自動表觀粘度快測儀的製作方法
2023-10-29 19:46:47 2
專利名稱：自動表觀粘度快測儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自動測量非牛頓流體的表觀粘度的測量裝置。
發明專利「表觀粘度快測裝置及其測量方法」(專利號88100777.3)是一種自動測量非牛頓流體的表觀粘度的裝置，該裝置包括本體部份(含豎直管、三通、毛細管、U形管)、壓力檢測部份(含壓力傳感器、放大器、A/D轉換電路)、控制部份(含單板機、電磁閥、電泵、液位傳感器)、及溫控部份(含溫度傳感器、電加熱器、溫控器)，其測量方法包括將樣品注入豎直管、使豎直管內的樣品在毛細管內流動，檢測毛細管兩端的壓力差、對壓力差信號採樣和A/D轉換、計算表觀粘度。該裝置的主要特徵在於本體部份由長度為300mm，內徑為2mm和3mm之一，內徑沿長度方向均勻一致的豎直管和長度為200mm，內徑為0.6～1mm的水平毛細管通過三通接頭中的兩個出口構成L形管，三通接頭的另一出口與壓力傳感器相連，水平毛細管的另一端與小U形管相連，並置於能調節溫度的盒中。該裝置的主要缺點是(1)只能在較窄的壁面切應力範圍內測量表觀粘度，其壁面切應力範圍最大為0-80dyn/cm2，(2)相應地，其測量的表觀粘度範圍也較窄。其原因在於，壁面切應力和表觀粘度都是毛細管兩端壓差的增函數，而壓差又正比於該裝置豎直管的高度，但該裝置的豎直管高度只有300mm。在工程中，切應力往往大大超過80dyn/cm2，因此，該裝置不能完全滿足工程和科研的需要。
本實用新型的目的，旨在針對上述現有的技術的不足，提供一種其測量的壁面切應力範圍和表觀粘度範圍都寬的自動表觀粘度快測儀。
本實用新型是以下述方案實現的在已有的發明專利「表觀粘度快測裝置及其測量方法」的基礎上，將其本體部份作了改進，採用具有下述結構特徵的毛細管流動裝置作為本體部份內徑為0.6～1.2mm、長度為150～250mm的等截面直毛細管的兩端各與一個容積為4～30ml的柱殼狀的腔的底部連為一體，且相互連通，此兩個腔分別稱為驅動腔和貯液腔；驅動腔的上部分出2根分支管，其中一根分支管連通壓力變送器，另一根分支管與一電磁閥和一蠕動泵相串連；貯液腔的底部分出一根分支管，此分支管與一電磁閥相連；貯液腔上部分出一根分支管，此分支管再分成2根支管，一根支管與一電磁閥相連，另一根支管與一電磁閥和蠕動泵相串連。
附
圖1為本實用新型的構成圖，圖中，[1]為驅動腔、[2]為毛細管、[3]為貯液腔、[4]為貯液腔上部的分支管、[5]為貯液腔下部的分支管、[6]、[7]、[8]、[9]分別為電磁閥、[10]為蠕動泵、[11]為驅動電路、[12]為A/D轉換和控制卡、[13]為微型計算機、[14]為印表機、[15]為壓力變送器、[16]、[17]分別為驅動腔上部的分支管、[18]為溫度傳感器、[19]為電熱元件、[20]為溫控器、[21]為恆溫盒、[22]為盛試樣的容器。
下面，結合附圖所示的實施例作進一步說明本實用新型包括毛細管流動裝置即本體部份(含驅動腔[1]、毛細管[2]、貯液腔[3]、分支管[4]、[5]、[16]、[17])，恆溫部份(含溫控器[20]、溫度傳感器[18]、電熱元件[19]、恆溫盒[21])，壓力檢測部份(含壓力變送器[15])，微機控制和A/D轉換部份(含電磁閥[6]、[7]、[8]、[9]、蠕動泵[10]、驅動電路[11]、A/D轉換和控制卡[12]、微型計算機[13]、印表機[14])和機箱。其中，驅動腔[1]的容積、貯液腔[3]的容積、毛細管[2]的內徑和長度等的大小，見表一，電磁閥[6]、[7]、[8]、[9]採用重慶北碚春光儀表配件廠產的DF2-3型電磁閥，蠕動泵[10]採用四川儀表九廠產的LDC-1型，壓力變送器採用甘肅國營七四九廠產的CYX-IB型壓力變送器，驅動電路[11]及A/D轉換和控制卡[12]採用成都科分院科儀廠的產品，其A/D轉換為12位，溫控器[20]採用四川儀表十五廠產的XMT-102型數字式溫度顯示調節儀，溫度傳感器[18]為RT熱電阻、電熱元件[19]為80W的電阻絲，微機[13]為IBM286或386微機，印表機為24針印表機，恆溫盒[21]的尺寸為30cm長、8cm寬、10cm高，用有機玻璃製成。
參見附圖1，用玻璃製成的園柱殼狀的驅動腔[1]和貯液腔[3]的底部為漏鬥形，並分別垂直地連接在玻璃毛細管[2]的兩端、相互連通、成為一體；驅動腔[1]的上部的分支管[16]用軟管與壓力變送器[15]連通，分支管[17]用軟管與電磁閥[6]的進口連通；貯液腔[3]底部的分支管[5]用軟管與電磁閥[9]的進口連通，貯液腔上部的分支管[4]再分成2根支管，一根支管與電磁閥[8]的進口用軟管連通，另一根支管與電磁閥[7]的進口用軟管連通；電磁閥[6]和[7]的出口用軟管相併連到蠕動泵[10]的出口，蠕動泵[10]的進口及電磁閥[8]的出口各與大氣相通；電磁閥[9]的出口用軟管連接、軟管的另一頭放入試樣容器[22]中。
