Способ измерения реологических свойств жидкостей

 

Изобретение относится к способам измерения физико-химических параметров жидких сред, например вязкости , использующим вращение полого ротора с исследуемой жидкостью. Цель - сокращение аппаратурных затрат и повьппение точности измерения за счет получения информации в виде временного интервала. Полый ротор заполняют исследуемой жидкостью и равномерно вращают его с заданной угловой скоростью. После формирования поверхности жидкости в виде параболоида вращения ротор резко останавливают и измеряют время достижения свободной поверхностью заданного уровня. Преобразование время - искомый параметр производят с помощью вычислительного устройства по эмпирической формуле. В результате повыщается точность измерения, так как исключается необходимость измерения таких величин, как скорость вращающегося потока, уровень свободной поверхности и т.п. Возможно также ис-. следование динамики процессов полимеризации , загустения и других. 4 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 N 11/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4105814/24-25 (22) 30. 07. 86 (46) 23.04,88. Бюл. Н- 15 (75) А.А. Азимов и А.Н. Борисов (53) 532. 137(088,8) (56) Крутоголов В.Д., Кулаков M.Â.

Ротационные вискоэиметры. — М.: Машиностроение, 1984, с ° 12 °

Авторское свидетельство СССР

У 410906, кл. С 01 N 11/14, 1974. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ЖИДКОСТЕЙ (57) Изобретение относится к способам измерения физико-химических параметров жидких сред, например вязкости, использукхцим вращение полого ротора с исследуемой жидкостью.

Цель — сокращение аппаратурных затрат и повышение точности измерения

„„SU„„1390533 A 1 за счет получения информации в виде временного интервала. IIQJIbN ротор заполняют исследуемой жидкостью и равномерно вращают его с заданной угловой скоростью. После формирования поверхности жидкости в виде параболоида вращения ротор резко останавливают и измеряют время достижения свободной поверхностью заданного уровня. Преобразование время — искомый параметр производят с помощью вычислительного устройства по эмпирической формуле. В результате повышается точность измерения, так как исключается необходимость измерения таких величин, как скорость вращающегося потока, уровень свободной поверхности и т.п. Возможно также ис-.: следование динамики процессов полимеризации, эагустения и других. 4 ил °

1390533

Изобретение относится к области анализа состава и свойств материалов в вязкотекучем состоянии и может быть использовано для контроля реологичес5 ких параметров жидкостей в химической промышленности, например, при производстве полимербетонных строительных материалов.

Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат и повышение точности измерен я за счет получения информации в виде временного интервала.

Поставленная цель достигается 15 тем, что согласно способу измерения вязкости, заключающемуся в формировании свобоцной поверхности помещенной в полом роторе жидкости в виде параболоида вращения путем принудительного 2Q равномерного вращения упомянутого ротора и измерении гидродинамического параметра, скачкообразно останавливают ротор, а об измеряемом параметре судят по интервалу времени достижения свободной поверхности жидкости по крайней мере двух заданных уровней.

Такая организация процесса измерения позволяет исключить технически сложную задачу преобразования скорости вращающегося потока в выходной сигнал, вследствие чего упрощается аппаратурная реализация измерения и, кроме того, исключается погрешность, позникающая при преобразовании ско35 рость — вязкость из-за нарушения гидродинамической структуры потока за счет введения в него датчика скорости потока.

Принципиальное отличие предлагаемой измерительной операции от известной заключается в том, что измерение проводится не в установившемся режи- 45 ме равномерного вращения ротора с жидкостью, а после остановки ротора, т.е. в процессе последующего постепенного торможения жидкости.

Следствием процесса торможения жидкости является выравнивание ее свободной поверхности. Так как процесс торможения определяется физикохимическими свойствами жидкости (вязкость, плотность, растекаемость, концентрация), информативным гидродинамическим параметром при этом служит интервал времени, соответствующий прохождению < вободной поверхностью

2 1

L-Н о где 1.

Н высота ротора, расстояние от вершины параболоида (фиг. 1, точка А) до дна ротора; угловая скорость равномерного врашения ротора с жидкостью внутренний радиус ротора, ускорение свободного падения

На фиг. 2 приведены зависимости положения точки А от времени для двух различных жидкостей К и М. Из выражения (1) следует, что положение точки А во время равномерного вращения не зависит от физико-химических нескочьких, например двух, заданных уровней.

На фиг. 1 схематически изображено устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг. 2 — графики, поясняющие работу устройства; на фиг. 3 и 4 — полученные экспериментальные зависимости. устройство для реализации предлагаемого способа включает в себя полый ротор 1, жестко закрепленный на валу асинхронного электродвигателя 2.

Последний через управляемый переключатель 3 подключается либо к питающему генератору 4, либо к источнику

5 постоянного тока. Датчик 6 контакта с поверхностью жидкости подключается к одному из входов измерителя

7 интервалов времени. Второй вход измерителя 7 интервалов времени подключен к блоку 8 управления. Выход измерителя 7 интервалов времени подключается к вычислительному устройству 9.

