SU1420469A1

SU1420469A1 - Capillary viscometer

Info

Publication number: SU1420469A1
Application number: SU864179663A
Authority: SU
Inventors: Владимир Аркадьевич Огорельцев; Леонид Григорьевич Ковнер; Игорь Иванович Семенов; Юрий Иванович Яковлев; Александр Тихонович Гайворонский
Priority date: 1986-12-03
Filing date: 1986-12-03
Publication date: 1988-08-30

Abstract

Изобретение относитс к области исследовани свойств жидкостей, в частности к технике определени в зкости с измерением давлени , необходимого дл создани скорости истечени . Цель изобретени - расширение диапазона давлений при испытани х . В изобретении диаметр плунжеров может быть меньшим, чем диаметр поршн , что дает возможность снизить усили на плунжеры. Создание высоких и сверхвысоких давлений происходит за счет коэффициента усилени , завис щего от соотношени площади плунжеров и площади поршней гидроцилиндров. 3 ил.The invention relates to the field of studying the properties of liquids, in particular, to the technique of determining viscosity with measuring the pressure necessary to create the flow rate. The purpose of the invention is to expand the pressure range during testing. In the invention, the diameter of the plungers may be smaller than the diameter of the piston, which makes it possible to reduce the force on the plungers. The creation of high and ultrahigh pressures is due to the gain depending on the ratio of the area of the plungers and the area of the pistons of the hydraulic cylinders. 3 il.

Description

4; Юfour; YU

О 4About 4

о: ;оo: o

Изобретение относитс к технике исследовани свойств жидкостей, в частности к технике определени в зкости с измерением давлени , необходимого дл создани скорости истечени .The invention relates to a technique for studying the properties of liquids, in particular, to a technique for determining viscosity with measuring the pressure necessary to create a flow rate.

Цель изобретени - расширение диапазона давлений при испытани х.The purpose of the invention is to expand the pressure range during testing.

На фиг. 1 показана схема вискозиметра; на фиг. 2 - измерительный блок вискозиметра; на фиг. 3 - барабан сменных капилл ров.FIG. 1 shows a diagram of the viscometer; in fig. 2 - measuring unit of the viscometer; in fig. 3 - drum replaceable capillary.

Вискозиметр (фиг. 1) содержит измерительный блок, выполненный в виде двух соосно расположенных контейнеров 1 и 2, между которыми находитс капилл рное устройство 3. Последнее выполнено в виде поворотного барабана (фиг. 3) со сферическими торцами, взаимодействующими с контейнерами 1 и 2 по сферическим поверхност м , и имеющим капилл рные каналы 4, например шесть каналов с различным проходным сечением от 0,5 мм до 1,5 мм, расположенные на одной окружности параллельно оси вращени барабана . По оси вращени барабана выпол- не-н канал, снабженный обратным клапаном 5 дл перепуска жидкости. В контейнерах 1 и 2 (фиг. 2) выполнены цилиндрические рабочие полости а и б, в которые установлены плунжеры 6 и 7, взаимодействующие с порщн ми 8 и 9 гидроцилиндров 10 и 11. Контейнеры 1 и 2 снабжены нагревател ми 12 и 13.The viscometer (Fig. 1) contains a measuring unit made in the form of two coaxially arranged containers 1 and 2, between which there is a capillary device 3. The latter is made in the form of a rotary drum (Fig. 3) with spherical ends interacting with containers 1 and 2 along spherical surfaces and having capillary channels 4, for example, six channels with different flow sections from 0.5 mm to 1.5 mm, located on the same circumference parallel to the axis of rotation of the drum. Along the axis of rotation of the drum, a channel is provided, equipped with a check valve 5 for bypassing the liquid. In containers 1 and 2 (Fig. 2) there are cylindrical working cavities a and b, in which plungers 6 and 7 are installed, interacting with forces 8 and 9 of hydraulic cylinders 10 and 11. Containers 1 and 2 are equipped with heaters 12 and 13.

