转筒流变仪循环流体准直分配器的制造方法
【专利摘要】一种循环流体准直分配器，带有分配孔的螺旋形进流通道，分配孔沿着螺旋形进流通道下面分布一周，分配孔下面分别联通着垂直向下的竖通道，连续排列的竖通道和竖通道之间部分构成环柱形，竖通道的下面和流变仪转子与外筒之间的空间联通。竖通道宽度最好等同于测量空间宽度，即环柱形的内外直径分别与流变仪转子、外筒内直径相等，使得竖通道宽度等同于测量空间宽度。使用本发明的“循环流体准直分配器”，在运用转筒式流变仪测量易沉降悬浮液流变参数时，可使循环流体以垂直方向进入测量空间且在进入时均衡分布于环形截面，从而使流变仪按本来的工作原理及计算模型运作，不需任何校正。
【专利说明】转筒流变仪循环流体准直分配器
【技术领域】
[0001]本发明属于化学工程领域，具体涉及一种用转筒式流变仪测量易沉降悬浮液流变参数时对循环流体的准直与分配的测量器具。
【背景技术】
[0002]在用转筒式流变仪测量易沉降悬浮液流变性时，为克服悬浮颗粒的沉降导致的测量空间内流体非均质问题，让被测量悬浮液经外部管路循环流过测量空间是一种有效的解决方案(见徐继润等人的发明专利:转筒式流变仪循环系统，专利号201010107268.7)。转筒式流变仪循环系统，包括转子、外筒、蠕动泵和循环管，转子置于外筒内，外筒底部连接循环管，循环管带有蠕动泵相连，循环管的另一端置于转子与外筒之间。使用这种发明并按照所要求的技术设定进行操作，可有效测定易沉降固液悬浮体系的流变参数。但是这种转筒式流变仪循环系统，循环流体以垂直方向进入测量空间局部位置，在整个测量空间存在半径方向与旋转方向的速度分量，进入测量空间的流体在内外圆筒间的整个环形截面上很难实现均衡分布。其不能确保流变仪能在流体循环的条件下按照原来的原理工作，且要改变计算模型。
【发明内容】
[0003]本发明就是提供这样一种转筒流变仪循环流体准直分配器构成的转筒式流变仪循环系统，使流体循环时实现均衡分布且消除径向及旋转方向的流体速度，从而保证流变仪正常工作。确保流变仪能在流体循环的条件下按照原来的原理工作，且不改变计算模型。
[0004]本发明的转筒流变仪循环流体准直分配器，带有分配孔的螺旋形进流通道，分配孔沿着螺旋形进流通道下面分布一周，分配孔下面分别联通着垂直向下的竖通道，连续排列的竖通道和竖通道之间部分构成环柱形，竖通道的下面和流变仪转子与外筒之间的空间联通。竖通道宽度最好等同于测量空间宽度，即环柱形的内外直径分别与流变仪转子、外筒内直径相等，使得竖通道宽度等同于测量空间宽度。这样本发明的转筒流变仪循环流体准直分配器，将循环的流体在进入测量空间之前，先形成螺旋流动，再均匀分配到一周的分配孔，分配孔下面垂直的各竖通道将流体导向成垂直向下的流体，保证进入测量空间的流体只有向下流动，而没有其他方向的分流。不同螺旋角(螺旋的切线方向与水平线的夹角)及均匀分布的分配孔可保证循环流体在整个测量空间环形截面上的均衡分布。带有分配孔的螺旋形进流通道，在沿流动方向，在进流通道底部设置间距相等的矩形分配孔。
[0005]不同螺旋角(螺旋的切线方向与水平线的夹角)及不同的垂直向下通道长度，适应不同的流体测定，同时为了同一流体采用不同的螺旋角或不同长度的垂直向下竖通道，来实现不同的测定。设计了具有不同螺旋角的系列螺旋形通道以供不同流体循环量时选用。为了防止悬浮颗粒的沉降，适宜不同压力和适应不同螺旋角度的悬浮流体的测定，环柱形的下段最好为可分离连接的。余下的带有分配孔的螺旋形进流通道，分配孔下面联通着垂直向下的上段竖通道，可以单独称作螺旋形进流通道。可分离连接的环柱形下段与上段的连接可以是法兰连接或粘接或螺纹套接或过渡套接。环柱形下段及竖通道可以单独称作环柱形准直器。这样形成的环柱形准直器是在螺旋形进流通道的下面，是一个环形柱状流体准直器，其作用是进一步消除循环流体的切向及径向流动。环柱形准直器的环形空间宽度与测量空间宽度相等，沿环带有排列分布的竖通道，各通道与螺旋形进流通道的分配孔下面的各通道完全对接。从准直器孔道内流出的流体只具有垂直方向的速度。带有分配孔的螺旋形进流通道和竖通道由透明材料构成，从外部可观测到螺旋形通道的均衡分配作用是否完成。
