SU868474A1 - Устройство дл определени динамической в зкости жидких и гелеобразных продуктов - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ ЖИДКИХ И ГЕЛЕОБРАЗНЫХ ПРОДУКТОВ

1

Изобретение относитс  к технике определени  физико-механических характеристик жидких и гелеобразных продуктов по измерению параметров свободных колебаний (логарифмического декремента, частоты) комбинированной колебательной системы и может быть применено в химической, нефтехимической , автомобильной, машиностроительной и др. отрасл х промышленности дл  научных исследований, лабораторного экспресс-контрол  и в качестве поверочного средства при выпуске промышленных вискозиметров.

Известно устройство дл  измерени  в зкостных и упругих характеристик жидких сред, содержащее упругий элемент , инерционную деталь, чувствительный элемент в виде тонкой пластинки , электромеханический и возбуждающий преобразователи, блок обработки информации.

Определение динамической в зкости и динамического модул  сдвига осуществл етс  путем измерени  логарифмического декремента и частоты колебательной системы, котора  при помощи возбуждающего преобразовател  выводитс  из состо ни  равновеси , а затем совершает свободные кол бани , преобразуеь1ые электромеханическим преобразователем в электрические , обрабатываемые блоком обработки информации 1.

Недостатком устройства  вл етс  недостаточно высока  точность измерений , св занна  с возникновением в среде различного типа волн помимо сдвиговых.

10

Известно также устройство, предназначенное дл  определени  динамической в зкости и модул  сдвига в жидких средах по измерению логарифмического декремента и частоты колебательной системы, совершающей крутильные колебани . Устройство содержит упругий элемент, инерционную деталь, чувствительный элемент

20 в виде тела вращени  (диска, цилиндра , шара, конуса и т.д.), возбуждающий и электромеханический преобразователи , блок обработки информацииС. Устройство работает аналогично описанному выше.

В случае реализации крутильных колебаний тел вращени  в контролируемой среде возникают только сдвиговые .волны, поэтому погрешность,

30 обусловленна  возникновением в среде

волн помимо сдвиговых, в данном устройстве отсутствует 3.

Недостатком указанного устройства  вл етс  резкое увеличение погрешности в случае измерений в гелеобразных продуктах, что св зано с большими временами восстановлени  (релаксации) таких сред после погружени  в них любого тела вращени .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  определени  в зкости и упругости жидких и гелеобразных продуктов по измерению параметров колебаний (логарифмического декремента , частоты) колебательной системы , совершающей свободные крутильные колебани .

Устройство содержит упругий элемент (торсион), инерционный диск, чувствительный элемент, включающий подвижный и неподвижный цилиндры, электромеханический и возбуждающий преобразователи и блок обработки информации . Контролируема  среда при помощи специального дозатора закачиваетс  в зазор между коаксиально расположенными цилиндрами 4.

Недостатками известного устройства  вл ютс  зависимость погрешност измерений :от точности дозировани , а также мала  экспрессность измерений, св занна  с применением специаль,ного дозирующего устройства, требующего промывки и перезар дки, и с необходимостью разборки, сборки и юстировки колебательной системы после каждого заполнени  чувствительного элемента . Кроме того, часта  сборка, разборка и юстировка колебательной системы увеличивают величир{у субъективной ошибки при измерени х.

Цель изобретени  - повышение точности и экспрессности измерений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  определени  динамической в зкости жидких и гелеобразных продуктов, содержащем колебательную систему, состо щую из соединенных друг с другом упругого элемента, инерционного диска и чувствительного элемента, включающего подвижную и неподвижную детали, подвижна  деталь чувствительного элемента выполнена в виде двойного цилиндра, погружаема  часть которого выполнена полой и жестко соединенной с непогружаемой его частью полосками  вл ющимис  продолжением погружаемой части.

На фиг. 1 упрощенно изображена конструкци  измерительного преобразовател  устройства; на фиг. 2 схема чувствительного элемента.

