專(zhuān)利名稱(chēng)：自動(dòng)表觀粘度快測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)測(cè)量非牛頓流體的表觀粘度的測(cè)量裝置。
發(fā)明專(zhuān)利“表觀粘度快測(cè)裝置及其測(cè)量方法”(專(zhuān)利號(hào)88100777.3)是一種自動(dòng)測(cè)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(xì)管、U形管)、壓力檢測(cè)部份(含壓力傳感器、放大器、A/D轉(zhuǎn)換電路)、控制部份(含單板機(jī)、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(cè)量方法包括將樣品注入豎直管、使豎直管內(nèi)的樣品在毛細(xì)管內(nèi)流動(dòng)，檢測(cè)毛細(xì)管兩端的壓力差、對(duì)壓力差信號(hào)采樣和A/D轉(zhuǎn)換、計(jì)算表觀粘度。該裝置的主要特征在于本體部份由長(zhǎng)度為300mm，內(nèi)徑為2mm和3mm之一，內(nèi)徑沿長(zhǎng)度方向均勻一致的豎直管和長(zhǎng)度為200mm，內(nèi)徑為0.6～1mm的水平毛細(xì)管通過(guò)三通接頭中的兩個(gè)出口構(gòu)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(xì)管的另一端與小U形管相連，并置于能調(diào)節(jié)溫度的盒中。該裝置的主要缺點(diǎn)是(1)只能在較窄的壁面切應(yīng)力范圍內(nèi)測(cè)量表觀粘度，其壁面切應(yīng)力范圍最大為0-80dyn/cm2，(2)相應(yīng)地，其測(cè)量的表觀粘度范圍也較窄。其原因在于，壁面切應(yīng)力和表觀粘度都是毛細(xì)管兩端壓差的增函數(shù)，而壓差又正比于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(yīng)力往往大大超過(guò)80dyn/cm2，因此，該裝置不能完全滿(mǎn)足工程和科研的需要。
本實(shí)用新型的目的，旨在針對(duì)上述現(xiàn)有的技術(shù)的不足，提供一種其測(cè)量的壁面切應(yīng)力范圍和表觀粘度范圍都寬的自動(dòng)表觀粘度快測(cè)儀。
本實(shí)用新型是以下述方案實(shí)現(xiàn)的在已有的發(fā)明專(zhuān)利“表觀粘度快測(cè)裝置及其測(cè)量方法”的基礎(chǔ)上，將其本體部份作了改進(jìn)，采用具有下述結(jié)構(gòu)特征的毛細(xì)管流動(dòng)裝置作為本體部份內(nèi)徑為0.6～1.2mm、長(zhǎng)度為150～250mm的等截面直毛細(xì)管的兩端各與一個(gè)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(gè)腔分別稱(chēng)為驅(qū)動(dòng)腔和貯液腔；驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)泵相串連。
附

圖1為本實(shí)用新型的構(gòu)成圖，圖中，[1]為驅(qū)動(dòng)腔、[2]為毛細(xì)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(dòng)泵、[11]為驅(qū)動(dòng)電路、[12]為A/D轉(zhuǎn)換和控制卡、[13]為微型計(jì)算機(jī)、[14]為打印機(jī)、[15]為壓力變送器、[16]、[17]分別為驅(qū)動(dòng)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]為恒溫盒、[22]為盛試樣的容器。
下面，結(jié)合附圖所示的實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型包括毛細(xì)管流動(dòng)裝置即本體部份(含驅(qū)動(dòng)腔[1]、毛細(xì)管[2]、貯液腔[3]、分支管[4]、[5]、[16]、[17])，恒溫部份(含溫控器[20]、溫度傳感器[18]、電熱元件[19]、恒溫盒[21])，壓力檢測(cè)部份(含壓力變送器[15])，微機(jī)控制和A/D轉(zhuǎn)換部份(含電磁閥[6]、[7]、[8]、[9]、蠕動(dòng)泵[10]、驅(qū)動(dòng)電路[11]、A/D轉(zhuǎn)換和控制卡[12]、微型計(jì)算機(jī)[13]、打印機(jī)[14])和機(jī)箱。