流體粘度測量系統的製作方法
2023-07-14 05:56:16 1
流體粘度測量系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種流體粘度測量系統，包括用於放置流體的測量室、用於攪拌流體的攪拌裝置、用於測量流體溫度的測量裝置、用於驅動所述攪拌裝置的驅動裝置及用於收集溫度數據的收集裝置，所述攪拌裝置及測量裝置設置於所述測量室內，所述驅動裝置連接於所述攪拌裝置，所述收集裝置連接於所述測量裝置。本實用新型涉及的流體粘度測量系統，測試結果科學準確、拆裝更換方便、操作簡便。
【專利說明】流體粘度測量系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及高粘度流體領域，特別是涉及流體粘度測量系統。
【背景技術】
[0002]印刷行業廣泛使用的膠油墨，其有效粘度非常高，通常在幾十-幾百Pa.S，採用傳統檢測儀器很難測得其流動時的有效粘度。
[0003]由於膠印油墨等高粘流體在流動過程中的能量耗散最終以熱的形式發散出去，導致高粘流體在旋轉流動中耗散的能量非常大，而且耗散率很快，整個裝置內的溫度升高很快，因此通過測量膠印油墨旋轉流動中溫度的變化，計算其能量耗散進而得出有效粘度，而目前並沒有一種較好的計算其能量耗散進而得出有效粘度的方式。
實用新型內容
[0004]基於此，有必要提供一種測試結果科學準確、拆裝更換方便、操作簡便的流體粘度測量系統。
[0005]一種流體粘度測量系統，包括用於放置流體的測量室、用於攪拌流體的攪拌裝置、用於測量流體溫度的測量裝置、用於驅動所述攪拌裝置的驅動裝置及用於收集溫度數據的收集裝置；
[0006]所述攪拌裝置及測量裝置設置於所述測量室內，所述驅動裝置連接於所述攪拌裝置，所述收集裝置連接於所述測量裝置。
[0007]本實用新型涉及的流體粘度測量系統，檢測裝置操作簡單，尤其最優選地採用高強有機玻璃製作，涉及的攪拌裝置(轉子)的材料為不鏽鋼，該流體粘度測量系統不僅可以很好觀察流體流動時的情況，也可以對試驗過程中的數據進行全程自動採集；攪拌裝置(轉子)最優為中空結構；該測試方法與裝置可以測量各種高粘流體，尤其是粘度非常大的流體，且根據實際需要，可以方便的更換攪拌裝置(轉子)結構，拆裝方便，易於操作。
[0008]在其中一個實施例中，所述測量室為圓柱形，測量效果更佳的準確。
[0009]在其中一個實施例中，所述驅動裝置為電機，還包括用於控制所述電機轉速的變頻器，所述電機通過傳動軸連接於所述攪拌裝置。電機控制攪拌裝置方便，變頻器便於控制電機的速度。
[0010]在其中一個實施例中，所述攪拌裝置為高剪切轉子。使得攪拌的效果更佳。
[0011]在其中一個實施例中，所述高剪切轉子具有兩個以上數量的攪拌棒，各個所述攪拌棒均勻分布，且各個所述攪拌棒之間具有間隔。一方面使得攪拌帶動流體均勻流動，另一方面便於設置測量裝置於攪拌棒之間具有間隔內，如此設計使得測量的數據更佳的準確。
[0012]在其中一個實施例中，所述測量裝置的數量為至少兩個，所述測量裝置均勻分布於所述攪拌棒之間的中心軸線上。測量裝置(溫度傳感器)插入中間，且測量裝置(溫度傳感器)的插入深度由淺變深，流體粘度測量系統的測量室內的溫度變化通過多個傳感器測量，因此測試結果更加科學準確。
[0013]在其中一個實施例中，所述測量裝置為溫度傳感器，所述溫度傳感器的感受端設置於所述測量室內。
[0014]在其中一個實施例中，所述測量室的外壁包裹有保溫層。使得測量時的溫度能夠較大程度上維持，避免散失，使得測量的數據更佳科學和準確。
[0015]在其中一個實施例中，還包括用於分析數據的數據分析器，所述數據分析器連接於所述收集裝置。能在採集測量裝置的數據後直接分析得出相關的曲線(直線)圖，得出溫度與時間的線性關係。
[0016]在其中一個實施例中，還包括支架座，所述測量室、驅動裝置均設置於所述支架座，便於安裝和拆卸，也便於搬運。
[0017]本實用新型涉及的流體粘度測量系統，採用了高粘流體的流體力學特性設計而成，該流體粘度測量系統主要測試膠印油墨流動時的溫度變化及高剪切轉子的剪切力，進而計算膠印油墨(流體)的有效粘度。該流體粘度測量系統的研製將為我國印刷用膠印油墨及高粘石油的物性檢測提供必要的試驗研究手段，在工程實踐中具有重要的意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型實施例流體粘度測量系統示意圖；
