История ротационного вискозиметра

Цифровой ротационный вискозиметр используется для измерения вязкости жидкостей и широко применяется для определения вязкости различных жидкостей, таких как смазки, краски, пластмассы, пищевые продукты, лекарства, косметика, клеи и так далее.

С развитием науки и совершенствованием промышленного производства измерение вязкости веществ приобрело большое значение и может использоваться для определения вязкости и реологических свойств полимерных жидкостей. Поскольку большинство полимеров перерабатываются и формируются в условиях вязкого течения, для определения вязкости полимеров крайне важны установленные правила поведения в процессе их производства.

Существующие вискозиметры в основном бывают нескольких типов: барабанного, конусно-пластинчатого и параллельно-пластинчатого.

История ротационного вискозиметра

Разработанный американской семьей метод измерения вязкости методом вращения использует уникальную взаимосвязь между сдвигом и сопротивлением между ротором и жидкостью для создания нового способа измерения вязкости. Семья Брукфилд разработала первый в мире прибор для измерения динамической вязкости под названием своего семейства – прибор для измерения вязкости методом вращения. Бринелль – это также аббревиатура фамилии Брукфилд.

Начиная с первых моделей циферблатных щупов, после 75 лет трансформаций и модернизаций их характеристики постоянно улучшались. Впоследствии, постепенно появились модели DV-I, DV-II и DV-III, которые обеспечили значительный прогресс в измерении вязкости. Это позволило измерять вязкость не только как простую величину, но и как другие свойства жидкости, такие как тиксотропия.

Позже роторный вискозиметр вышел на китайский рынок и сыграл важную роль в развитии полимерной промышленности моей страны.

Вискозиметр

Барабанный вискозиметр

Как следует из названия, снаружи находится цилиндр с плоским дном и цилиндром в центре оси. Между цилиндром и щелью расположены две щели, образованные взаимно параллельными поверхностями, в которых находится полимерная жидкость. Бесступенчатый регулятор скорости приводит цилиндр во вращение. Цилиндр подвешен на измерительном устройстве и соединен с ним пружиной. При вращении цилиндра полимерная жидкость в щели течет за счет сдвигового действия, поскольку существует жидкость, приводящая цилиндр во вращение, до тех пор, пока крутящий момент цилиндра и сила пружины не остановят вращение, после чего цилиндр поворачивается на определенный угол θ. В состоянии равновесия сдвиговое действие жидкости также достигает стабильного состояния, и тогда крутящий момент на цилиндре и скорость вращения цилиндра могут быть использованы для расчета суммы различных положений в кольцевом шве.

Вискозиметр позвоночной пластины

Позвоночная пластина состоит из верхней и нижней частей круглой пластины, центр которой находится на одной оси, вершина конуса стремится соприкоснуться с исходной пластиной, конус и круглая пластина являются вращающимися частями, и их вращение отличается от вращения цилиндрического вискозиметра тем, что расплав полимера находится в щели, образованной конусом и круглой пластиной под углом θ. Вращение круглой пластины приводит к вращению конуса за счет жидкости. В условиях равновесия сдвига конус прекращает вращение после поворота на определенный угол.

Вискозиметр с падающим шариком

Метод падающего шарика также является методом измерения вязкости полимеров, но он редко используется для измерения вязкости расплава. Его ограничение заключается в том, что сложно получить основные данные, такие как сумма. Во время движения шарика значения Υ в каждой части жидкости неравномерны, и обработка данных также затруднена. Поэтому сложно провести всесторонний анализ, который применим только к максимальной скорости сдвига вблизи шарика, которую можно оценить как 3v/2R (v — скорость падения шарика, R — радиус шарика). Скорость сдвига в биологических жидкостях во время измерения обычно ниже 0,01 в секунду, и расплавы полимеров, как правило, считаются жидкостями при таких скоростях.