JYX高浓度黏稠物料加压旋转流变仪的研制

　　1　引言

　　高浓度黏稠物料(如原生煤泥、造纸污泥等一类工业副产品或固体废弃物)流变特性的测定在其管道输送系统的优化设计中有重要意义。这种黏稠物料在高压下经管道输送可形成连续浆体,具备流体特性。但其常压下却是一种分散结团物质,若采用一般旋转黏度计对其流变特性进行测试,在测量过程中容易出现被测介质“搅散”和“打滑”的现象。在高浓度黏稠物料输送领域,从优化管道输送系统和提高输送可行性理论论证依据出发,自行研制了一台专门用于诸如原生煤泥、造纸白泥等一类研磨颗粒介质,高压条件下测量流变特性的加压旋转流变仪,测量时将被测介质封闭加压,维持流体形态,达到测量流变特性的目的。

　　从模拟工程输送条件以及满足测量自动化的要求,流变仪应具有以下基本特征:

　　(1)测量对象主要针对高浓度黏稠物料等研磨颗粒类、高黏度介质;

　　(2)通过预置测量压力,可实现最高测量压力30MPa情况下的黏度测量;

　　(3)配有低磨擦密封件的试样承接器;

　　(4)转速范围:3~1 500 r/min;

　　(5)剪切速率:2.01~1 005 s-1;

　　(6)工作温度:室温至50℃;

　　(7)测量精度:0.2 Pa·s;

　　(8)黏度测量误差:测量范围的3%~5%。

　　2　系统结构及工作原理

　　采用同轴圆筒内旋式结构,由于要求实现被测试样的加压流变特性测量,因此与普通的内旋式旋转黏度计相比,它在保持已有的旋转黏度计测量系统基本结构形式的基础上,增加了1个液压系统和1个配备低磨擦密封件的试样承接器(承压容器),图1为系统框图,黏度测量系统如图2所示。它通过交流伺服电机实现剪切速率控制,通过工控机采集和显示数据。

　　2.1　黏度测试组件

　　黏度测试组件的转子(内筒)和定子(外筒)同轴安装于试样承接器内,靠液压系统推动活塞直接作用于容器中的被测试样产生高压,结构如图3所示。试样承接器分为上下两部分,采用螺栓连接,定子固定于上下半个试样承接器结合处,并在结合处作了必要的密封设计。

　　这种结构的主要优点是当加压活塞在承压容器内移动时,其测试部分的外筒底端与转子顶端的距离(相当于内外筒的底距)不会变化,定子和转子上下端面产生的附加力矩也不会变化,因而在端部修正时只需要采集和显示数据。按照DIN53019标准代入一个常值附加高度即可。

　　从保证转子转轴处良好密封性以及最大限度降低密封件的摩擦阻力的角度出发,通过实验比较,转子转轴处动密封形式采用旋转格来圈,其密封环使用低摩擦聚四氟乙烯复合填充材料。由于有很大的力势将转子推向外,所以转子的定位装置采用了一对单向推力轴承抗拒这个力。