[0019]圖2為本實用新型實施例採集曲線線性回歸示意圖。
[0020]附圖標記說明
[0021]10、電機；20、傳動軸；30、機械密封；40、測量室；50、支架座；60、變頻器；70、高剪切轉子；80、溫度傳感器；90、收集裝置；100、數據分析器；110、保溫層。
【具體實施方式】
[0022]為了便於理解本實用新型，下面將參照相關附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的較佳實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內容的理解更加透徹全面。
[0023]需要說明的是，當元件被稱為「固定於」另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是「連接」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。
[0024]除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本實用新型的【技術領域】的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本實用新型。本文所使用的術語「和/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
[0025]一種流體粘度測量系統，參見圖1，包括用於放置流體的圓柱形的測量室40、用於攪拌流體的攪拌裝置、用於測量流體溫度的測量裝置、用於驅動所述攪拌裝置的驅動裝置及用於收集溫度數據的收集裝置90 ;所述測量室40的外壁包裹有保溫層110，保溫層110使得測量室的溫度得以很好的維持，使得測量的結果更加的準確和科學。
[0026]進一步地，還包括用於分析數據的數據分析器100，所述數據分析器100連接於所述收集裝置90，所述數據分析器100為計算機系統，內部設有數據分析軟體。
[0027]所述驅動裝置為電機10，所述電機10通過傳動軸20連接於所述攪拌裝置；還包括用於控制所述電機10轉速的變頻器60，所述變頻器60連接於所述電機10。
[0028]所述攪拌裝置為高剪切轉子70，所述攪拌裝置及測量裝置設置於所述測量室40內，所述傳動軸20貫穿所述測量室40，外側的電機10通過傳動軸20帶動測量室40內的攪拌裝置轉動，所述傳動軸20與測量室40之間具有機械密封30，所述驅動裝置連接於所述攪拌裝置，所述收集裝置90連接於所述測量裝置；所述高剪切轉子70具有兩個以上數量的攪拌棒，各個所述攪拌棒均勻分布，且各個所述攪拌棒之間具有間隔。
[0029]所述測量裝置為溫度傳感器80，所述測量裝置的數量為三個，所述測量裝置均勻分布於所述攪拌棒之間的中心軸線上；所述溫度傳感器80的感受端設置於所述測量室40各個所述攪拌棒之間的間隔內。
[0030]進一步地，本實用新型涉及的流體粘度測量系統還包括支架座50，所述測量室40、驅動裝置均設置於所述支架座50。
[0031]本實用新型涉及的流體粘度測量系統的目的在於對流體如膠印油墨的粘度進行檢測，檢測的原理及方法如下:
[0032]單位時間單位體積油墨的能量耗散密度ε d的計算式為:
[0033]Ed = CP (AT/At) (I)
[0034]式中:ε d—能量耗散密度(J/m3)
[0035]C一油墨比熱(J/ (kg.°C ))；
[0036]P—油墨密度(kg/m3)；
[0037]Λ T—溫度變化(°C)。
[0038]此外，高粘流體流動時的有效粘度值可以通過流體的能量耗散密度來計算:
2
T
[0039]Sd =(2)
U /
[0040]式中:τ 一油墨受的平均剪切應力(Pa)，計算方法如下
2000Λ,,
[0041]τ = ^-—7(3)
omLD
[0042]式中:L一轉子浸沒於高粘流體中的深度(m)；
[0043]Dm—轉子剪切區域的幾何平均直徑(m)；
[0044]Nd—軸功率(kw)；
[0045]ω一轉子角速度(弧度/秒)。
[0046]因此我們只要知道τ和^值，即可計算出膠印油墨等高粘流體湍流時的有效粘度值，該值在實際應用中有著重要的物理意義。