На контейнеры 1 и 2 установлены силовые элементы, состо щие из корпусов 14 и 15 и наборов взаимодействующих между собой клиновых колец 16, 17 и 18,Containers 1 and 2 are equipped with power elements consisting of housings 14 and 15 and sets of wedge rings 16, 17 and 18 interacting with each other,

19,причем материал колец 16 и 19 имеет бо.тьщий коэффициент линейного расширени , чем материал колец 17 и 18. Корпуса 14 и 15 силовых элементов жестко соединены между собой шпильками19, moreover, the material of the rings 16 and 19 has a higher linear expansion coefficient than the material of the rings 17 and 18. The housings 14 and 15 of the power elements are rigidly interconnected by studs

20,а между торцами контейнеров I и 2 установлен упругий элемент в виде пружин 21.20, and between the ends of the containers I and 2 is installed elastic element in the form of springs 21.

Полости а и б контейнеров 1 и 2 с помощью магистральных трубопроводов через гидровентили 22 и 23, управл емые автоматическими клапанами 24 и 25 (фиг. 1), и клапан 26 соединены с насосом 27 низкого давлени и емкостью 28 исследуемой жидкости. Полости виг гидроцилиндров 10 и 11 (фиг. 2) с по.мощью трубопроводов через автоматические клапаны 29, 30 и 31, 32 сообщаютс с насосом 33 высокого давлени и сливным баком 34. Порщни 8 и 9 гидроцилиндров 10 и И св заны с датчиками 35 и 36, а полости а и б контейнеров и 2 соединены с датчиками 37 и 38 давлени . Измерительный блок вискозиметра оснащен системой контрол температуры, котора нар ду с датчиками 35 и 36 скорости и датчиками 37 и 38 давлени автоматическими клапанами 24, 25, 29-32 и клапанами 27 и 33 св зана с электронным блоком управлени и обработки результатов. Вискозиметр работает следующи.м образом .Cavities a and b of containers 1 and 2 are connected by hydraulic valves 22 and 23 via hydraulic lines 22 and 23, controlled by automatic valves 24 and 25 (Fig. 1), and valve 26 is connected to a low-pressure pump 27 and a liquid capacity 28. The cavities of the hydraulic cylinders 10 and 11 (Fig. 2) with the help of pipelines through automatic valves 29, 30 and 31, 32 communicate with the high-pressure pump 33 and the drain tank 34. The hydraulic cylinders 8 and 9 of the hydraulic cylinders 10 and I are connected with sensors 35 and 36, and the cavities a and b of the containers and 2 are connected to pressure sensors 37 and 38. The viscometer measuring unit is equipped with a temperature control system, which, along with speed sensors 35 and 36 and pressure sensors 37 and 38, automatic valves 24, 25, 29-32 and valves 27 and 33 is connected with an electronic control unit and results processing. The viscometer works as follows.

В исходном положении все клапаныIn the initial position, all valves

открыты и капилл рное устройство 3 установлено таким образом, что один из капилл ров 4 соедин ет полости а и б контейнеров 1 и 2. Дл подготовки вискозиметра к проведению измерений параметров исследуемой жидкости включают насос 27 низкого давлени , при этом исследуема жидкость поступает из емкости 28 в магистраль низкого давлени и заполн ет полости а и б и капилл р 4. После этогоopen and the capillary device 3 is installed in such a way that one of the capillaries 4 connects the cavities a and b of containers 1 and 2. To prepare the viscometer to measure the parameters of the test liquid, the low pressure pump 27 is turned on, while the test liquid comes from the tank 28 into the low pressure main line and fills cavities a and b and capillary 4. After that

с управл ющий клапан 26 закрывают и плунжеры 6 и 7 с поршн ми 8 и 9 гидроцилиндров 10 и 11 под воздействием давлени исследуемой жидкости расход тс в крайние положени , по достижении которых выключают насос 27 низкого давле0 ни . Далее закрывают клапан 30 и включают насос 33 высокого давлени . При это.м рабоча жидкость подаетс из сливного бака 34 в полость в и поршень 8 гидроцилиндра с п;1унжером 6 под давление.мFrom the control valve 26, the plungers 6 and 7 with the pistons 8 and 9 of the hydraulic cylinders 10 and 11 are closed under the influence of the pressure of the test liquid to the extreme positions, on reaching which the low pressure pump 27 is turned off. Next, close valve 30 and turn on high-pressure pump 33. At this, the working fluid is supplied from the drain tank 34 into the cavity into and the piston 8 of the hydraulic cylinder with n; 1 Junger 6 under pressure m