其中，驅(qū)動(dòng)腔[1]的容積、貯液腔[3]的容積、毛細(xì)管[2]的內(nèi)徑和長(zhǎng)度等的大小，見(jiàn)表一，電磁閥[6]、[7]、[8]、[9]采用重慶北碚春光儀表配件廠(chǎng)產(chǎn)的DF2-3型電磁閥，蠕動(dòng)泵[10]采用四川儀表九廠(chǎng)產(chǎn)的LDC-1型，壓力變送器采用甘肅國(guó)營(yíng)七四九廠(chǎng)產(chǎn)的CYX-IB型壓力變送器，驅(qū)動(dòng)電路[11]及A/D轉(zhuǎn)換和控制卡[12]采用成都科分院科儀廠(chǎng)的產(chǎn)品，其A/D轉(zhuǎn)換為12位，溫控器[20]采用四川儀表十五廠(chǎng)產(chǎn)的XMT-102型數(shù)字式溫度顯示調(diào)節(jié)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(jī)[13]為IBM286或386微機(jī)，打印機(jī)為24針打印機(jī)，恒溫盒[21]的尺寸為30cm長(zhǎng)、8cm寬、10cm高，用有機(jī)玻璃制成。
參見(jiàn)附圖1，用玻璃制成的園柱殼狀的驅(qū)動(dòng)腔[1]和貯液腔[3]的底部為漏斗形，并分別垂直地連接在玻璃毛細(xì)管[2]的兩端、相互連通、成為一體；驅(qū)動(dòng)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(jìn)口連通；貯液腔[3]底部的分支管[5]用軟管與電磁閥[9]的進(jìn)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(jìn)口用軟管連通，另一根支管與電磁閥[7]的進(jìn)口用軟管連通；電磁閥[6]和[7]的出口用軟管相并連到蠕動(dòng)泵[10]的出口，蠕動(dòng)泵[10]的進(jìn)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。
恒溫盒[21]為長(zhǎng)方體形，相互連通的驅(qū)動(dòng)腔[1]、毛細(xì)管[2]、貯液腔[3]水平地安裝在恒溫盒[21]內(nèi)、恒溫部份的溫度傳感器[18]、電熱元件[19]安裝在恒溫盒[21]內(nèi)、恒溫盒[21]的壁上有孔，供軟管和導(dǎo)線(xiàn)的進(jìn)出。壓力變送器[15]、溫控器[20]、電磁閥[6]、[7]、[8]、[9]、蠕動(dòng)泵[10]、驅(qū)動(dòng)電路[11]及恒溫盒[21]安裝在機(jī)箱內(nèi)。A/D轉(zhuǎn)換和控制卡[12]插在微機(jī)[13]的I/O插槽上，其A/D轉(zhuǎn)換通道與壓力變送器[15]的輸出相連，其控制信號(hào)通道與驅(qū)動(dòng)電路[11]的輸入通道相連。驅(qū)動(dòng)電路[11]的輸出端分別與電磁閥[6]、[7]、[8]、[9]、蠕動(dòng)泵[10]的線(xiàn)包相連。測(cè)量時(shí)，微機(jī)[13]先控制電磁閥[6]、[8]截止，電磁閥[7]、[9]開(kāi)啟、蠕動(dòng)泵[10]反轉(zhuǎn)，此時(shí)容器[22]內(nèi)的試樣經(jīng)電磁閥[9]、貯液腔底部的分支管[5]被吸入貯液腔[3]內(nèi)，然后，微機(jī)[13]控制電磁閥[9]也截止，并使蠕動(dòng)泵[10]正轉(zhuǎn)，蠕動(dòng)泵[10]將外界的空氣經(jīng)電磁閥[7]和貯液腔上部的分支管[4]泵入貯液腔[3]內(nèi)，并將貯液腔[3]內(nèi)的試樣經(jīng)毛細(xì)管[2]壓入驅(qū)動(dòng)腔[1]中，此時(shí)，驅(qū)動(dòng)腔[1]內(nèi)原有的空氣被試樣壓縮，當(dāng)驅(qū)動(dòng)腔[1]內(nèi)的空氣被壓縮到予定的壓力后，微機(jī)[13]控制電磁閥[7]也截止，并使蠕動(dòng)泵停止轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)短暫時(shí)間平衡后，微機(jī)[13]使電磁閥[8]開(kāi)啟，由于電磁閥[8]的另一出口通大氣，從而將貯液腔[3]內(nèi)的空氣壓力突然泄壓到大氣壓力，此時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)腔[1]內(nèi)的空氣壓力大于大氣壓力，驅(qū)動(dòng)腔[1]內(nèi)的試樣立即經(jīng)毛細(xì)管[2]流回到貯液腔[3]中，在軀動(dòng)腔[1]中空氣壓力下降的同時(shí)，微機(jī)[13]對(duì)壓力變送器[15]的輸出進(jìn)行采樣，并計(jì)算出一系列相應(yīng)的壁面切應(yīng)力、切變率和表觀粘度值。測(cè)量過(guò)程由測(cè)量軟件控制進(jìn)行。