[0006]螺旋形进流通道、环柱形准直器、流变仪外筒自上而下排列，最好是两两之间由法兰盘连接。环柱形准直器内壁下缘与流变仪转子间留有1_间隙，既保证转子的转动不受干扰，又使循环流体绝大部分进入测量空间，少量从间隙流到转子上端的流体不致造成影响。理论研究证明，流体在转筒式流变仪内外筒间隙内循环流动时，如能满足下列条件:
(1)循环流体以垂直方向进入测量空间，即除轴向速度外，不存在半径方向与旋转方向的速度分量；
(2)循环进入测量空间的流体在内外圆筒间的整个环形截面上均衡分布；
则可确保流变仪能在流体循环的条件下按照原来的原理工作，且不改变计算模型。
[0007]本发明的有益效果:使用本发明的“循环流体准直分配器”，在运用转筒式流变仪测量易沉降悬浮液流变参数时，可使循环流体以垂直方向进入测量空间且在进入时均衡分布于环形截面，从而使流变仪按本来的工作原理及计算模型运作，不需任何校正。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明的一种转筒式流变仪循环流体准直分配器的整体装配示意图；图2是这种转筒式流变仪循环流体准直分配器的整体透明的示意图；图3是这种转筒式流变仪循环流体准直分配器的透明螺旋形进流通道上半部分的示意图；图4是这种转筒式流变仪循环流体准直分配器的透明螺旋形进流通道下半部分和竖通道部分的示意图；图5是这种转筒式流变仪循环流体准直分配器的流变仪转子外筒的示意图。图6是本发明的另一种转筒式流变仪循环流体准直分配器的整体装配示意图；图7是这种转筒式流变仪循环流体准直分配器的螺旋形进流通道上半部分端盖的示意图；图8是这种转筒式流变仪循环流体准直分配器的螺旋形进流通道下半部分和竖通道部分的示意图；图9是这种转筒式流变仪循环流体准直分配器的流变仪转子外筒的示意图；图10是这种转筒式流变仪循环流体准直分配器的环柱形准直器部分的示意图。
【具体实施方式】
[0009]如图1所示，一种本发明的转筒流变仪循环流体准直分配器，其特征在于:带有分配孔的螺旋形进流通道，分配孔沿着螺旋形进流通道下面分布一周，分配孔下面分别联通着垂直向下的竖通道，连续排列的竖通道和竖通道之间部分构成环柱形，环柱形的下面和流变仪转子与外筒之间的空间联通。环柱形的下段为可分离连接的环柱形及竖通道，环柱形下段及竖通道单独构成环柱形准直器。上段环柱形及竖通道与螺旋形进流通道也可以共同称作螺旋形进流通道。为了便于形成螺旋形型的通道，螺旋形进流通道可以分成螺旋形进流通道上半部分(图3)和螺旋形进流通道上半部分(图4)，两部分组合后形成螺旋形进流通道，螺旋形进流通道下半部分的螺旋形进流通道下面带有分配孔及竖通道。螺旋形进流通道下面经法兰与环柱形准直器相连接，环柱形准直器再经法兰与流变仪外筒(图5)连接。流变仪转子置于外筒内，外筒底部经蠕动泵、循环管与螺旋形进流通道进口相接，实现流体循环。这种为转筒式流变仪测量易沉降悬浮液流变参数时特别设计的循环流体准直分配器，该准直分配器的运用，可使流变仪按照其本来的原理及计算模型工作，而不受流体循环的影响。本发明的循环流体准直分配器由两个部分构成。其一是螺旋形循环流体进流通道，在通道底部均匀设置的矩形分配孔及循环流体的螺旋形流动方式，可使流体经分配孔在流变仪的环形测量空间截面上均衡分布；其二是环柱形流体准直器，该准直器内具有一定距离的垂直通道，可使循环流体的径向及切向流速得以消除，而只保留对流变仪工作没有影响的轴向流动。为确保循环流体在准直分配器内以垂直速度流动且均衡分配于流变仪测量空间的环形截面上，设计了可替换的不同螺旋角的系列螺旋形进料通道，并将环柱形流体准直器设计由透明材料制作，以便直接观察流体的流动状况。见图2。