Способ осуществляют следующим образом.

Исследуемой жидкостью заполняют всю полость ротора 1, затем блок 8 управления переводит переключатель 3 в состояние, при котором обмотки электродвигателя 2 подключены к питающему генератору 4. Электродвигатель

2 приводит во вращение с угловой скоростью ь) ротор 1 вместе с исследуемой жидкостью. Через некоторое время все частицы исследуемой жидкости приобретают угловую скорость, а ее свободная поверхность принимает форму параболоида вращения, вид которого описывается выражением

1390533 свойств исследуемой среды и определяется геометрией ротора и значением угловой скорости ш . Следовательно, первым отсчетным уровнем, заданным для любой жидкости, в описываемом устройстве может служить значение Н.

На фиг. 2 положению точки А во время установившегося равномерного вращения соответствует участок а-В.

В момент времени блок 8 управления вырабатывает старт-импульс для измерителя 7 интервалов времени и переводит переключатель 3 в положе5 ние, при котором обмотки электродвигателя 2 подключены к источнику 5 постоянного тока, вследствие чего происходит практически мгновенная остановка ротора 1 (на фиг. 2, точка В). В виду этого прилегающий к стенке ротора элементарный слой жидкости останавливается одновременно с ротором, после чего действие сил вязкого трения приводит к постепенному торможению остальных слоев жидкости последовательно в направлении к оси вращения. Точка A при этом движется по кривой В-с1„ (для жидкости К) или Б-й (для жидкости ПИ).

Точка А при этом постепенно поднимается и в момент полной остановки жидкости достигает высоты H q.

Так как процесс торможения слоев жидкости определяется ее физико-химическими свойствами (вязкостью, плотностью, растекаемостью, концентрацией и т.д.), графики движения точки А будут различны для двух жидкостей с различающимися физико-химическими параметрами.

Следовательно, датчик Ь контакта с поверхностью жидкости, помещенный на нысоте Н, сработает в момент вреУ

45 мени t при торможении жидкости К и в момент времени t при исследова7 нии жидкости ПМ. В момент срабатывания датчика б контакта с поверхностью жидкости с его выхода на вход измерителя 7 интервалов времени поступает стоп-импульс, после чего вычислительное устройство 9 производит преобразование (t-t,) - г, где P — искомый реологический параметр жидкости; момент остановки ротора; момент срабатывания дл гчикл

6 контакта с поверхностью жидкости.

Испытания описанного устройства проводят с водными растнс рами глицерина различной концентрации. Полученные занисимпсти продслжительности измерительного интервала от вязкости и концентрации впдноглицеринового раствора при 25 С приведены на фиг. 3.

Преобразование измерительного интервала в значение коэффициента нязкого трения производят с помощью вычислительного устройства, выполненного на блзе программируемого микрокалькулятора "Электроника ИК-б4". Измерительный интервал заполняется опорной частотой от тактового генератора с кварцевым резонатором, а полученное число импульсов н параллельном двоичном ходе поступает на соответствующий вход микрокалькулятора.

Использование предлагаемого способа измерения реосгогических свойств жидкостей по срлвнению с известным обеспечивает фпрмпрс ванне выходного сигнала с помощью технических средств, «е нарушающих гидродинамическую структуру исследуемой жидкости н процессе измерительного преобразования, получение информации об измеряемом параметре в виде интервала времени, что существенно упрощлет обработку полученной информации при создании автоматизированных контрольно-измерительных комплексов с использованием современных средств цифровой вычислительной техники, простоту осуществления полной автоматизации измерительного процесса путем введения системы клапанов нлпускл исследуемой среды и растворителя, л также дополнительного режима сампочистки при ускоренном вращении ротора и, кроме того, возможность получения информации о динамике процессов полимеризации, загустения и т.п. вязких средств при перемешивлнии но вращающемся роторе, Ф о р м у л л и з о и р е т е н и я

Способ измерения реологических снойств жидкостей, заключающийся в формировании свободной поверхности помещенной в полом роторе жидкости в виде парлболоидл вращения путем принудительного рлннпмерногп вращения

1390533 упомянутого ротора и измерении динамического параметра, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью сокращения аппаратурных затрат и повышения точности измерения за счет прлучения информации в виде временного интервала, скачкообразно останавливают ротор, а об измеряемом параметре судят по интервалу времени достижения свободной поверхностью жидкости по крайней мере двух заданных уровней.

1390533

3.5

3,0

2,5

2,0

tie

2, 3,5 ъ, РГc

7,5

Составитель В,Крутин

Техред M.Ходанич Корректор В.сутяга

Редактор С.Пекарь

Заказ 1760/42

Тираж 847

Лодписное

ВНИИЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4