[0047]對於膠印油墨，經過實驗驗證，轉子轉速在3200/min下，油墨完全流動，實驗在常溫、常壓下進行，包括如下的步驟:
[0048]首先把質量為100g的膠印油墨裝入測量室40，測量室40採用有機玻璃製成，圓柱形，內徑為150mm,長度為100mm。攪拌裝置(高剪切轉子70)用不鏽鋼製成,外徑70mm,主體是均勻分布的三個攪拌棒，攪拌棒寬15mm，長80mm。實驗前設置好測量裝置(溫度傳感器80)的工作參數，啟動收集裝置90及數據分析器100進行數據採集，使其進入待測狀態。
[0049]高剪切轉子70與電機10直接連接，電機10由變頻器60控制，啟動電機10，使其轉速從低到高逐漸增加，透過有機玻璃觀察高粘流體(膠印油墨)在高剪切轉子70的轉動帶動下的流動狀態，當轉子轉速在3200/min時，此時剪切應力通過軸功率計算為2600Pa，能量耗散密度的計算為330(kw/m3)，因此計算出膠印油墨的有效粘度為20.5Pa.s，裝置內溫度的變化由收集裝置90自動記錄，參見圖2所示。數據分析器100對收集裝置90的數據進行分析，Λ T/ Λ t由圖2的數據計算得出，即對採集曲線進行線性回歸，Λ T/ Δ t為回歸直線的斜率。
[0050]本實用新型涉及的流體粘度測量系統，採用了高粘流體的流體力學特性設計而成，該流體粘度測量系統主要測試膠印油墨流動時的溫度變化及高剪切轉子的剪切力，進而計算膠印油墨(流體)的有效粘度。該流體粘度測量系統的研製將為我國印刷用膠印油墨及高粘石油的物性檢測提供必要的試驗研究手段，在工程實踐中具有重要的意義。
[0051]本實用新型涉及的流體粘度測量系統，檢測裝置操作簡單，尤其最優選地採用高強有機玻璃製作，涉及的攪拌裝置(轉子)的材料為不鏽鋼，該流體粘度測量系統不僅可以很好觀察流體流動時的情況，也可以對試驗過程中的數據進行全程自動採集；攪拌裝置(轉子)最優為中空結構，測量裝置(溫度傳感器)插入中間，且測量裝置(溫度傳感器)的插入深度由淺變深，流體粘度測量系統的測量室內的溫度變化通過多個傳感器測量，因此測試結果更加科學準確；該測試方法與裝置可以測量各種高粘流體，尤其是粘度非常大的流體，且根據實際需要，可以方便的更換攪拌裝置(轉子)結構，拆裝方便，易於操作。
[0052]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種流體粘度測量系統，其特徵在於，包括用於放置流體的測量室、用於攪拌流體的攪拌裝置、用於測量流體溫度的測量裝置、用於驅動所述攪拌裝置的驅動裝置及用於收集溫度數據的收集裝置； 所述攪拌裝置及測量裝置設置於所述測量室內，所述驅動裝置連接於所述攪拌裝置，所述收集裝置連接於所述測量裝置。
2.根據權利要求1所述的流體粘度測量系統，其特徵在於，所述測量室為圓柱形。
3.根據權利要求1所述的流體粘度測量系統，其特徵在於，所述驅動裝置為電機，還包括用於控制所述電機轉速的變頻器，所述電機通過傳動軸連接於所述攪拌裝置。
4.根據權利要求1-3任意一項所述的流體粘度測量系統，其特徵在於，所述攪拌裝置為高剪切轉子。
5.根據權利要求4所述的流體粘度測量系統，其特徵在於，所述高剪切轉子具有兩個以上數量的攪拌棒，各個所述攪拌棒均勻分布，且各個所述攪拌棒之間具有間隔。
6.根據權利要求5所述的流體粘度測量系統，其特徵在於，所述測量裝置的數量為至少兩個，所述測量裝置均勻分布於所述攪拌棒之間的中心軸線上。
7.根據權利要求1-3任意一項所述的流體粘度測量系統，其特徵在於，所述測量裝置為溫度傳感器，所述溫度傳感器的感受端設置於所述測量室內。
8.根據權利要求1-3任意一項所述的流體粘度測量系統，其特徵在於，所述測量室的外壁包裹有保溫層。
9.根據權利要求1-3任意一項所述的流體粘度測量系統，其特徵在於，還包括用於分析數據的數據分析器，所述數據分析器連接於所述收集裝置。
10.根據權利要求1-3任意一項所述的流體粘度測量系統，其特徵在於，還包括支架座，所述測量室、驅動裝置均設置於所述支架座。
【文檔編號】G01N11/14GK204027970SQ201420485394
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月26日 優先權日:2014年8月26日
【發明者】鄭燦煒 申請人:廣州市冠譽鋁箔包裝材料有限公司