SU641323A1 - Rotary viscosimeter - Google Patents

Description

Изобретэнпэ откоситс  к иэмер тэльной технике, а именно к ротационныд5 к.з мэрнтел м реологическгтх свойств нсндкосгей и в зкопластнч ;ых материалов. Основной особенностью этих np sSopoe гшп этс  то, что йсспэдуемый материал помещаетс  в зазоре меж у двум  soaKcsiajibHO рас положенны -лн рабочими поверхност ми, одна из которых пращаетсЯо Действие приборов освовано на иэменеин даЬормац и сдвига испытываемого материала.The invention of the otkosits iamer telynoy technology, namely, to the rotational 5 k.z mermetel m of the rheological properties of nsndkosgei and zkoplastnchch materials. The main feature of these np sSopoe PCRs is that the material being squeezed is placed in the gap between the two soaCcsiajibHO arrangements -ln with working surfaces, one of which is molded. The action of the instruments is based on the emenein divisor of the material being tested.

Известны ротационные вискозиметры Джо Опдройда, В. Г. Винаградовзг И. Ф. Канавца, в которых дл  бесступен чатого изменени  скорости вращени  одной из рабочих поверхностей прибора применены Гидравлические регул торы скорости {,lj „ При измерении в зкости методом посто нных скоростей деформации круташий момент в этих приборах передаетс  ка одну нз рабочи-Х поверхностей ч& рез понижающий редуктор от гидропривода , состо шэго нз гидронасоса и гидромотора с электродвигателем. Втора  рабоча  поверхность св зана с упругим торсионным силоизмэрителем, угол поворота которого характеризует реологические свойства испытываемого материала.Known rotational viscometers by Joe Opdroyd, VG Vinaradovzg I.F. Kanavts are known in which Hydraulic speed regulators {, lj are used to measure the rotational speed of one of the working surfaces of the instrument without interruption. in these devices, one is transmitted to one of the working-X surfaces h & a cut-down reduction gear from a hydraulic drive, a state of Shago NZ hydraulic pump and a hydraulic motor with an electric motor. The second working surface is associated with an elastic torsion strength emulator, the angle of rotation of which characterizes the rheological properties of the test material.

Основные недостатки этих приборов нспользоаание в качестве измерительного упругого элемента торюнона, а также от  оснтельиа  сложность конструкции и низкий КПД привода. Недостатком измерительного устройства  вл етс  то, что при измерении крут5гщнх моментов деформаци  торснона должна быть меньше деформации, соответствующей пределу пропорциональности материала торсиона, что вызывает необходимость использовать дл  расишрени  диапазона измерений набор торсионов. Кроме того, результаты измерений с по™ мошью торсионов различных жесткостей одн х и тех же характеристик оказывают-с  несопоставимыми, поскольку скорость деформировани  зависит от жесткости динамометра .The main disadvantages of these devices are the use as a measuring elastic element of a Torunon, as well as the complexity of the design and the low efficiency of the drive. The disadvantage of the measuring device is that when measuring the torque, torsnon deformation should be less than the deformation corresponding to the proportionality limit of the torsion material, which makes it necessary to use a torsion set to measure the measurement range. In addition, the results of measurements of the torsions of various stiffnesses with one of the same characteristics are incompatible, since the strain rate depends on the rigidity of the dynamometer.

