Этот прибор (рис. 27) применяют для определения вязкости истинно вязких жидкостей и показателя вязкости при реологических исследованиях коллоидов: эмульсий, суспензий, грубо дисперсных систем и различных структурно-вязких веществ вплоть до веществ кашицеобразной консистенции.

Прибор позволяет измерять вязкость в пределах от 5 до 10⁶ сантипуазов и более, а при определенных условиях даже от 1 сантипуаза до 10⁶. Температуры, допустимые при измерениях, находятся в пределах от —60 до +120°С. Точность измерений для истинно вязких жидкостей достигает ±2%.

Описание прибора и пользование им. К одному концу двуплечего рычага 1, находящегося в равновесии, подвижно подвешен шар 2, соединенный со стержнем. Под действием небольшого груза 3 шар отклоняется от вертикали настолько, что только слегка касается стенки полого цилиндра 4, наполненного испытуемым материалом. Гири 6, помещенные на чашку весов 5, продавливают шар через испытуемое вещество, которое ламинарно протекает по серповидному зазору между шаром и полым цилиндром. Другой конец плеча рычага соединен с измерителем пути 7, работающим почти без инерции. На его шкале отмечается путь 5 шара, длиной 30 мм,, а продолжительность измерения t определяют секундомером. Частное S/t соответствует средней скорости течения исследуемого вещества при переменных, отмеченных на гирях нагрузках ( 10, ..., 200 г/см2), которые
пропорциональны среднему напряжению сдвига τ.

Взяв пять измерительных сосудов различного диаметра и шар с поперечным сечением 2 см2, можно определить вязкостьв пределах От 5 до 4 000 000 сантипуазов.

Подъемная сила, которую испытывает шар в исследуемом веществе, компенсируется установкой подвижного груза 8 на шкале коромысла на величину плотности испытуемого продукта при температуре исследования. Обратное движение шара в исходное положение осуществляют посредством эксцентрика 9, таким образом измерение можно повторить несколько раз. При проведении исследований прибор посредством регулировочных винтов 11 устанавливают по круглому ватерпасу 10.

Измерительные сосуды имеют нормальный шлиф и легко вставляются в гильзы бани 12. Удерживающая пластинка 13 с винтом прочно закрепляет измерительные сосуды.

Прибор темперируют, присоединяя муфтами 3 (рис. 28) и шлангами 4 к термостату.

При измерении вязкости истинно вязких жидкостей пользуются всегда всей шкалой измерителя пути 7 (см. рис. 27).
Каждый из пяти измерительных сосудов имеет условное число (условные числа указываются в паспорте для каждого прибора), на которое перед измерением устанавливают подвижной указатель 14. В этом случае время прохождения стрелки измерителя пути 7 в секундах от 0 до числа, на котором находится стрелка подвижного указателя 14, установленное секундомером, умноженное на десятичный фактор, указанный на измерительном сосуде (0.01; 0,1; 1; 10; 100) и далее на 10 или 100 (в случае применения нагрузки 10 или 100 г/см2), показывает непосредственно вязкость исследуемого вещества в сантипуазах.

Для получения кривой течения структурно-вязкого вещества измеряют отдельные отрезки всего измерительного пути (0,..., 5, 6,..., 11, 12,..., 17, 18,..., 23 и 25,..., 30 мм) при различных нагрузках (10, 20, 40, 80, 160 г/см2). Исследуемое вещество берут для измерения течения только один раз и механически не обработанным, причем исследовать продукт надо по возможности при незначительной продолжительности течения, для чего по табл. 3 подбирают соответствующий измерительный сосуд и шар.

Прибор присоединяют резиновыми трубками и муфтами при закрытых кранах 6 к термостату (рис. 28). В зависимости от предполагаемой вязкости исследуемого продукта подбирают тот или иной измерительный сосуд. Смазывают вазелином верхнюю наружную матовую поверхность сосуда и наполняют узкую часть его исследуемым продуктом. В правое гнездо бани реовискометра помещают один сосуд, а в левое другой (пустой или наполненный исследуемым продуктом с целью последующего его испытангя). Эксцентриком 9 (см. рис. 27) поднимают двуплечий рычаг 1 в верхнее положение. Для сосудов 0,01 и 0,1 берут шар с меткой на стержне, а для сосудов— 1, 10 и 100 —без метки на стержне. Держа стержень шара в руке, надевают на него крышку 16, осторожно опускают шар в правый сосуд, чтобы можно было свободно вставить стержень в гнездо подвижной
штанги 15. Вдвигают стержень в гнездо до круговой отметки, нанесенной на стержне, и закрепляют его винтом 17.

