磁性液體磁化粘度測試方法與裝置與流程

2023-12-02 23:16:31 3

本發明涉及磁性液體及磁流變體粘度的測試方法與裝置，尤其是在磁場磁化作用下的磁性液體或磁流變體材料的磁化粘度測試方法與裝置。

背景技術：
磁性液體及磁流變體材料是由磁性粒子通過表面活性劑穩定分散於某種載液中而生成的具有磁性的固液二相功能材料，其整體形態、微觀結構和粘度等特性受外加磁場的約束和控制，在密封、阻尼減振、電磁濾通、高品質音響、傳感、制動等多方面具有非常廣泛的應用前景。磁性液體和磁流變體在磁場中和不同溫度下的粘度特性研究尤其重要，是其應用研究的基礎。當外加磁場低於某臨界值時，磁性液體或磁流變體中磁性粒子的布朗熱運動佔主導地位，不易發生鏈狀序化，整體材料的粘度特性與普通流體相同；但是在外加強磁場作用下，磁性液體及磁流變體材料表現出極強的磁化增粘特性，而且這種磁化增粘特性與磁化時間有關。磁化增粘特性對於阻尼減振、制動等功用是有益的，但是對於密封和高品質音響等功用是有害的。因此需要測定其不同溫度下的粘度隨外加磁場強度和時間的變化曲線，以確定不同磁性液體或磁流變體材料的工作磁場，並為密封及阻尼減振等器件的優化設計提供依據。普通的流體粘度測試方法不適於磁性液體及磁流變體材料的磁化粘度的測試。一方面在現有粘度測試設備上，無法方便對其施加強磁場，即使是施加了外磁場，一些靠重力作用的粘度計也無法使用，因為磁力會大於重力的作用。另一方面普通方法每次需要的液體樣品數量較大。中國專利申請公開號為CN1737531A和CN2802498Y給出的磁性液體表觀粘度的測試方法採用磁性液體密封相近的聚磁結構，通過增加或減少聚磁結構中永磁體塊的數量來控制外加約束磁場的強度，這樣作一方面每次更換永磁塊不方便，另一方面約束磁場的變化是不連續的，無法準確測定臨界工作磁場，同時該專利也未給出工作磁場強度的測定方法。中國專利CN2099316U中給出的測定方法是在傳統運動粘度測試方法的一種改進，雖然採用電磁取代了永磁，實現了外加磁場的連續變化，但是很難在較長時間內達到並維持較高的磁場強度，而且每次測試時需要大量的液體樣品和耗費較多的電能，特別是電磁線圈在工作時會產生大量的熱，難以控制被測樣品的溫度，尤其是較難實現低溫磁化粘度特性的測定。還有，中國專利申請號為ZL201010290643.6提供一種採用永磁體作磁源、約束磁場連續可調的磁性液體和磁流變體的磁化粘度測試方法與裝置，主要由導磁定環、導磁動環、永磁環和極靴環以及恆定間隙和可調間隙構成充磁迴路，導磁動環和導磁定環通過上下連續位移來調整可調間隙的大小，使之成為可調磁阻，從而調整磁迴路的磁通量，進而調整恆定間隙內施加在磁性液體或磁流變體材料樣品上的磁場強度；實現了磁性液體外加磁場的連續可調，測試裝置對材料樣品的用量小，且不會對樣品溫度產生影響，使用方便，功耗小。但是採用該設計只有一個充磁迴路，只能對磁性液體樣品施加強磁場，無法使磁迴路上的磁通或者施加於恆定間隙內的磁場強度降低到一個相對較弱的水平；恆定間隙的迴轉半徑過小，但轉子慣性過大，沒有充分利用結構空間；而且可調間隙調節時，雖然恆定間隙不變，但是其間隙面是相對錯動的，這樣會造成磁性液體在間隙面上的託動現象。

技術實現要素：
本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種採用永磁體作磁源、約束磁場由弱至強連續可調的磁性液體磁化粘度測試方法，其弱磁場可調節至趨近於零的水平，且對磁性液體形成剪切作用的轉子慣性小，迴轉半徑大，調節方便，尤其適合於低溫、弱磁場條件下磁性液體的粘溫曲線及磁粘曲線的測量。本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種磁性液體磁化粘度測試裝置，採用永磁體作磁源、設計有充磁迴路和漏磁迴路，可約束磁場由弱至強連續可調，其弱磁場可調節至趨近於零的水平，且對磁性液體形成剪切作用的轉子慣性小，迴轉半徑大，調節方便，尤其適合於低溫、弱磁場條件下磁性液體的粘溫曲線及磁粘曲線的測量。本發明解決上述第一個技術問題所採用的技術方案為：一種磁性液體磁化粘度測試方法，其特徵在於包括以下步驟：1)設定磁性液體磁化粘度測試裝置的軸向恆定間隙為δ，軸向恆定間隙中心半徑為R，軸向恆定間隙的圓柱面高度為h；2)在磁性液體磁化粘度測試裝置的軸向恆定間隙內通過管路注入磁性液體材料樣品；3)通過永磁環及其上、下極靴環相對轉軸作上下連續移動來調整上極靴環與導磁轉子之間的第一徑向可調間隙以及上極靴環與內導磁定子之間的第二徑向可調間隙，進而調整磁迴路的磁通量φ，進而調整軸向恆定間隙內施加在磁性液體材料上的磁場強度，當上極靴環上移到靠近導...