Измерительный преобразователь соде1р5кит упрут ий элемент 1 в виде трубочного торсиона, верхним концом закрепленного в неподвижной опоре 2, а нижним - в подвижной опоре 3 инерционного диска 4. К нижней плоскост инерционного диска прикреплен стержень 5, ось которого находитс  на одной оси с упругим элементом 1. Чувствительный элемент преобразовател  содержи л подвижную деталь в виде полого тонкостенного цилиндра б радиуса R.J, жестко соединенного с непогружаемой его частью 7 двум  полосками 8,  вл ющимис  продолжением тела полого цилиндра 6, и неподвижную деталь в виде полого тора образованного коаксиально расположенными цилиндрами 9 и 10 с внешним радиусом RY и внутренним R.-Измер ема  среда деформируетс  в зазора R2 - R и Rj - Н, т.е. между коаксиально расположенными цилиндрами 9 и 10. Стенка полого тора  вл етс  верхней стенкой жидкостного термостата (не показан). Термостат перемещаетс  в вертикальном направлении и фиксируетс  упором (не показан) , ЧТО позвол ет глубину погружени  цилиндра 6 выдерживать посто нной.

Внешний цилиндр 9 неподвижной детали снабжен фланцем 11, верхн   плоскость которого соответствует уровню заполн емой жидкости (высота h) .

Устройство работает следующим образом.

Неподвижна  деталь, состо ща  из цилиндров 9 и 10, опускаетс  в кранее нижнее положение, после чего в полость между указанными цилиндрами помещаетс  контролируема  среда с уровнем заполнени , несколько превышающим уровень, соответствующий верней плоскости фланца 11. Далее при помощи специального скребка, плоскость которого накладывают на кольцевую плоскость фланца 11, удал ют избыток среды, чтобы ее уровень совпадал с кольцевой плоскостью этого фланца. Подвижна  деталь поднимаетс  до фиксации упором. При этом полый цилиндр б полностью погружаетс  в контролируемую среду, а полоски 8 погружаютс  на половину своей длины. После сн ти , дополнительного крут щего момента, задаваемого на короткое врем  при помощи возбуждающего преобразовател  (не показан), колебательна  система упругий элемент 1 - инерционный диск 4 - полый цилиндр б совершает свободные колебани , которые при помощи электромеханического преобразовател  (не показан) преобразуютс  в электрические колебани , параметры которых, (логарифмический декремент и частота ) измер ютс  блоком обработки информации (не показан).

Ввиду того, что при каждом измерении строго посто нный уровень заполнени  зазора между цилиндрами 9 и 10 выдержать трудно, обща  бокова  поверхность полосок 8 выбираетс  значительно меньшей, общей боко вой поверхности погружаемого цилин ра 6. Поэтому погрешность измерен т тем меньше, чем меньше отношение максимальной разности площади погр жени  полосок к общей погружаемой площади при любых количествах погр жени . Величину указанного соотношени  определ ют следующим образом. Значение динамической в зкости дл  чувствительного элемента (фиг. определ етс  выражением J.2V.I 1 где A- логарифмический .декремент колебательной системы; I - момент инерции колебатель ной системы; Т|, - период колебаний колебател ной системы с измер емой средой; b - форм-фактор. Логарифмиру  (1), имеем en i--e,v 24tnx+e,n -tvibtvi.ci) Определ ем относительную погрешность измерени  динамической, в зкости: «..-IfMYI -/ /. Дл  определени  (ц необходимо оценить каждое слагаемое правой час ти выражени  (3). ВеличинадХ Хопредел етс  погреш .ностью измерени  логарифмического декремента электронной схемой и мож быть учтена. Погрешность Л|/1 мала по величине и может быть устранена введением поправок. Максимальное значение погрешност измерени  периода колебаний временными электронными измерител м временных интервалов составл ет 0,03% и также может быть учтена. Дл  оценки величиныьЫЪ необходим определить выражение дл  форм-факто чувствительного элемента данного устройства. Как известно, при деформировании жидкой среды в узком зазоре между коаксиальными цилиндрами форм-фактор определ етс  выражением

WT

где Ь - длина цилиндров;

Rgj - радиус внутреннего цилиндра;

Rgц - радиус внешнего цилиндра. Так как в предлагаемом устройстве жидкость деформируетс  между двум 

-2ецЛ t2eMnivtn)V-2En1t-2eM6-tni,

.