恆溫盒[21]為長方體形，相互連通的驅動腔[1]、毛細管[2]、貯液腔[3]水平地安裝在恆溫盒[21]內、恆溫部份的溫度傳感器[18]、電熱元件[19]安裝在恆溫盒[21]內、恆溫盒[21]的壁上有孔，供軟管和導線的進出。壓力變送器[15]、溫控器[20]、電磁閥[6]、[7]、[8]、[9]、蠕動泵[10]、驅動電路[11]及恆溫盒[21]安裝在機箱內。A/D轉換和控制卡[12]插在微機[13]的I/O插槽上，其A/D轉換通道與壓力變送器[15]的輸出相連，其控制信號通道與驅動電路[11]的輸入通道相連。驅動電路[11]的輸出端分別與電磁閥[6]、[7]、[8]、[9]、蠕動泵[10]的線包相連。測量時，微機[13]先控制電磁閥[6]、[8]截止，電磁閥[7]、[9]開啟、蠕動泵[10]反轉，此時容器[22]內的試樣經電磁閥[9]、貯液腔底部的分支管[5]被吸入貯液腔[3]內，然後，微機[13]控制電磁閥[9]也截止，並使蠕動泵[10]正轉，蠕動泵[10]將外界的空氣經電磁閥[7]和貯液腔上部的分支管[4]泵入貯液腔[3]內，並將貯液腔[3]內的試樣經毛細管[2]壓入驅動腔[1]中，此時，驅動腔[1]內原有的空氣被試樣壓縮，當驅動腔[1]內的空氣被壓縮到予定的壓力後，微機[13]控制電磁閥[7]也截止，並使蠕動泵停止轉動，經短暫時間平衡後，微機[13]使電磁閥[8]開啟，由於電磁閥[8]的另一出口通大氣，從而將貯液腔[3]內的空氣壓力突然洩壓到大氣壓力，此時，由於驅動腔[1]內的空氣壓力大於大氣壓力，驅動腔[1]內的試樣立即經毛細管[2]流回到貯液腔[3]中，在軀動腔[1]中空氣壓力下降的同時，微機[13]對壓力變送器[15]的輸出進行採樣，並計算出一系列相應的壁面切應力、切變率和表觀粘度值。測量過程由測量軟體控制進行。
已有的技術用豎直管僅能在毛細管兩端產生最大為300mm水柱的壓差，而本實用新型用驅動腔[1]中壓縮空氣在毛細管[2]兩端產生的壓差可達1000mm水柱以上；故，本實用新型除具有發明專利「表觀粘度快測裝置及其測量方法」的優點，如只需一次測量就可獲得一系列的切應力、切變率下的表觀粘度值，自動化程度高以外，還具有下列優點(1)能在更寬的切應力範圍(0～250dyn/cm2以上)測量表觀粘度，(2)測量的表觀粘度範圍為已有技術的1.7倍以上。可廣泛用於生物醫學、石油、化工、食品等行業的粘度測量領域。
表一4個實施例的本體尺寸
權利要求1.一種自動表觀粘度快測儀，包括本體部份、恆溫部份、壓力檢測部份，微機控制和A/D轉換部分，機箱，其特徵在於本體部份是內徑為0.6～1.2mm，長度為150～250mm的等截面直毛細管的兩端各與一個容積為4～30ml的柱殼狀的腔的底部連為一體，且相互連通，這兩個腔分別稱為驅動腔和貯液腔；驅動腔的上部分出2根分支管，其中一根分支管連通壓力變送器，另一根分支管與一電磁閥和一蠕動泵相串連；貯液腔的底部分出一根分支管，此分支管與一電磁閥相連；貯液腔上部分出一根分支管，此分支管再分成2根支管，一根支管與一電磁閥相連，另一根支管與一電磁閥和蠕動泵相串連。
2.如權利要求1所述的自動表觀粘度快測儀，其特徵在於本體部份的驅動腔容積為20ml、貯液腔容積為4ml、毛細管內徑為0.6mm、毛細管的長度為150mm。
3.如權利要求1所述的自動表觀粘度快測儀，其特徵在於本體部份的驅動腔容積為25ml、貯液腔容積為5ml、毛細管內徑為0.8mm、毛細管的長度為200mm。
4.如權利要求1所述的自動表觀粘度快測儀，其特徵在於本體部份的驅動腔容積為20ml、貯液腔容積為5ml、毛細管內徑為1mm、毛細管的長度為250mm。
5.如權利要求1所述的自動表觀粘度快測儀，其特徵在於本體部份的驅動腔容積為30ml、貯液腔容積為6ml、毛細管內徑為1.2mm、毛細管的長度為200mm。
專利摘要一種自動表觀粘度快測儀，解決了現有技術測量的壁面切應力範圍和表觀粘度範圍較窄的技術問題。本實用新型由本體部分、恆溫部分、壓力檢測部分、微機控制和A/D轉換部分、機箱組成，主要技術特徵是本體部分由一根等截面直毛細管及分別與其兩端連通的驅動腔和貯液腔構成，優點是只需一次測量就獲得一系列切應力下的表觀粘度值、自動化程度高、測量的切應力和表觀粘度範圍寬等，可用於粘度測量領域。
文檔編號G01N11/00GK2249411SQ9524244
公開日1997年3月12日 申請日期1995年11月22日 優先權日1995年11月22日
發明者蔡紹皙, 徐世榮, 吳雲鵬, 段銘, 王力工, 吳西 申請人:重慶大學