[0010]如图6所示，另一种本发明的转筒流变仪循环流体准直分配器，其特征在于:带有分配孔的螺旋形进流通道，分配孔沿着螺旋形进流通道下面分布一周，分配孔下面分别联通着垂直向下的竖通道，连续排列的竖通道和竖通道之间部分构成环柱形，环柱形的下面和流变仪转子与外筒之间的空间联通。环柱形的下段为可分离连接的环柱形及竖通道，环柱形下段及竖通道单独构成环柱形准直器。上段环柱形及竖通道与螺旋形进流通道也可以共同称作螺旋形进流通道。为了便于加工螺旋形型的通道，带有分配孔的螺旋形进流通道分成螺旋形进流通道上半部分端盖(图7)和螺旋形进流通道下半部分(图8)，两部分组合后形成螺旋形进流通道。螺旋形进流通道下半部分的螺旋形进流通道下面带有分配孔及竖通道。螺旋形进流通道下半部分的下面经法兰与环柱形准直器(图10)相连接，环柱形准直器再经法兰与流变仪外筒(图9)连接。流变仪转子置于外筒内，外筒底部经蠕动泵、循环管与螺旋形进流通道进口相接，实现流体循环。环柱形的下段为分离连接的环柱形及竖通道，环柱形下段及竖通道单独构成环柱形准直器；其上面的部分环柱形及竖通道与螺旋形进流通道下面及分配孔共同称作螺旋形进流通道下半部分。
[0011]循环流体经螺旋形进流通道5及环柱形准直器8后，消除了切向及径向速度，且在环形测量空间的横截面上均衡分布。带有分配孔的螺旋形进流通道，在沿流动方向，在通道底部设置间距相等的矩形分配孔，分配孔长边与测量空间等宽，短边为长边的一半。环柱形准直器与流变仪上面测量空间连接时，环柱形准直器内壁下缘与流变仪转子间留有1_间隙。带有分配孔的螺旋形进流通道整体和环柱形准直器的整体通道由透明材料构成。
[0012]为考察流体循环后对测量结果的影响，分别用传统转筒式流变仪以及带有上述循环流体准直分配器的同一流变仪对温度为20°C的PAM高分子溶液的表观粘度进行了测定，结果如表I。表I表明，两者的测量结果基本一致，从而实现了本发明的基本目的。这就间接证明使用本发明的“循环流体准直分配器”后，转筒式流变仪可直接测量易沉降悬浮体系，而不需对仪器本身及测量结果进行修正。
表1:溶液浓度为60ppm的测定结果对照
【权利要求】
1.一种循环流体准直分配器，其特征在于:带有分配孔的螺旋形进流通道，分配孔沿着螺旋形进流通道下面分布一周，分配孔下面分别联通着垂直向下的竖通道，竖通道下面与流变仪转子与外筒之间的空间联通。
2.如权利要求1所说的循环流体准直分配器，其特征在于:连续排列的竖通道和相邻竖通道之间的部分构成环柱形，环柱形的内外直径分别与流变仪转子、外筒内直径相等。
3.如权利要求1所说的循环流体准直分配器，其特征在于:带有分配孔的螺旋形进流通道和竖通道由透明材料构成。
4.如权利要求1所说的循环流体准直分配器，其特征在于:带有分配孔的螺旋形进流通道，在沿流动方向，在通道底部设置间距相等的矩形分配孔。
5.如权利要求1所说的循环流体准直分配器，其特征在于:环柱形的下段为可分离连接的，环柱形下段的竖通道构成环柱形准直器。
6.如权利要求5所说的循环流体准直分配器，其特征在于:环柱形准直器与流变仪上面测量空间连接时，环柱形准直器内壁下缘与流变仪转子间留有Imm间隙。
7.如权利要求1、2、3、4或5所说的循环流体准直分配器，其特征在于:带有分配孔的螺旋形进流通道分成螺旋形进流通道上半部分和螺旋形进流通道下半部分，两部分组合后形成螺旋形进流通道，螺旋形进流通道下半部分的螺旋形进流通道下面带有分配孔及竖通道。
8.如权利要求2所说的循环流体准直分配器，其特征在于:带有分配孔的螺旋形进流通道分成螺旋形进流通道上半部分和螺旋形进流通道下半部分，两部分组合后形成螺旋形进流通道，螺旋形进流通道下半部分的螺旋形进流通道下面带有分配孔及竖通道；环柱形的下段为分离连接的环柱形及竖通道，环柱形下段及竖通道单独构成环柱形准直器；其上面的部分环柱形及竖通道与螺旋形进流通道下面及分配孔共同称作螺旋形进流通道下半部分。
【文档编号】G01N11/14GK103674782SQ201310545975
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2013年11月7日
【发明者】丁仕强 申请人:大连大学