поток и под действием центробежных сил буровой раствор через радиальные отверстия выносится в пробоотборник, а из пробоотборника в коаксиальный зазор, т. е. начинается циркуляция, предотвращающая выпадение тяжелых дисперсных частиц (утяжелителя) испытуемого бурового раствора.

Этим самым уменьшается погрешность измерения реологических характеристик бурового раствора (2).

Описанная выше ццркуляция бурового

1о раствора приводит к неравномерному разрушению тиксотропной структуры в коаксиальном зазоре между цилиндрами и пробоотборником, что приводит к погрешностям определения реологических характеристик.

Цель изобретения — повышение точности измерения реологических характеристик исследуемого раствора за счет создания условий для равномерного разрушения тиксотропной структуры жидкости.

Указанная цель достигается тем, что в о ротационном вискозиметре, содержащем три коаксиально расположенные цилиндра, первый из которых связан с измерительной системой, второй выполнен с возможностью вращения и содержит радиальные отвер972328

4, который передает вращение второму цилиндиру 2. В коаксиальном зазоре 7 создается вертикальный лоток жидкости через радиальные отверстия 3, выполненные в верхней части вращающегося второго цилиндра 2, что предотвращает оседанию дисперсных частиц (утяжелителя) . При этом свежие порции исследуемого раствора, поступающие из пробоотборника — третьего цилиндра 8 в коаксиальный зазор 7 между цилинд10 рами 1 и 2 имеют идентичную степень разрушения тиксотропной структуры исследуемого раствора.

В коаксиальном зазоре 7 жидкость деформируется, создавая крутящий момент на неподвижном цилиндре 1, который закручивает компенсационную пружину 5 на определенный угол, фиксируемый шкалой 6.

Зная угол поворота шкалы 6 при нескольких скоростях вращения второго цилиндра 2 по известным зависимостям рассчитывают реологические показатели исследуемой жидкости.

Применение предлагаемого ротационного вискозиметра с заданным соотношением зазора позволит уменьшить погрешность измерения реологических парамет25 ров буровых растворов, что способствует увеличению механической скорости бурения и снижению аварийных ситуаций. кв п

Формула изобретения

Ротационный вискозиметр, содержащий три коаксиально расположенных цилиндра, первый из которых связан с измерительной системой, второй выполнен с возможностью з5 вращения и содержит радиальные отверстия в верхней части, причем второй цилиндр расположен между первым и третьим, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений жидкостей с тик= сотропной структурой, коаксиальные зазоры цилиндров выбраны, исходя из соотношения (1-)2 1 (Я )2

На чертеже изображена принципиальнпя схема устройства.

Вискозиметр содержит два коаксиальных цилиндра, один из которых вращаю- 45 шийся, второй цилиндр 2 с радиальными отверстиями 3 в верхней части связан с элек тродвигателем 4, а другой неподвижный первый цилиндр 1 соединен с измерительной системой (компенсационной пружиной 5, шкалой 6). Оба цилиндра 1 и 2 с коаксиаль-50 ным зазором 7 помещены в третий цилиндр

8, служащий пробоотборником исследуемой жидкости.

Устройство работает следующим образом

Третий цилиндр 8 заполняют исследуе- 5» мой жидкостью. Включают электродвигатель (г ) 1 (кн)2

1 в "и стия в верхней части, причем второй цилиндр расположен между первым и третьим, коаксиальные зазоры цилиндров выбраны, исходя из соотношения где Явий„-внутренний и наружный радиусы второго цилиндра;

r -наружный радиус первого цилиндра;

К„-внутренний радиус третьего цилиндра, Необходимость такого соотношения вытекает из следующих соображений. Степень разрушения тиксотропной структуры дисперсных систем в общем случае можно охарактеризовать затраченной энергией на деформирование. Затраченная энергия пропорциональна напряжению сдвига, скорости сдвига, времени деформирования. Следовательно для конкретной жидкости в процессе измерения на вискозиметре напряжение и время деформирования равны, а кинематической характеристикой процесса деформирования является скорость сдвига.

Скорость сдвига для коаксиальных цилиндров можно выразить следующим образом для пары измерительных цилиндров л.

iS (1-(—,",) где n — скорость вращенйя наружного цилиндра,об/мин.

Для пары вращающийся цилиндр -пробоотборник.

К Т1

Из условия идентичной скорости разрушения тиксотропной структуры Хн = Y„ текает конструктивное соотношение где г — наружный радиаус первого цилиндра;

ЙвиЯ„-внутренний и наружный радиусы второго цилиндра;

Я„ †внутренн радиус третьего цилиндра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 328375, кл. G Ol N 11/14, 1970.

2. Патент США № 4077251, кл. С Ol N 11/14, 1979 (прототип).

972328

Составитель В. Филатова

Редактор Ю. Середа Техред И. Верес Корректор

Заказ 8060 31 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4