с рабочей жидкости движетс к капил.ч рному устройству 3. По достижении им конечного положени открывают клапан 30. С помощью управл ющих клапанов 24 и 25 закрывают гидровентили 22 и 23, насос 33 высокого давлени отключают. Включаютfrom the working fluid moves to the capillary device 3. When it reaches the end position, the valve 30 is opened. Using control valves 24 and 25, the hydraulic valve 22 and 23 is closed, the high-pressure pump 33 is turned off. Include

0 электронный блок управлени и обработки результатов, систему термостатировани контейнеров 1 и 2, управл ющую нагревател ми 12 и 13, и после ее прогрева вискозиметр готов к проведению измерени параметров исследуе.мой жидкости.0 an electronic control unit for processing the results, the temperature control system of the containers 1 and 2, controlling the heaters 12 and 13, and after it is warmed up, the viscometer is ready to measure the parameters of the test fluid.

5 Дальнейша работа вискозиметра проходит в автоматическом режиме, управление клапанами и обработка результатов провод тс с помощью электронного блока управлени и обработки результатов. По сигналу с электронного блока закрываютс клапаны 31 и 29 и включаетс насос 33 высокого давлени . Рабоча жидкость давит на поршень 9 гидроцилиндра 11, который пере- кццает плунжер 7 по направлению к капилл рному устройству 3, при этом иссле5 дуема жидкость перекачиваетс из полости б контейнера 2 в полость а контейнера 1. приче.м давление исследуемой жидкости в полости б во столько раз больше давлени рабочей жидкости в полости г во сколько раз площадь nopujHH 9 гидроцилинд0 ра 11 больше плошади плунжера 7. На- при.мер, при диа.метрах плунжера 725 мм и поршн 985 мм давление создаваемое плунжером 7, в 11,5 раза больше, чем давление в полости г гидроцилиндра И. Перепад давлений на концах капилл ра5 Further operation of the viscometer is performed automatically, valves are controlled and the results are processed using an electronic control unit and results processing. The signal from the electronic unit closes the valves 31 and 29 and turns on the high-pressure pump 33. The working fluid presses on the piston 9 of the hydraulic cylinder 11, which presses the plunger 7 towards the capillary device 3, while the test fluid is pumped from cavity b of container 2 to cavity of container 1. and the pressure of test liquid in cavity so many times the pressure of the working fluid in the cavity g how many times the area nopujHH 9 hydraulic cylinder 11 11 is greater than the area of the plunger 7. For example, with a plunger diameter of 725 mm and a piston of 985 mm, the pressure created by the plunger 7 is 11.5 times more than the pressure in the cavity r hydrots Lindgren I. The pressure drop at the ends of the capillary

5 измер етс датчиками 37 и 38 давлени , скорость движени поршней 8 и 9 гидроцилиндров 10 и 11 регистрируетс датчиками 35 и 36 скорости. Сигналы с датчиков 35-38 поступают в электронный блок управлени и обработки результатов, где происходит обработка поступающей информации.5 is measured by pressure sensors 37 and 38, the speed of movement of pistons 8 and 9 of hydraulic cylinders 10 and 11 is recorded by speed sensors 35 and 36. The signals from sensors 35-38 come to the electronic control unit and processing of the results, where the incoming information is processed.

При работе вискозиметра в режиме истечени с противодавлением или при измерении сжимаемости жидкости клапан 30 работает в дросселирующем режиме.When the viscometer is operating in backflow mode with backpressure or when measuring the compressibility of a fluid, the valve 30 operates in the throttling mode.

Дл повторени цикла измерени поршни 8 и 9 гидроцилиндров 10 и 11 с помощью клапанов 29-32 и насоса 33 высокого давлени возвращают в исходное положение, при этом исследуема жидкость перекачиваетс через центральный канал капилл рного устройства 3, открыва обратный клапан 5. После этого цикл измерени повтор ют.To repeat the measurement cycle, the pistons 8 and 9 of the hydraulic cylinders 10 and 11 are returned to their original position by means of the valves 29-32 and the high-pressure pump 33, and the test liquid is pumped through the central channel of the capillary device 3, opening the non-return valve 5. After that, the measurement cycle repeat.