Ближайшим техническим решением  вл етс  ротационный вискозиметр, содержаший наружный и внутренний коаксиальные цилиндрыр соединенные с внутренним цилиндром привод   измерительную систему 2. Отличительной особенностью указанного вискозиметра  вл етс  то, что система привода выполнена в виде гидромуфты турбинное колесо которой жестко соедине но с:одной из рабочих поверхностей, св занной со счетчиком числа оборотов. ,. -Недостатком этого прибора  вл етс  невысока  точность измерений из-за нестабильности показаний и их узкий диапазон . Это объ сн етс  тем, что в гидромуфте передача крут щего момента происходит при отставании ведомогЪ колеса от ведущего,-т.е. при скольжении в пределах 3-5%, При от1шонении от номиналь ного режима наступает зона неустойчивой работы муфты, обусловленна ударным течением жидкости в.местах перехода с колеса на колесо, причем ударные потери существенно ухудшают КПД привода.. К тому же на малых скорост х вращени  ис11ользова шё гидромуфт совершенно неращгоиашьно , так как теоретический мо- мент на валу с уменьшением скорости вр щени  вала резко падает. В таких случа х лучше использовать поршневые машины которые хорошо действуют в режиме ма-лых скоростей, так как перепаваемьШ мак симальный момент и устойчивость работы определ кггс  внутренними утечками машины, Цель предлагаемого изобретени  по- вьциеаие точности измерений и расширение ах диапазона. Дл  этого вал внутреннего цилиндра жестко св зан с наклокйой шайбой, на кО торой размещена обойма с прижимными башмаками, взаимодействующими со сферическими головками поршневой группы, размещенной в Ьлоке цилиндров, приводной вал которого соединен с электродвигателем , На чертеже представлена схема предлагаемого ротационного вискозиметра. Ротационный вискозиметр содержит вал i аксиально-плушкерного механизма, жестко св занный с блоком 2 цилиндров, в Котором аксиально расположены поршни 3 с шариковыми клапанами 4, Вращение вала 1 осуществл етс  от синхронного двигател  5. Распределительный диск 6 жестко св зан с наклон 10й шайбой 7. При жимные башмаки обоймы 8 осуществл ю кинематическую св зь с наклонной шайбой 7, жестко соединенной с ведомым валом 9, на котором крепитс  рабочий цилиндр 10 вискозиметра. Корпус 11 аксиально-плунжерного механизма имеет каналы 12 и 13. Канал 12 соедин ет кольцевой канал 13 через дроссель 14 с резервуаром 15. Скорость вращени  рабочего циливдра 10 определ етс  фотоэлектрическим тахометром, состо щим из осветител  16, перфорированного диска 17 и фото-т элемента 18. Частота возникаю.щих при этом импульсов измер етс  частотомером, шкапа.которого проградуирована в единицах в зкости. Работа предлагаемого вискозиметра происходит следующим образом, . От синхронного электромотора 5 равномерное вращение ведущего вала 1 сообщаетс  блоку 2 цилиндров и, в случае свободного прохода жидкости через нагнета тельный канал 12 и при наличии сопротивлени  на валу 9, поршни поршневой группы 3, взаимодейству  с наклонной шайбой TS совершают возвратно-поступательное движение. При этом вращение ведомому валу не передаетс . При полностью закрытом дросселе 14 поршни 3, не име  возможности совершать возвратно-поступательное движение, передают вращение ведомому валу. 9 через наклонную шайбу 7 с передаточным отношением, близким к единице. При частичном открытии дроссел  14 скорость вращени  ведомого вала 9 пропорциональна моменту сопротивлени , завис шему , в свою очередь, от в зкости жидкости. Эта зависимость выражаетс  известной в вискос-лметрии формулой М,(1) момент сопротивлени , на валу в зкость жидкости; посто нна  прибора, равна  HH-KJ, .R.-R н где Т ц - радиус наружной рабочей поверхности , Rlj - радиус внутрешей рабочей поверхности , . высота рассматриваемого цилиндрического сло , . Ои углова  скорость вращени  вала 9. . Ш , ЗО где П - число оборотов рабочей поверхности .The closest technical solution is a rotational viscometer containing outer and inner coaxial cylinders connected to the inner cylinder drive measurement system 2. A distinctive feature of this viscometer is that the drive system is made in the form of a hydraulic coupling whose turbine wheel is rigidly connected to: one of the working surfaces associated with a rev counter. , The disadvantage of this device is the low measurement accuracy due to the instability of the readings and their narrow range. This is due to the fact that in the hydraulic coupling the torque transmission occurs when the wheel lags behind the driving wheel, i.e. when sliding within 3-5%, when detaching from the nominal mode, the zone of unstable operation of the coupling occurs, caused by the shock flow of fluid in places of transition from wheel to wheel, and the impact losses significantly impair the efficiency of the drive .. Also at low speeds rotation of the hydraulic clutches is completely non-rotating, since the theoretical moment on the shaft drops sharply as the shaft speed decreases. In such cases, it is better to use reciprocating machines that work well in the mode of low speeds, since the maximum torque and stability of operation is determined by the internal gas leakage of the machine. The aim of the proposed invention is to improve the measurement accuracy and the expansion of the axial range. For this, the shaft of the inner cylinder is rigidly connected with an inclined washer, on which the holder is placed with pressure shoes that interact with spherical heads of the piston group located in the cylinder cylinder, the drive shaft of which is connected to the electric motor. The drawing shows the proposed rotational viscometer diagram. The rotational viscometer contains the shaft i of the axial-plunger mechanism rigidly connected to the cylinder block 2, in which the pistons 3 are axially arranged with ball valves 4, the shaft 1 is rotated from the synchronous motor 5. The distribution disc 6 is rigidly connected to the inclination of the 10th washer 7 The clamp shoes 8 of the cage make a kinematic connection with an inclined washer 7 rigidly connected to the driven shaft 9 on which the working cylinder 10 of the viscometer is attached. The housing 11 of the axial-plunger mechanism has channels 12 and 13. Channel 12 connects the annular channel 13 through choke 14 to the reservoir 15. The rotational speed of the working cylinder 10 is determined by a photoelectric tachometer consisting of the illuminator 16, the perforated disk 17 and the photo element 18. The frequency of the resulting pulses is measured by a frequency meter, the scale of which is calibrated in units of viscosity. The work of the proposed viscometer is as follows,. From the synchronous electric motor 5, the uniform rotation of the drive shaft 1 is communicated to the cylinder block 2 and, in the case of free passage of fluid through the delivery channel 12 and in the presence of resistance on the shaft 9, the pistons of the piston group 3 will interact with the inclined washer TS to reciprocate. No rotation is transmitted to the driven shaft. With the throttle 14 fully closed, the pistons 3, unable to reciprocate, transmit rotation to the driven shaft. 9 through an inclined washer 7 with a gear ratio close to one. With the partial opening of the throttles 14, the rotational speed of the driven shaft 9 is proportional to the moment of resistance, depending, in turn, on the viscosity of the fluid. This dependence is expressed by the formula M known in viscosmetry, (1) the moment of resistance, on the shaft, the viscosity of the fluid; the constant of the device is HH-KJ, .R.-Rn where T c is the radius of the outer working surface, Rlj is the radius of the inner working surface,. height of the cylindrical layer under consideration,. The angular speed of rotation of the shaft 9.. W, AOR where P - the number of revolutions of the working surface.

