比粘式細管粘度計的製作方法
2023-06-07 06:46:36
專利名稱：比粘式細管粘度計的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於比粘式細管粘度計的設計。
細管式粘度計依據的原理是泊松(poiseuile)粘度定律P=8Lr4Q--------------------(1)]]>式(1)中，L和r分別是所用細管的長度和內半徑，Q和η分別是流經該細管的液體的體積流速和粘度，P是流經該細管的液體的壓力降。早期的細管粘度計多採用固定P而測量Q的方法用(1)計算η。隨著傳感器技術的進步，使直接測量P比測量Q更為方便快捷而出現了許多以測量壓力降為基礎的粘度計設計，例如US3808877和US4463598的多管路設計以及Abbott等人兩管路串聯式設計就是其代表。Abbott設計的細管式粘度計是把兩條測量用的細管藉助樣品液引入器串聯，每條測量管的兩端藉助三通與差壓傳感器的兩個壓力腔用管道並聯，兩個差壓傳感器的輸出電訊號經兩個放大器分別放大後同時輸入到一個對數放大器上使兩個輸出訊號相關聯。在粘度計校準時用泵驅動一種液體通過兩條測量管，當對數放大器的輸出訊號穩定後調節放大器的放大倍數使對數放大器的輸出訊號為零完成校準。在測量時借樣品液引入器改變一條管路中流動的液體種類而不改變體積流速，在對數放大器上輸出的數值是流經兩條測量管的兩種液體的粘度比的函數值，從這個函數值可用Abbott給出的公式計算出粘度比。這種粘度計跟以前的粘度計比有許多優點，最突出的優點是高靈敏度，對泵壓波動和溫度波動的影響很小，使用方便。
本實用新型的目的是提供一種比粘式細管粘度計。跟Abbott的粘度計相同之處都是採用兩條測量管串聯方式，不同之處是所用的傳感器是單腔壓力傳感器，每個傳感器的壓力腔僅用一個三通跟測量管的進液端相連接，兩個壓力傳感器的連接管路之間接入一個換向閥。在校準時藉助該換向閥把兩個壓力傳感器並聯到一條測量管的進液端，而在測量時則分別聯到兩條測量管的進液端。
本實用新型的實施方案結合附
圖1描述如下附圖1是比粘式細管粘度計的示意圖。
圖1中，0廢液槽，1和2細管，3樣品液引入器，4換向閥，5和6壓力傳感器，7放氣閥，8電子放大器，9除法器，10平衡器，11輸液泵，12貯液槽。
樣品液引入器3的出液口接三通並分別跟細管1和壓力傳感器5相連接，3的進液口與細管2連接，2的另一端接三通並分別與平衡器10和換向閥4的一個切換口相連接，4的固定口接壓力傳感器6,4的另一切換口接三通與壓力傳感器5的管道連接，傳感器5和6的電訊號用電線分別輸入到兩個電子放大器8上，在傳感器5、6接出放氣閥7，經放大器的電訊號同時輸入到除法器9上，平衡器10的另一端與輸液泵11的出液口連接，輸液泵11的進液管插入到貯液槽12的液體內。
結合附圖1，該粘度計的原理導出如下P2=8L2r24Q2+8L1r14Q1-------------------(2)]]>P1=8L1r14Q1--------------(3)]]>(2)和(3)式中P2和P1分別為壓力傳感器6和5上的壓力降，L2和L1分別為細管2和1的長度，r2和r1分別為2和1的內半徑，Q為流經管路的流速，η2和η1分別為流經2和1的液體的粘度。傳感器的電訊號與壓力成正比，即v2=K4P2(4)v1=K5P1(5)這裡v2和v1分別為傳感器6和5在壓力分別為P2和P1時的電訊號，K4和K5是傳感器6和5的壓力係數，為適應除法器的輸入要求，一般需要把v2和v1進行放大(或轉換)，設放大(或轉換)值分別為G2和G1，則有V2=G2v2=G2K4(8L2r14Q2+8L1r14Q1)------(6)]]>V1=G1v1=G1K58L1r14Q1-----------(7)]]>(6)除以(7)得V2/V1=G2K4G1K5(L2L1r14r2421+1)---------(8)]]>在(8)中含有兩個常數即G2K4/G1K4和 可分別叫做儀器的電器常數和管路常數。