已有的技術(shù)用豎直管僅能在毛細(xì)管兩端產(chǎn)生最大為300mm水柱的壓差，而本實(shí)用新型用驅(qū)動(dòng)腔[1]中壓縮空氣在毛細(xì)管[2]兩端產(chǎn)生的壓差可達(dá)1000mm水柱以上；故，本實(shí)用新型除具有發(fā)明專(zhuān)利“表觀粘度快測(cè)裝置及其測(cè)量方法”的優(yōu)點(diǎn)，如只需一次測(cè)量就可獲得一系列的切應(yīng)力、切變率下的表觀粘度值，自動(dòng)化程度高以外，還具有下列優(yōu)點(diǎn)(1)能在更寬的切應(yīng)力范圍(0～250dyn/cm2以上)測(cè)量表觀粘度，(2)測(cè)量的表觀粘度范圍為已有技術(shù)的1.7倍以上?？蓮V泛用于生物醫(yī)學(xué)、石油、化工、食品等行業(yè)的粘度測(cè)量領(lǐng)域。
表一4個(gè)實(shí)施例的本體尺寸
權(quán)利要求1.一種自動(dòng)表觀粘度快測(cè)儀，包括本體部份、恒溫部份、壓力檢測(cè)部份，微機(jī)控制和A/D轉(zhuǎn)換部分，機(jī)箱，其特征在于本體部份是內(nèi)徑為0.6～1.2mm，長(zhǎng)度為150～250mm的等截面直毛細(xì)管的兩端各與一個(gè)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(gè)腔分別稱(chēng)為驅(qū)動(dòng)腔和貯液腔；驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)泵相串連。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)表觀粘度快測(cè)儀，其特征在于本體部份的驅(qū)動(dòng)腔容積為20ml、貯液腔容積為4ml、毛細(xì)管內(nèi)徑為0.6mm、毛細(xì)管的長(zhǎng)度為150mm。
3.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)表觀粘度快測(cè)儀，其特征在于本體部份的驅(qū)動(dòng)腔容積為25ml、貯液腔容積為5ml、毛細(xì)管內(nèi)徑為0.8mm、毛細(xì)管的長(zhǎng)度為200mm。
4.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)表觀粘度快測(cè)儀，其特征在于本體部份的驅(qū)動(dòng)腔容積為20ml、貯液腔容積為5ml、毛細(xì)管內(nèi)徑為1mm、毛細(xì)管的長(zhǎng)度為250mm。
5.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)表觀粘度快測(cè)儀，其特征在于本體部份的驅(qū)動(dòng)腔容積為30ml、貯液腔容積為6ml、毛細(xì)管內(nèi)徑為1.2mm、毛細(xì)管的長(zhǎng)度為200mm。
專(zhuān)利摘要一種自動(dòng)表觀粘度快測(cè)儀，解決了現(xiàn)有技術(shù)測(cè)量的壁面切應(yīng)力范圍和表觀粘度范圍較窄的技術(shù)問(wèn)題。本實(shí)用新型由本體部分、恒溫部分、壓力檢測(cè)部分、微機(jī)控制和A/D轉(zhuǎn)換部分、機(jī)箱組成，主要技術(shù)特征是本體部分由一根等截面直毛細(xì)管及分別與其兩端連通的驅(qū)動(dòng)腔和貯液腔構(gòu)成，優(yōu)點(diǎn)是只需一次測(cè)量就獲得一系列切應(yīng)力下的表觀粘度值、自動(dòng)化程度高、測(cè)量的切應(yīng)力和表觀粘度范圍寬等，可用于粘度測(cè)量領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01N11/00GK2249411SQ9524244
公開(kāi)日1997年3月12日 申請(qǐng)日期1995年11月22日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月22日
發(fā)明者蔡紹皙, 徐世榮, 吳云鵬, 段銘, 王力工, 吳西 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)