Определим зависимость числа оборотов вращающейс  рабочей поверхности вискозиметра от в зкости исследуемого материала .Let us determine the dependence of the rotational speed of the rotating working surface of the viscometer on the viscosity of the material under study.

Напишем уравнение объемов дл  гидравлической передачи без учета механически-Х и объемньгх потерь где Q - расход жидкости через др равный производительности поршне группы насоса , g - удельный объем поршневой пы; И относительное число оборот ка шшивдров, равное n n,-fig, /tf - коэффициент расхода дрос f - площадь проходного отве дросселза; - удёльньШ вес жидкости; -ускорение силы т жести; -перепад давлени  на дрос равный с уравнением решив его Подставив в уравнение (2) вы ( 3), (4),(5), получим л22 , .,. (ПГ«9 ISKg-jLet us write the equation of volumes for hydraulic transmission without taking into account mechanical-X and volume losses where Q is the flow rate through the other equal to the performance of the pump group piston, g is the specific volume of the piston density; And the relative number of turnover of cash shivshidrov equal to n n, -fig, / tf is the coefficient of discharge of the droop f - the area of the through passage of the throttle; - udilnyy weight of liquid; - acceleration of body strength; -the pressure drop on the throttle equal to the equation by solving it. Substituting (3), (4), (5) into equation (2), we get l22,.,. (PG “9 ISKg-j

Из этого уравнени  определим жидкости, обозначив при этомFrom this equation we will define liquids, having designated thus

STrV/ fSTrV / f

г2r2

..

fSKg- 3fSKg- 3

Г6)G6)

Claims (2)

п СП„ Значит, число оборотов ведомого вала 9 зависит от в зкости испытываемого материала и определ етс  уравнением (6). Таким образом, предлагаемый ротационный вискозиметр повышает точность измерени , поскольку поршневые машины позвол ют получить более стабильные числа оборотов рабочей поверхности вискозиметра . Наличие дроссел  в нагнетательной системе позвол ет путем изменени  прэходкого отверсти  дроссел  расширить диапазон измерений прибора. Формула изобретени  Ротационный вискозиметр, содержащий наружный   внутренний коаксиальные цилиндры , соединенные с внутренним цилиндром привод и измерительную систему, 1 отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений и расширени  и.х диапазона, вал внутреннего цилиндра жестко св зан с наклонной шайбой, на которой размещена обойма с прижимными башмаками, взаимодействук щими со сферическими головками поршневой группы, размещенной в блоке цилиндров , приводной вал которого соединен с электродвигателем. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе: 1.Белкин И. М. и др. Ротационные прибсфы. М.,Машиностроение,968, с. 172. . n SP "So, the number of revolutions of the driven shaft 9 depends on the viscosity of the test material and is determined by equation (6). Thus, the proposed rotational viscometer improves the measurement accuracy, since piston-driven machines allow obtaining more stable revolutions of the working surface of the viscometer. The presence of throttles in the injection system allows us to expand the measuring range of the instrument by changing the throttle bore hole. An invention of a rotational viscometer comprising an outer inner coaxial cylinders connected to an inner cylinder drive and a measuring system, 1 characterized in that, in order to improve measurement accuracy and expansion of the ix range, the shaft of the inner cylinder is rigidly connected to an inclined washer on which the holder is located with clamping shoes, interacting with spherical heads of the piston group, placed in the cylinder block, the drive shaft of which is connected to the electric motor. Sources of information taken into account in the examination: 1.Belkin I.M. and others. Rotational devices. M., Mechanical Engineering, 968, p. 172.. 2.Авторское свидетельство СССР № 193779, кл. GOI N 11/14 1967,,2. USSR author's certificate number 193779, cl. GOI N 11/14 1967 ,,