Вискозиметр

 

Использование: для измерения вязкости жидких сред. Сущность изобретения: вискозиметр содержит систему подвода жидкости с расходомерным устройством и щелевой капилляр, образованный боковыми поверхностями двух соосных горизонтальных цилиндров. Наружный цилиндр жестко закреплен, внутренний выполнен с возможностью перемещения вместе с осью параллельно наружному под действием механической нагрузки. Вискозиметр снабжен измерителем длины щелевого капилляра, длина которого равна глубине погружения внутреннего цилиндра в наружный. 1 ил.

Изобретение относится к технике определения вязкости жидкостей при сдвиге и может найти применение в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, где необходимо измерение вязкости жидкостей в широком диапазоне с высокой точностью.

Известна конструкция грузового капиллярного вискозиметра [1] в котором жидкость вытесняется из камеры через капилляр под действием поршня, к которому приложена нагрузка, которая может изменяться. Перемещение поршня фиксируется индикатором.

Недостатком данного вискозиметра является необходимость применения капилляров различного проходного сечения для жидкостей различной вязкости.

Наиболее близкой к предлагаемой является конструкция вискозиметра [2] содержащая щелевой капилляр, систему подвода жидкости и расходомерное устройство, в котором капилляр выполнен в виде радиальной кольцевой щели, образованной двумя цилиндрами, установленными на одной оси, один из которых жестко закреплен, а второй выполнен с возможностью перемещения по оси под действием груза.

Целью изобретения является создание конструкции вискозиметра, обеспечивающей высокую точность измерения при изменении в широком диапазоне вязкости исследуемых жидкостей.

Техническим результатом является создание конструкции вискозиметра, имеющего капилляр кольцевого сечения, длина которого автоматически может изменяться в зависимости от вязкости исследуемой жидкости, что позволяет повысить точность измерения в широком диапазоне изменения вязкости.

Цель достигается тем, что в вискозиметре, содержащем щелевой капилляр, систему подвода жидкости и расходомерное устройство, капилляр выполнен в виде щели кольцевого сечения, образованной боковыми поверхностями двух цилиндров, концентрически насаженных на общую горизонтальную ось, вместе с которой внутренний цилиндр имеет возможность перемещения параллельно наружному под действием силы тяжести груза и сил воздействия на него потока исследуемой жидкости, а наружный полый цилиндр жестко закреплен в горизонтальном положении.

На чертеже показано устройство вискозиметра предлагаемой конструкции.

Вискозиметр состоит из наружного 1 и внутреннего 2 цилиндров, концентрично насаженных на общую горизонтальную ось 3. Наружный и внутренний цилиндры образуют камеру 4, в которую под давлением подается исследуемая жидкость через расходомерное устройство 5. Боковые поверхности цилиндров образуют щелевой капилляр 6 кольцевого сечения, через который жидкость вытекает из камеры 4. Наружный полый цилиндр 1 жестко закреплен в горизонтальном положении. Внутренний цилиндр 2 может перемещаться вместе с осью 3 параллельно наружному под действием силы тяжести груза 7 и сил воздействия на него потока исследуемой жидкости. Длина капилляра 6 изменяется в зависимости от перемещения внутреннего цилиндра относительно наружного. С внутренним цилиндром связан указатель, перемещающийся по шкале 8, показывающей длину капилляра L.

При подаче в камеру 4 исследуемой жидкости положение внутреннего цилиндра и длина щелевого капилляра L в положении равновесия устанавливаются исходя из условия равенства нулю суммы сил трения потока о боковую поверхность внутреннего цилиндра, давления жидкости на его торцевую поверхность и силы тяжести груза, действующих на внутренний цилиндр. Ввиду того, что сила трения потока о боковую поверхность внутреннего цилиндра пропорциональна длине капилляра и вязкости исследуемой жидкости, положение внутреннего цилиндра и длина капилляра при постоянном расходе исследуемой жидкости определяются ее вязкостью.

Предложенная конструкция вискозиметра, так же как и конструкция, выбранная в качестве прототипа, обеспечивает измерение вязкостей жидкостей в широком диапазоне за счет автоматического изменения геометрических размеров капилляра.

Вязкость исследуемой жидкости определяется по следующей формуле: где F вес груза; Q расход исследуемой жидкости, L длина капилляра, R_o/R_i безразмерный параметр; R_о радиус наружного цилиндра вискозиметра; R_i радиус внутреннего цилиндра вискозиметра.

Формула (I) получена из условия равенства нулю суммы сил, действующих на внутренний цилиндр 2 вискозиметра в условиях равновесия. Из формулы (1) следует, что вязкость исследуемой жидкости обратно пропорциональна длине щелевого капилляра L, следовательно, относительная ошибка определения вязкости по формуле (1) пропорциональна относительной ошибке измерения длины капилляра.

Предложенная конструкция вискозиметра позволяет существенно повысить точность измерения в широком диапазоне вязкости жидкостей, что делает целесообразным ее применение во многих отраслях промышленности.

Формула изобретения

Вискозиметр, содержащий систему подвода жидкости с расходомерным устройством и щелевой капилляр, образованный боковыми поверхностями двух соосных горизонтальных цилиндров, наружный из которых жестко закреплен, а внутренний имеет возможность перемещения вместе с осью параллельно наружному под действием механической нагрузки, отличающийся тем, что он снабжен измерителем длины щелевого капилляра, причем длина щелевого капилляра равны глубине погружения внутреннего цилиндра в наружный.

РИСУНКИ

Рисунок 1