Закрывают сосуды крышками и повертывают пластинку 13 на крышке бани так, чтобы она легла на крышки обоих сосудов, после чего прижимают ее винтом. Подвижной груз 8 устанав­ливают на шкале двуплечего рычага так, что его риска показы­вает на шкале плотность продукта при температуре исследо­вания. Открывают краны 6 (см. рис. 28) и выдерживают про­дукт необходимое время при заданной температуре, которую контролируют по термометру 5.

Пользуясь имеющимся при приборе набором гирь, на чашку весов 5 (см. рис. 27) помещают такой груз, при котором шар будет двигаться не слишком медленно и не слишком быстро. Поворачивают эксцентрик 9 слева направо до упора и по секун­домеру отмечают время прохождения шаром определенного пути, следя за стрелкой измерителя пути 7.

Если определяют вязкость продукта с разрушенной струк­турой, измерение с одним и тем же грузом повторяют 3—4 раза, поднимая и освобождая двуплечий рычаг посредством эксцен­трика, после чего находят среднюю величину скорости погруже­ния шара.

Вязкость исследуемого продукта можно измерять одним из следующих способов, основанных на измерении секундомером времени прохождения шаром в исследуемой жидкости: 1) всего пути, в пределах от 0 до 30 мм; 2) любого отрезка пути в пре­делах от 0 до 30 мм; 3) пути в пределах от 0 мм до величины, которая указана для каждого измерительного сосуда в про­спекте, прилагаемом к прибору (эта величина называется скорректированным участком пути). Для облегчения отсчета времени по секундомеру на эту величину устанавливают по­движной указатель 14, замеряют секундомером время прохож­дения шаром в исследуемой жидкости определенного пути, от­мечаемого стрелкой измерителя пути 7.

Вязкость в сантипуазах т) рассчитывают по следующим фор­мулам:

Для определения пластической вязкости η_пл, например ке­фира с разрушенной структурой, следует предварительно под­готовить пробы для исследования. При этом с поверхности жирного, негомогенизированного продукта осторожно снимают жировой слой и продукт тщательно перемешивают, например шпателем, до однородной консистенции, стараясь не вбить в него пузырьков воздуха.

Затем продукт наливают в измерительный сосуд (для кефира с отметкой 0,1) до уровня широкой его части и в дальнейшем поступают, как указано выше

Вязкость измеряют следующим образом. На чашку весов кладут гирьку с отметкой 10 г/см² и секундомером устанавли­вают время прохождения пути от 0 до той цифры, которая характеризует скорректированный для данного измерительного сосуда путь. На эту цифру предварительно необходимо поста­вить указатель 14. Вязкость измеряют 3—4 раза. Затем поме­щают гирьку с отметкой 20 г/см² и также измеряют скорость движения шара на этом же отрезке пути 3—4 раза. Такие же измерения производят, используя грузы с отметками 30 и 40 г/см². Вычисляют средние показания времени в секундах для каждого груза и обозначают их буквой t. Затем находят значения 1 /t. Полученные данные наносят на систему координат, откладывая на оси ординат величины \/t, а на оси абсцисс — нагрузку в г/см² (рис. 29). Полученные данные наносят точками на этой системе координат. Через точки, лежащие примерно на прямой, проводят прямую линию до пересечения ее с абс­циссой.

Расстояние на оси абсцисс от 0 до точки пересечения с про­веденной прямой линией определяет величину Р₀.

Пластическую вязкость продукта η_пл в сантипуазах опреде­ляют по формуле:

Пример. Пластическую вязкость кефира определяли в измерительном сосуде с фактором 0,1, для которого скорректированный путь равен 28,63 мм. Фактические скорости прохождения шаром пути 28,63 мм приведены в табл. 4

Полученные величины 1/t наносят на систему координат и через намечен­ные точки проводят прямую А Б (рис. 29). Расстояние на оси абсцисс от 0 до точки А определяет предельное напряжение сдвига Ро—4,5 г/см² . Беря максимальную нагрузку Р = 40 г/см2 и подставляя полученные данные в указанную выше формулу, получают