如何方便地確定這兩個常數就是關鍵。在本粘度計中這一問題是通過一個換向閥4解決的。在傳感器6和5之間接入這一換向閥，在通常測定條件下換向閥的切換位置如圖所示，6隻與2的入口處相連。在校準時，該閥切換到與1的進口處相連，並且與5並聯，這時除法器的輸出訊號就是電器常數，因為這時僅有一條細管，即在(8)中L2=O，所以括號中的值等於1。這一校準電器常數的方法是很快也很方便的，因為它與溫度是否平衡，液體是否有組成的變化，壓力是否穩定都無關，與管路的幾何常數和性質也都無關，所以速度很快，只是切換閥所需的時間。記下這一電器常數且記為K，然後把4切換到正常位置，使2和1中流動的為同一液體時，從除法器輸出的值被K除減1就是管路常數，且記為C。這樣通過切換閥4，就可在一次泵驅動液達到校正兩個常數的目的，迅速而方便，在完成校準過程中不影響管路中液體的流動。這樣公式(8)可寫為(9)。
V2/V1=K(Cη2/η1+1) (9)結合附圖1，該粘度計的校準過程是，啟動泵11，開啟5上的放氣閥，當從該放氣閥流出的液體無氣泡時，把4切換到校準位置，使傳感器5和6並聯，從該放氣閥又有液體流出，當流出液無氣泡時關閉該放氣閥並開啟6上的放氣閥，當從該放氣閥流出的液體無氣泡時關閉該放氣閥。從除法器9上輸出的值就是電器常數K。然後把4切換到測量位置，從9上的輸出值被K除並減去1就是管路常數C。
在測量時，停泵，把樣品引入器切換到進樣位置，用注射器把樣品液注入到貯液環中，然後把3切換到正常位置，開啟泵11，驅動液就從貯液槽12經泵11和平衡器10和細管2進入樣品引入器的貯液環，同時把該環內的樣品液頂入細管1，流入廢液槽0，當除法器的輸出值穩定後，該值被K除減1所得的差再被C除所得的商就是驅動液的粘度η2和樣品液粘度η1的比η2/η1。
本實用新型除具有Abbott發明的粘度計的全部優點外，還有如下優點1．採用單腔的壓力傳感器，每個傳感器的壓力腔跟測量管路連接只有一個連接點，比用差壓傳感器的連接點少了一半，連接點對測量管中液體流動所產生的幹擾也就減少了一半。
2．採用單腔壓力傳感器，每個傳感器上只需一個放氣閥，而採用差壓傳感器，每個傳感器上必須有兩個放氣閥。這除了使用更方便外，也可減少壓力腔內排氣不完全而影響測量達到水衡延長時間的機率。
3．同樣精度的壓力傳感器比差壓傳感器便宜許多，可使儀器的成本降低。
4．在兩個壓力傳感器之間接入換向閥，使原來兩個獨立的傳感器可以相互關聯，導出了粘度測量的新原理。根據此原理對儀器進行校準，快速、準確而方便。
5．採用換向閥這一獨特的連接結構，使粘度計的自疹斷變得十分容易。
權利要求1．一種比粘式細管粘度計，其特徵在於樣品液引入器3的出液口接三通並分別跟細管1和壓力傳感器5相連接，3的進液口與細管2連接，2的另一端接三通並分別與平衡器10和換向閥4的一個切換口相連接，4的固定口接壓力傳感器6,4的另一切換口接三通與壓力傳感器5的管道連接，傳感器5和6的電訊號用電線分別輸入到兩個電子放大器8上，在傳感器5、6接出放氣閥7，經放大器的電訊號同時輸入到除法器9上，平衡器10的另一端與輸液泵11的出液口連接，輸液泵11的進液管插入到貯液槽12的液體內。
專利摘要本實用新型屬於比粘式細管粘度計的設計。跟Abbott的粘度計相同之處都是採用兩條測量管串聯方式,不同之處是所用的傳感器是單腔壓力傳感器,每個傳感器的壓力腔僅用一個三通跟測量管的進液端相連接,兩個壓力傳感器的連接管路之間接入一個換向閥。在校準時藉助該換向閥把兩個壓力傳感器並聯到一條測量管的進液端,而在測量時則分別聯到兩條測量管的進液端。
文檔編號G01N11/08GK2456155SQ0026776
公開日2001年10月24日 申請日期2000年12月27日 優先權日2000年12月27日
發明者張兆膜 申請人:中國科學院長春應用化學研究所