一種磁性液體表觀粘度測試儀的製作方法

2023-07-18 08:15:46

專利名稱：一種磁性液體表觀粘度測試儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種磁性液體表觀粘度測試儀，尤其適用於在磁場中對磁性液體的表觀粘度進行測試。
背景技術：
磁性液體(磁流體)的表觀粘度是指在外磁場中磁性液體所表現出來的粘度。對於表觀粘度的測試，國外Mctague等最先用毛細管粘度計研究甲苯基鈷磁流體在外加磁場下的粘度，但毛細管粘度計只適用於濃度較稀磁流體粘度的測定，當濃度較高或外加磁場很強時，磁場力的作用會超過重力作用的影響，使磁流體流動發生困難。因此，使用毛細管粘度計測量磁流體粘度僅具有理論意義而不具有實際價值；Deysakar等用一個具有非磁性軸的數字Brook-field粘度計及一個永久磁鐵研究了外加磁場對磁流體粘度的影響。在實驗過程中，磁鐵置於樣品室旁邊，通過調節磁鐵與樣品室之間的距離來改變外加磁場的影響。顯然，其結果只能是定性的；日本的神山新一與北京航空航天大學的王之珊採用改進的同心圓筒形迴轉粘度計研究了磁流體粘度在磁場中的變化規律。外加磁場由電磁鐵提供，粘度計置於電磁鐵的兩極之間，用轉子有效作用範圍內高度方向及圓周方向的磁場分布的平均值作為磁場強度。其優點是可以控制多個參數的變化，不足之處則是電磁線圈體積過於龐大，而且為了克服電磁線圈發熱的影響，需要循環水系統進行冷卻，體積龐大，因此系統複雜。與國外相比，國內的研究則起步較晚，研究實力也相對較弱，目前國內尚無專門的磁流體粘度測試儀器。北京理工大學的楊華等人率先進行了此方面的嘗試，他們利用自行研製的旋轉式粘度計研究了外加磁場作用下磁流體粘度的變化規律，磁場由電磁鐵產生，但由於屏蔽不良，電磁場對儀器中的測試元件產生影響，以致測試結果明顯失真。為了推動國內磁流體的研究與應用，研製專門的磁流體粘度測試儀器具有十分重要意義。

發明內容
本實用新型的目的是提供一種結構簡單、操作方便、測試效果好的磁性液體表觀粘度測試儀。
本實用新型一種磁性液體表觀粘度測試儀，它由一個內設有可調永磁鐵定子的支撐架和一個設在該支撐架上、並插入可調永磁鐵定子中轉動的旋轉軸、溫度測量裝置和非接觸式測速儀構成，所述插入可調永磁鐵定子中轉動的旋轉軸段上設有高導磁套，高導磁套與可調永磁鐵定子之間留有放置待測液體的間隙，並設有連通間隙的注液孔；可調永磁鐵定子上設有多個與溫度測量裝置相連的熱電偶；旋轉軸的上方連接有由調節電路調節控制的恆力矩電機。
本實用新型一種磁性液體表觀粘度測試儀，所述的可調永久磁鐵定子由鑲嵌環、設在鑲嵌環兩端的上極靴和下極靴組成，鑲嵌環的圓環上間隔設有多個放置柱形永磁體的鑲嵌孔，鑲嵌環外圓壁上開有多個與熱電偶個數相同的徑向盲孔，各盲孔由淺到深直至貼近內孔，成梯度螺旋分布，熱電偶的探頭置於鑲嵌環的盲孔中，設在鑲嵌環上的熱電偶至少為3個。所述的支撐架由底座和外罩組成，底座內設有支撐套，支撐套上設有支撐板，外罩卡套在底座上，外罩內設有固定旋轉軸的軸承；所述的溫度測量裝置由冰筒、放大電路、設在冰筒上的毫伏表組成。
本實用新型一種磁性液體表觀粘度測試儀，最適用於在磁場中對磁性液體的表觀粘度進行測試，採用一個可調永磁鐵定子和一個帶有高導磁套的旋轉軸，配與溫度測量裝置和非接觸式測速儀，設置高導磁套與可調永磁鐵定子之間留有放置待測磁性液體的間隙，溫度測量裝置與可調永磁鐵定子上設有多個熱電偶相連，通過旋轉軸在可調永磁鐵定子中的轉動，用直流恆力矩電機轉速的變化測量測試扭矩；用鑲嵌式永磁體控制測試時的外加磁場，待測磁性液體運動部位的磁場方向垂直於流動剪切面，實現磁性流體在不同磁場下表觀粘度的測試，簡單易行且十分準確，相對誤差可控制在1％以內，其結構簡單，測試效果好，在該技術領域內具有廣泛的實用性。