Дл смены капилл ра 4 включают нагреватель 2. В процессе нагрева наружные клиновые кольца 16 расшир ютс в большей степени, чем внутренние кольца 17, так как коэффициент линейного расширени наружных клиновых колец 16 бол.ьше, чем у внутренних, и шайбы каждого набора расположены с зазором, поэтому под воздействием пружин 21 контейнеры 1 и 2 развод тс на величину, необходимую дл поворота капилл рного устройства 3. Например , при выполнении наружных клиновых колец 16 из бронзы (коэффициент линейного расширени 10 .). а внутренних колец из сплава ЗОНКД (коэффициент линейного расширени ррад-) при диаметре шайб 220 мм, количестве 5 штук в каждом наборе, угле клина 30°и нагреве 200°С перемещение теплового силового элемента составл ет 2 мм. Капилл рное устройство поворачивают, и устанавливаетс новый капилл р. Далее нагреватель 12 выключают и кольца 16 и 17 восстанавливают свои размеры. Тепловой силовой элемент, увеличива сь через систе.му упорный фланец контейнера 1 - корпус 14 - н;пильки 20 - корпус 15 - клиновые кольца 18 и 19 - упорный фланец контейнера 2, создает герметизирующееTo change the capillary 4, the heater 2 is turned on. During the heating process, the outer wedge rings 16 expand to a greater extent than the inner rings 17, since the linear expansion coefficient of the outer wedge rings 16 is larger than that of the inner ones, and the washers of each set are arranged with therefore, under the influence of the springs 21, the containers 1 and 2 are diluted by the amount required to rotate the capillary device 3. For example, when making outer wedge rings 16 made of bronze (linear expansion coefficient 10.). ZONKD inner rings (linear expansion coefficient rrad-) with washers diameter of 220 mm, quantity of 5 pieces in each set, wedge angle 30 ° and heating 200 ° C. displacement of thermal power element is 2 mm. The capillary device is turned, and a new capillary is installed. Next, the heater 12 is turned off and the rings 16 and 17 restore their size. The thermal force element, increasing through the system. The thrust flange of the container 1 - body 14 - n; the saws 20 - body 15 - wedge rings 18 and 19 - the thrust flange of container 2 creates a sealing

00

5five

00

5five

00

5five

00

усилие на сферических поверхност х капилл рного устройства 3. При сечении профил клинового кольца 115 мм каждое усилие, развиваемое тепловым силовым элементом при указанных параметрах остальных , составл ет 30 т, чего при диаметре поворотного барабана 30 мм, радиусе сферических поверхностей 50 мм, материалах уплотн емых поверхностей сталь ШХ15 - сталь 45ХН2ФА вполне достаточно дл надежной герметизации капилл рного устройства 3. При измерении параметров жидкостей при различных температурах герметизирующее усилие остаетс посто нным благодар тому, что при прогреве измерительного блока в режиме тер- мостатировани тепловой силовой элемент с кольцами 18 и 19 увеличивает свои размеры , а тепловой силовой элемент с кольцами 16 и 17 уменьшает их на одну и ту же величину. Усилие, развиваемое тепловыми силовыми элементами, позвол ет исследовать свойства жидкостей при давлени х до 15 кбар.force on the spherical surfaces of the capillary device 3. When the profile of the wedge ring is 115 mm, each force developed by the thermal force element with the indicated parameters of the rest is 30 tons, which with the diameter of the rotary drum of 30 mm, compacted The surfaces of steel ШХ15 - steel 45ХН2ФА are quite sufficient for reliable sealing of the capillary device 3. When measuring parameters of liquids at different temperatures, the sealing force remains constant. The fact that when heating a measuring unit in a thermostatting mode, a thermal force element with rings 18 and 19 increases its size, and a thermal force element with rings 16 and 17 reduces them by the same amount. The force developed by thermal power elements allows one to study the properties of liquids at pressures up to 15 kbar.

Claims

Invention Formula

A capillary viscometer containing a pressure element, a capillary device with several capillaries of different diameters evenly spaced around the circumference along the axis of the capillary device, a thermostatic system and an automatic measurement of viscosity parameters, in order to extend the pressure range during testing x, the pressure element is designed as two coaxially arranged hydraulic cylinders, the pistons of which interact with the plungers of the containers on which the hydraulic cylinder is mounted, and between the containers A capillary device in the form of a rotary drum, one of the capillary channels of which selectively connects the plunger cavities of containers, is installed.

29

27

32

"Nf