УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к технике измерения вязкости веществ, а именно к устройствам для измерения эффективной вязкости материала с помощью ротационного вискозиметра.

Известно устройство для измерения вязкости материала, включающее коаксиально расположенные наружный измерительный цилиндр и внутренний вращающийся измерительный цилиндр, установленный на измерительном штоке, соединенном с электроприводом, силоизмеритель, датчик угла поворота, электропривод, термостатирующее устройство, исследуемый материал поступает в зазор коаксиальной цилиндрической системы ротационного вискозиметра, вытесняя при этом массу материала, оставшуюся от предыдущего замера [Реометрия пищевого сырья и продуктов: Справочник / Под. ред. Ю.А. Мачихина. - М.: Агропромиздат. - 1990. - 271 с.].

Недостатком такого устройства для измерения вязкости материала является невысокая точность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является ротационный вискозиметр [Пат. РФ №2324919, G01N 11/14, Устройство для измерения вязкости материала], содержащий основание, два коаксиально расположенных измерительных цилиндра, привод и схему измерения угла поворота измерительного цилиндра, причем в наружном измерительном цилиндре выполнены отверстия в стенках и днище, объединенные между собой концентрическими металлическими трубочками посредством дугообразного двухпозиционного металлического капилляра, гибкого соединительного шланга и штуцера.

Недостатком такого ротационного вискозиметра является недостаточно оперативное получение экспериментальных данных, относительно невысокая точность и информативность.

Задача изобретения - создание устройства, позволяющего получать данные об эффектах, сопровождающих внутреннее трение в материале.

Технический результат заключается в возможности получения данных о величине температуры и внутреннего электропотенциала при измерении вязкости материала, способствующих повышению точности измерения величины вязкости материала, и информативности.

Техническая результат достигается тем, что в устройстве для измерения вязкости материала, включающем плиту, стойку с установленной на ней панелью, на которой закреплено основание, с измерительным устройством, состоящим из наружного измерительного цилиндра, имеющего отверстия в стенках и днище, объединенные между собой концентрическими металлическими трубочками посредством дугообразного двухпозиционного металлического капилляра, гибкого соединительного шланга и штуцера, внутреннего измерительного цилиндра, привода и датчика угла поворота, новым является то, что устройство дополнительно снабжено комбинированными датчиками термопар-потенциометров, установленными с возможностью подключения к записывающему прибору в имеющихся отверстиях в стенках и днище наружного измерительного цилиндра на расстоянии, равном внутреннему диаметру внешнего цилиндра, и на расстоянии, равном половине между внутренним диаметром внешнего цилиндра и наружным диаметром внутреннего цилиндра (d_{внутренний диаметр внешнего цилиндра}≤d_{датчика}≤d_{наружный диаметр внутреннего цилиндра}).

На фиг.1 представлен общий вид устройства, на фиг.2 - разрез А-А устройства.

Устройство для измерения вязкости материала включает в себя плиту 1, стойку 2 с установленной на ней панелью 3, на которой закреплено основание 4, на основании закреплен наружный измерительный цилиндр 5, внутренний измерительный цилиндр 6 и датчик угла поворота 7, установленные на приводном валу 8, привод которого осуществляется от электродвигателя 9, наружный измерительный цилиндр 5 снабжен отверстиями 10, объединенными между собой концентрическими металлическими трубочками 11 посредством дугообразного двухпозиционного металлического капилляра 12, гибкого соединительного шланга 13, штуцера 14 на корпусе термостатирующей ячейки 15 с объемным насосом (не показан), в имеющихся отверстиях в стенках и днище наружного измерительного цилиндра 5 установлены датчики 16 термопар-потенциометров для измерения величины температуры и электропотенциала, которые подсоединяются к индуцирующе-записывающему устройству посредством разъема 17 (не показан).

Устройство для измерения вязкости материала работает следующим образом.

К штуцеру 14 на корпусе термостатирующей ячейки 15 подключают объемный насос (не показан), а датчики 16 термопар-потенциометров для измерения величины температуры - к индуцирующе-записывающему устройству посредством разъема 17. При установленной и термостатированной измерительной системе в зазор между внешним 5 и внутренним 6 цилиндрами через отверстия 10 во внешнем цилиндре подают исследуемое вещество, включают электродвигатель 9. В процессе проведения измерения можно вводить дополнительный компонент в объем исследуемого вещества через отверстия 10 в стенках и днище внешнего цилиндра 5 измерительной системы. В следствие “тормозящего” эффекта исследуемого вещества внутренний цилиндр 6 поворачивается на определенный угол относительно своей оси вращения, величина угла поворота фиксируется датчиком угла поворота 7, сигнал от которого передается на блок индикации (не показан), также за счет этого же эффекта “торможения” часть внутренней механической энергии вещества переходит в тепловую и электромагнитную энергию на основании явления магнетизма - явления взаимодействия отдельных частиц вещества (или одно-, разнородных веществ (их микрообъемов) в целом), в результате которого возникают взаимопереходы энергии частиц (вещества), комплексно реализующиеся в изменении величины локального магнитного поля с последующим изменением величин температуры и ЭДС, т.е. материальным переносчиком взаимодействия отдельных частиц вещества (или одно-, разнородных веществ в целом) является электромагнитное поле, которое реализуется на механическом уровне в виде изменения величины силы (внутренней), “противодействующей” внешней силе, которая “нарушает” состояние относительного равновесия вещества (собственно явление вязкости вещества), а также является причиной возникновения комплексного изменения состояния вещества - изменения величины магнитного поля локального с последующим изменением величин температуры и ЭДС - до достижения им (исследуемым веществом) состояния относительного равновесия при данных условиях (температура, градиенты скорости сдвига), которые выражаются в изменении величин температуры и электрического потенциала в данной точке, что дополнительно фиксируется установленными датчиками 16 температуры-потенциала в имеющихся отверстиях 10 в стенках и днище внешнего цилиндра измерительной системы. После окончания измерений вязкости материала его удаляют из измерительной системы через отверстия 10 в стенках и днище внешнего измерительного цилиндра 5, через которые затем в зазор между коаксиальными цилиндрами 5 и 6 подается промывная жидкость для удаления остатков исследуемого вещества и воздух для удаления остатков промывочной жидкости, т.е. удаление, промывку и другие подготовительные операции осуществляются без демонтажа коаксиальной цилиндрической измерительной системы устройства.

Исследуемый образец вещества подается объемным насосом внутрь системы, термостатируется, через систему отверстий 10, металлических трубочек 11 и капилляра 12 можно вводить дополнительные вещества непосредственно в объем исследуемого материала с помощью дискретной объемной подачи, чем достигается факт изменения рецептурно-технологического состава исследуемого вещества при данных технико-технологических условиях.

В предлагаемом устройстве исключаются погрешности, обусловленные наличием возможных остаточных напряжений и неоднородностью структуры исследуемого материала, находящегося в измерительной системе, которые могут иметь место из-за ввода внутреннего измерительного цилиндра в исследуемое вещество при монтаже наружного измерительного цилиндра на основание.

Предложенное устройство для измерения вязкости материала позволяет повысить точность измерения величины вязкости материала и экспрессность получения результатов технологического воздействия на его реологические свойства, создает возможность осуществления измерения величины вязкости материала в потоке, при постоянном термостатировании измерительной системы.