圖1是本實用新型磁性液體表觀粘度測試儀結構圖。
圖2是圖1中可調永磁鐵局部放大結構圖。
圖3是本實用新型熱電偶分布圖。
圖中1-恆力矩電機，2-非接觸式測速儀，3-毫伏表，4-放大電路，5-冰筒，6-熱電偶，7-熱電偶，8-熱電偶，9-外罩，10-待測磁性液體，11-高導磁套，12-可調永久磁鐵定子，13-支撐套，14-底座，15-支撐板，16-旋轉軸，17-軸承，18-聯軸節，19-調節電路，20-注液孔，12-1-上極靴，12-2-鑲嵌環，12-3-永磁體，12-4-下極靴。
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型的一個實施例作進一步的描述本實用新型一種磁性液體表觀粘度測試儀，它主要由可調永磁鐵定子12、旋轉軸16、支撐架、恆力矩電機1、非接觸式測速儀2、溫度測量裝置組成，可調永久磁鐵定子12由鑲嵌環12-2、設在鑲嵌環12-2兩端的上極靴12-1和下極靴12-4組成，鑲嵌環12-2的圓環上間隔設有多個放置柱形永磁體12-3鑲嵌孔，鑲嵌孔內的永磁體12-3的塊數至少放置一塊，根據測試需要可任意放置多塊。可調永磁鐵定子12設在支撐架內，支撐架由底座14和外罩9組成，底座14內設有支撐套13，支撐套13固定可調永磁鐵定子12位置，支撐套13上設有支撐板15，外罩9卡套在底座14上，外罩9內設有固定旋轉軸16的軸承17。旋轉軸16下部插入可調永磁鐵定子12中，插入可調永磁鐵定子12中轉動的旋轉軸16段上設有高導磁套11，高導磁套11與可調永磁鐵定子12之間留有放置待測磁性液體的間隙10，間隙為0.1～1.5mm。可調永磁鐵定子12上設有3個與溫度測量裝置相連的熱電偶，並設有連通間隙10的注液孔20，3個熱電偶6、7、8設在可調永磁鐵定子12中的鑲嵌環12-2上，鑲嵌環12-2外圓壁上開有與熱電偶個數相同的3個徑向盲孔，3個盲孔由淺到深直至貼近內孔，成梯度螺旋分布，3個熱電偶的探頭置於鑲嵌環12-2的盲孔中，3個熱電偶6、7、8連接由冰筒5、放大電路4、設在冰筒5上的毫伏表3組成的溫度測量裝置。旋轉軸16通過聯軸節18與恆力矩電機1連接為一體，恆力矩電機1由調節電路19調節控制。
工作時將支撐套13固定，通過注液孔20將待測磁流體注入間隙10內，通過恆力矩電機1驅動旋轉軸16旋轉，固定在旋轉軸16上的高導磁套11隨之旋轉帶動待測磁流體作旋轉剪切運動，磁流體作用在其表面的切應力將形成剪切阻力矩，其大小和粘度有關，通過非接觸式測速儀測量力矩就可以確定該液體的粘度。
權利要求1.一種磁性液體表觀粘度測試儀，其特徵在於它由一個內設有可調永磁鐵定子(12)的支撐架和一個設在該支撐架上、並插入可調永磁鐵定子(12)中轉動的旋轉軸(16)、溫度測量裝置和非接觸式測速儀構成，所述插入可調永磁鐵定子(12)中轉動的旋轉軸(16)段上設有高導磁套(11)，高導磁套(11)與可調永磁鐵定子(12)之間留有放置待測液體的間隙(10)；可調永磁鐵定子(12)上設有多個與溫度測量裝置相連的熱電偶(6)，並設有連通間隙(10)的注液孔(20)；旋轉軸(16)的上方連接有由調節電路(19)調節控制的恆力矩電機(1)。
2.根據權利要求1所述的一種磁性液體表觀粘度測試儀，其特徵在於所述的可調永久磁鐵定子(12)由鑲嵌環(12-2)、設在鑲嵌環(12-2)兩端的上極靴(12-1)和下極靴(12-4)組成，鑲嵌環(12-2)的圓環上間隔設有多個放置柱形永磁體(12-3)的鑲嵌孔。
3.根據權利要求1或2所述的一種磁性液體表觀粘度測試儀，其特徵在於所述鑲嵌環(12-2)外圓壁上開有多個與熱電偶(6)個數相同的徑向盲孔，各盲孔由淺到深直至貼近內孔，成梯度螺旋分布，熱電偶(6)的探頭置於鑲嵌環(12-2)的盲孔中。
4.根據權利要求3所述的一種磁性液體表觀粘度測試儀，其特徵在於所述設在鑲嵌環(12-2)上的熱電偶(6)至少為3個。
5.根據權利要求1所述的一種磁性液體表觀粘度測試儀，其特徵在於所述的支撐架由底座(14)和外罩(9)組成，底座(14)內設有支撐套(13)，支撐套(13)上設有支撐板(15)，外罩(9)卡套在底座(14)上，外罩(9)內設有固定旋轉軸(16)的軸承(17)。
6.根據權利要求1所述的一種磁性液體表觀粘度測試儀，其特徵在於所述的溫度測量裝置由冰筒(5)、放大電路(4)、設在冰筒(5)上的毫伏表(3)組成。
專利摘要本實用新型一種磁性液體表觀粘度測試儀，最適用於在磁場中對磁性液體的表觀粘度進行測試，它由一個內設有可調永磁鐵定子的支撐架和一個設在該支撐架上、並插入可調永磁鐵定子中轉動的旋轉軸、插入可調永磁鐵定子中轉動的旋轉軸段上設有高導磁套，高導磁套與可調永磁鐵定子之間留有放置待測液體的間隙；可調永磁鐵定子上設有多個與溫度測量裝置相連的熱電偶，旋轉軸上設有直流恆力矩電機，可實現磁性流體在不同磁場下表觀粘度的測試，簡單易行且十分準確，相對誤差可控制在1％以內，其結構簡單，測試效果好，造價低廉，具有廣泛的實用性。
文檔編號G01N11/10GK2802498SQ20052007356
公開日2006年8月2日 申請日期2005年7月11日 優先權日2005年7月11日
發明者楊志伊, 江松, 葉榮昌, 馬立田, 程玉生, 劉書進, 劉同岡, 王坤東, 鮑久聖 申請人:中國礦業大學