Вискозиметр брукфильда принцип работы

Вискозиметр брукфильда

Автор Vyacheslav Bochin задал вопрос в разделе Наука, Техника, Языки

На чем основан принцип работы вискозиметра Брукфильда? и получил лучший ответ

Ответ от Aza[гуру]Ротационные вискозиметры (в т. числе марки "Брукфилд")
Они достаточно распространены – по некоторым данным, из всех установленных систем контроля вязкости до 80% – именно ротационные вискозиметры. Их можно использовать как напрямую в резервуарах с краской, так и в системах с отводом краски для измерения. Размещение – строго вертикальное. Основные принципы работы:
Ротационный вискозиметр состоит из трех основных частей: электродвигателя, вращающего верхнюю ось, и насадки, соединенной спиральной пружиной с вращающейся осью. При погружении работающего вискозиметра в жидкость из-за разности формы насадки и оси между ними возникает смещение. Это смещение напрямую зависит от сопротивления среды, а значит, и от вязкости.
Следует понимать, что если прибор используется для измерения напрямую в емкости с краской, то полученные значения будут зависеть от уровня ее заполнения. О качестве вискозиметра говорит то, что значения, полученные при минимальном уровне, мало отличаются от полученных при максимальном.
Если же в типографии используются красочные резервуары большого объема или, например, из емкости должна быть выведена вся краска, то используют решения с отводом краски – вискозиметр помещают в отдельную емкость. В эту емкость подается краска из резервуара. Чаще всего для удобства подобную систему размещают наверху основного красочного резервуара.
Ротационные вискозиметры могут быть использованы, даже если краска загрязнена, и в ней находятся крупные частицы. В этом случае немного уменьшается лишь точность измерения. Если же говорить о чистых растворах, то возможная неточность на сегодняшний день составляет всего 1%. Отдельно стоит остановиться и на вопросе калибровки вискозиметров. Это необходимая процедура для достижения высокой точности измерений. Суть достаточно проста – измеряются одна или несколько специальных жидкостей с уже известной вязкостью, после чего полученное значение используется для калибрации.
Одно преимущество подобных систем – очень большой диапазон измерений. Гибкое управление осуществляется изменением скорости вращения, что обеспечивает измерение вязкости без дополнительной замены насадок.
Самые известные представители: Brookfield, Rheotest, Flexologic.

Они достаточно распространены – по некоторым данным, из всех установленных систем контроля вязкости до 80% – именно ротационные вискозиметры. Их можно использовать как напрямую в резервуарах с краской, так и в системах с отводом краски для измерения. Размещение – строго вертикальное. Основные принципы работы:

Ротационный вискозиметр состоит из трех основных частей: электродвигателя, вращающего верхнюю ось, и насадки, соединенной спиральной пружиной с вращающейся осью. При погружении работающего вискозиметра в жидкость из-за разности формы насадки и оси между ними возникает смещение. Это смещение напрямую зависит от сопротивления среды, а значит, и от вязкости.

Следует понимать, что если прибор используется для измерения напрямую в емкости с краской, то полученные значения будут зависеть от уровня ее заполнения. О качестве вискозиметра говорит то, что значения, полученные при минимальном уровне, мало отличаются от полученных при максимальном.

Если же в типографии используются красочные резервуары большого объема или, например, из емкости должна быть выведена вся краска, то используют решения с отводом краски – вискозиметр помещают в отдельную емкость. В эту емкость подается краска из резервуара. Чаще всего для удобства подобную систему размещают наверху основного красочного резервуара.

Ротационные вискозиметры могут быть использованы, даже если краска загрязнена, и в ней находятся крупные частицы. В этом случае немного уменьшается лишь точность измерения. Если же говорить о чистых растворах, то возможная неточность на сегодняшний день составляет всего 1%. Отдельно стоит остановиться и на вопросе калибровки вискозиметров. Это необходимая процедура для достижения высокой точности измерений. Суть достаточно проста – измеряются одна или несколько специальных жидкостей с уже известной вязкостью, после чего полученное значение используется для калибрации.

Одно преимущество подобных систем – очень большой диапазон измерений. Гибкое управление осуществляется изменением скорости вращения, что обеспечивает измерение вязкости без дополнительной замены насадок.

ГОСТ 25271-93
(ИСО 2555-89)

ПЛАСТМАССЫ. СМОЛЫ ЖИДКИЕ, ЭМУЛЬСИИ ИЛИ ДИСПЕРСИИ

Определение кажущейся вязкости по Брукфильду

Plastics. Resins in the liquid state or as emulsions or dispersions.
Determination of apparent viscosity by the Brookfield method

Дата введения 1995-01-01

1 РАЗРАБОТАН Госстандартом России

ВНЕСЕН Техническим секретариатом Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации 21 октября 1993 г.

За принятие проголосовали:

Наименование национального органа по стандартизации

3 Настоящий стандарт подготовлен методом прямого применения международного стандарта ИСО 2555-89 "Пластмассы. Смолы жидкие, эмульсии и дисперсии. Определение кажущейся вязкости по Брукфильду" с дополнительными требованиями, отражающими потребности народного хозяйства

1. НАЗНАЧЕНИЕ

2. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Шпиндель цилиндрической или соответствующей формы (диск) приводится во вращение синхронным двигателем с постоянной скоростью в испытуемом продукте.

Сопротивление жидкости вращению шпинделя, зависящее от вязкости продукта, обусловливает крутящий момент, который фиксируется соответствующим измерителем. Это измерение базируется на связи силы натяжения спиральной пружины с величиной крутящего момента, фиксируемой движением стрелки на шкале.

Кажущуюся вязкость по Брукфильду вычисляют умножением показаний шкалы на коэффициент, который зависит от скорости вращения и характеристики шпинделя.