Погрешности ,

дп

также

w могут Сыть учтены,

Claims (4)

1. т.е. cf.., (,,) где ЛА/А- учтенна  погрешность. цилиндрами радиусами R и R,, то форм-фактор определ етс  выражением - . R R- R, После преобразований имеем ( RV-HV Величина 4lLRj в выражении (6) определ ет общую боковую поверхность погружаемого цилиндра 6 (при условии предельно тонкой стенки), т.е. S «. 4 . Примем ,r)--b, (1J Тогда АЬ-А5. J. 1 Продифференцировав выражение (7) и подставив туда величины радиусов цилиндров, учитыва  допуски при их изготовлении, определ ют Л.Ъ|Ъ. Эта величина составл ет 0,05% и также может быть учтена. ПогрешностьЛ5/5не что иное, как отношение разности площади погружени  полосок к общей погружаемой площади, если между цилиндрами залита измер ема  среда. Тогда относительна  погрешность измерени  в зкости определ етс  1только изменением площади погружени  цилиндра 6, завис щим от изменени  уровн  жидкости, т.е. rf,,-f,0) , где л А/А-учтенна  погрешность. ,Из выражени  (9) видно, что елательно выбирать настолько миниальным , насколько это позвол ет ехническое выполнение подвижной етали, но во всех случа х выирают не более требуемой величины тносительной погрешности измерени  инамической в зкости. В случае погружени  цилиндра 6 в неорганичесую среду динамическа  в зкость предел етс  выражением A- KHo-V/ I / - U f , -ici.ea.2 Находим относительную погрешность змерени  в зкости , логарифмиру  ыражение (10): Из выражени  (11) видно, го величинуд5/9в случае неограниченной среды необходимо выбирать в два раз меньшей требуемой относительной погрешности-измерени  динамической в зкости. Т.е. выбор отношени  в два раза меньшим относительной погрешности измерени  в зкости спра ведлив в случае применени  измерительных преобразователей любых конструкций. Применение в устройстве предлагаемого чувствительного элемента не только повышает точность, но и экспрессность измерений, так как не требуетс  юстировка регистрирующего преобразовател  после каждого заполнени . Повторные измерени  провод тс  следующим образом. Термостат с вставленной в него неподвижной деталью (цилиндры 9 и 10) опускаетс  в крайнее нижнее положение. Неподвижна  деталь извле каетс  из термостата, а на ее мест ставитс  аналогична  деталь с новой контролируемой средой. Затем термостат поднимают в верхнее крайнее положение до упора, после чего устр ство готово к повторным измерени м Экспрессность измерений в предлагаемом устройстве значительно вы ше также и потому, что не требуетс применение специальных дозирующих устройств, требующих длительной пр мывки после каждого измерени . Формула изобретени  Устройство дл  определени  динамической в зкости жидких и гелеобразных продуктов, содержащее колебательную систему, состо щую из соединенных друг с другом упругого элемента, инерционного диска и чувствительного элемента, включающего подвижную и неподвижную детали, о тличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и экспрессности измерений, подвижна  деталь чувствительного элемента выполнена в виде двойного цилиндра, пгружаема  часть которого выполнена полой и жестко соединенной с непогружаемой частью полосками,  вл ющимис  продолжением погружаемой части. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Вибрационна  вискозиметри . Сб. научных трудов под ред. чл.-корр. АН СССР С.С. Кутателадзе. Новосибирск, 1976, с. 153-156.
2. 2.Патент. Японии № 15276/72, 113 (с), 1967.
3. 3.Гречишин В.А. Состо ние и тенденции развити  колебательных методов и средств дл  определени  реологических характеристик полимеров в процессе их производства.
4. 4.Исследовани  физических свойств. Сер. Системы и средства автоматизации химических производств . М., 1976, с. 39-42 (ПРОТОТИП,);

   в

   w//.

   11.