Продукты, к которым применим настоящий стандарт, обычно являются неньютоновскими жидкостями и поэтому их вязкость зависит от скорости сдвига, при которой проводится измерение.

Для всех трех типов вискозиметра скорость сдвига в разных точках шпинделя не одинакова. Таким образом, для неньютоновской жидкости полученный результат не является "вязкостью при известной скорости сдвига", вследствие чего ее условно называют кажущейся вязкостью.

2а. ОТБОР ПРОБ

Способ отбора, количество и подготовку пробы к измерению указывают в нормативно-технической документации на конкретную продукцию.

3. АППАРАТУРА

3.1. Вискозиметр Брукфильда типа А, В или С, выбранный в зависимости от природы испытуемого продукта и желаемой точности измерения.

Принцип действия, описание и характеристики этих типов вискозиметров даны в приложении Б.

Каждый вискозиметр состоит из:

корпуса;

семи взаимозаменяемых шпинделей, пронумерованных от 1 до 7 (номер 1 наибольший по размерам), с отметкой, которая указывает уровень погружения шпинделя в жидкость; для всех трех типов вискозиметра применяют один и тот же комплект шпинделей; нельзя использовать шпиндели с признаками коррозии или погнутости;

съемного стремяобразнаго предохранителя шпинделя (только вискозиметр типа А).

Скорости вращения шпинделя, соответствующие различным типам вискозиметра Брукфильда, приведены в табл.1.

Примечание. Могут быть выбраны другие скорости вращения в тех же границах.

Шпиндели подбираются так, чтобы значения вязкости, соответствующие максимальному значению крутящего момента на измерителе, для различных скоростей сдвига соответствовали приведенным в табл.2.

Максимальная вязкость, Па·с*, при номере шпинделя

________________
* 1 Па·с=10 сП.

Регулировка и калибровка этих вискозиметров обычно осуществляются изготовителем приборов.

Рекомендуется время от времени регулировку и калибровку приборов проводить с помощью ньютоновских жидкостей известной вязкости в лабораториях потребителя или в официальных лабораториях по стандартизации.

3.2. Термостатирующая жидкостная баня, предназначенная для поддержания температуры испытуемого продукта с точностью ±0,2 °С.

Рекомендуемыми для испытания температурами являются 23, 25, 40, 55, 70, 85 и 100 °С.

Примечание. Если испытание необходимо провести при более высоких температурах, рекомендуется использовать расширяющийся при нагревании переходник между шпинделем и самим прибором.

3.3. Дополнительная аппаратура

3.3.1. Штатив, который поддерживает вискозиметр и служит для его перемещения по вертикали.

3.3.2. Химический стакан диаметром 90-92 мм и высотой 115-160 мм.

3.3.3. Термометр с ценой деления 0,1 °С для измерения температуры испытуемого продукта.

4. ВЫБОР СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ И ШПИНДЕЛЯ

5. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Вискозиметр устанавливают вместе со съемным стремяобразным предохранителем шпинделя на штативе (приложение Б, п.Б3.3). Химический стакан (п.3.3.2) наполняют испытуемым продуктом, предохраняя от попадания пузырьков воздуха, затем помещают его в термостатирующую жидкостную баню (п.3.2) на время, необходимое для достижения заданной температуры. Если продукт содержит летучее вещество или гигроскопичен, то химический стакан во время подготовительной операции должен быть плотно закрыт.

В химический стакан, находящийся в бане, опускают шпиндель, погружая его в продукт под углом к его поверхности приблизительно 45°. Шпиндель закрепляют на оси аппарата в вертикальном положении.

Вертикальность шпинделя проверяют уровнем с воздушным пузырьком так, чтобы нижний конец шпинделя находился на расстоянии 10 мм от дна стакана и чтобы шпиндель был погружен до отметки на оси. Затем погружают в продукт термометр (п.3.3.3).

Когда температура продукта установится в заданных пределах, включают двигатель с заданной скоростью вращения, принимая во внимание рекомендации изготовителя.

Оставляют прибор включенным и снимают показания измерителя крутящего момента с точностью до 0,25% от максимального значения шкалы в соответствии с рекомендациями изготовителя, когда измеритель будет показывать постоянную величину. Закрывают затвор стрелки и останавливают двигатель для снятия показаний.

Примечания:

1. Если стрелка медленно движется по шкале счетчика крутящего момента, это указывает на то, что продукт тиксотропный или реопексный. В документе с описанием определения вязкости (см. приложение А, п.A1) должно быть указано, надо ли отмечать положение стрелки после определенного периода времени или после того, как это положение становится постоянным. Можно также построить кривую зависимости вязкости от времени вращения шпинделя.

2. Различные жидкости могут иметь различную реологию. Для жидкостей с тиксотропными или реопексными характеристиками время вращения должно быть фиксированным (например 1 мин). Используется только один период, так как показания на измерителе крутящего момента могут зависеть от времени.

Вновь включают двигатель и проводят еще одно измерение.

Измерения проводят до тех пор, пока два последующих значения будут отличаться друг от друга не более чем на 3% (если нет специальной оговорки в приложении А, п.А1). Определяют среднее арифметическое этих двух значений.

После каждого измерения шпиндель извлекают из стакана и тщательно промывают растворителем.

6. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

Рассчитывают кажущуюся вязкость в Паскалях в секунду испытуемого продукта по формуле

где – коэффициент, зависящий от типа аппарата, который для вискозиметра типа А составляет 1, для типа В – 2, для типа С – 8;

– коэффициент, зависящий от выбранного сочетания скорость вращения – шпиндель; для вискозиметров типов А, В, С значения приведены в табл.3;

– среднее двух значений, полученных по шкале.

Коэффициент (шкала от 0 до 100) для каждого сочетания скорость вращения – шпиндель*