一种高压超低粘流体剪切粘度测量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种高压超低粘流体剪切粘度测量装置，包括主测量部件、平流泵和样品存储器；所述主测量部件包括磁力外转子、磁力内转子、测量池、马达和力矩传感器；所述平流泵、样品存储器以及测量池的注入口顺次连接，用于将所述样品存储器中的样品注入所述测量池中；所述马达和所述磁力外转子连接，用于带动所述磁力外转子转动；所述磁力外转子用于通过驱动所述磁力内转子在其磁场内转动；所述磁力内转子置于所述测量池内部，用于搅动注入所述测量池内的样品；所述力矩传感器与所述磁力外转子连接，用于测量所述磁力外转子的力矩；通过该装置，可以测量牛顿流体和非牛顿流体在不同剪切下的表观粘度。
【专利说明】一种高压超低粘流体剪切粘度测量装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及流体粘度测量领域，特别涉及一种高压超低粘流体剪切粘度测量 装直。
【背景技术】
[0002] 目前，对于高压超低粘流体的粘度测量多采用毛细管粘度计。这些测量方法在测 量牛顿流体时是可以的，但在测量非牛顿流体在不同剪切下的表观粘度，尤其是高剪切下 的表观粘度时，毛细管粘度计不能对剪切速率进行精确控制，测量结果误差大。 实用新型内容
[0003] 为解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提出一种高压超低粘流体剪切粘 度测量装置，通过设置内外磁力转子，将流体粘度阻力通过磁力传递出来，以解决现有技术 中不能精确测量非牛顿流体在不同剪切下的表观粘度的问题。
[0004] 为达到上述目的，本实用新型提供了一种高压超低粘流体剪切粘度测量装置，包 括主测量部件、平流泵和样品存储器；所述主测量部件包括磁力外转子、磁力内转子、测量 池、马达和力矩传感器；
[0005] 所述平流泵、样品存储器以及测量池的注入口顺次连接，用于将所述样品存储器 中的样品注入所述测量池中；
[0006] 所述马达和所述磁力外转子连接，用于带动所述磁力外转子转动；
[0007] 所述磁力外转子用于通过驱动所述磁力内转子在其磁场内转动；
[0008] 所述磁力内转子置于所述测量池内部，用于搅动注入所述测量池内的样品；
[0009] 所述力矩传感器与所述磁力外转子连接，用于测量所述磁力外转子的力矩。
[0010] 可选的，所述磁力内转子的上部为永磁部件，下部为钛合金材料的带有空腔的倒 杯结构。
[0011] 可选的，所述测量池设有压力传感器接口，该接口连接有第一压力传感器，用于测 量所述测量池内的压强。
[0012] 可选的，所述测量池置于油浴装置中，该油浴装置用于测量所述测量池内部流体 的温度。
[0013] 可选的，所述测量池由钛合金材料制成，内部空间密闭，可承受35MPa的压力。
[0014] 可选的，所述样品存储器连接有第二压力传感器和温度传感器。
[0015] 可选的，所述样品存储器为活塞式的存储器。
[0016] 可选的，所述平流泵、样品存储器以及测量池之间，通过高压管线和阀门连接。
[0017] 可选的，该装置采用双狭缝结构，所述双狭缝结构具体为：
[0018] 所述测量池内部下方设有有一圆柱体，该圆柱体底部与测量池壁固连，不随磁力 内转子转动；
[0019] 所述磁力内转子与所述圆柱体之间为第一狭缝；
[0020] 所述磁力内转子与所述测量池壁之间为第二狭缝。
[0021] 本实用新型设置有磁力外转子、磁力内转子、测量池、马达和力矩传感器构成的主 测量部件以及平流泵和样品存储器，所述平流泵、样品存储器以及测量池的注入口顺次连 接，用于将所述样品存储器中的样品注入所述测量池中；所述马达和所述磁力外转子连接， 用于带动所述磁力外转子转动；所述磁力外转子用于通过驱动所述磁力内转子在其磁场内 转动；所述磁力内转子置于所述测量池内部，用于搅动注入所述测量池内的样品；所述力 矩传感器与所述磁力外转子连接，用于测量所述磁力外转子的力矩；通过以上装置，将流体 粘度阻力通过磁力传递出来，可精确测量非牛顿流体在不同剪切下的表观粘度。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1为本实用新型一种高压超低粘流体剪切粘度测量装置连接示意图；
[0023] 图2为本实用新型实施例二的结构示意图；
[0024] 图3为本实用新型一种高压超低粘流体剪切粘度测量装置中主测量部件的结构 图；
[0025] 图4为本实用新型一种高压超低粘流体剪切粘度测量装置的连接结构示意图。
【具体实施方式】
[0026] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例 和附图，对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其 说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
[0027] 实施例一
[0028] 如图1所示，为本实施例一种高压超低粘流体剪切粘度测量装置连接示意图，包 括：
[0029] 主测量部件101、平流泵102和样品存储器103 ;所述主测量部件包括磁力外转子 1011、磁力内转子1012、测量池1013、马达1014和力矩传感器1015 ;
[0030] 所述平流泵、样品存储器以及测量池的注入口顺次连接，用于将所述样品存储器 中的样品注入所述测量池中；
[0031] 所述马达和所述磁力外转子连接，用于带动所述磁力外转子转动；
[0032] 所述磁力外转子用于通过驱动所述磁力内转子在其磁场内转动；
[0033] 所述磁力内转子置于所述测量池内部，用于搅动注入所述测量池内的样品；
[0034] 所述力矩传感器与所述磁力外转子连接，用于测量所述磁力外转子的力矩。
[0035] 实施例二
[0036] 如图2所示，为本实用新型一种高压超低粘流体剪切粘度测量装置的主测量装置 结构图，包括：马达201，力矩传感器202,磁力内转子203,圆柱体204,测量池205。
[0037] 该实施例与实施例一的区别在于，磁力内转子203的上部为永磁部件，下部为钛 合金材料的带有空腔的倒杯结构。
[0038] 与实施例一的另一区别为，该装置采用双条狭缝结构。具体的，所述测量池205内 部下方设有有一圆柱体204,该圆柱体204底部与测量池壁固连，不随磁力内转子转动； [0039] 所述磁力内转子与所述圆柱体之间为第一狭缝，狭缝I ;
[0040] 所述磁力内转子与所述测量池壁之间为第二狭缝，狭缝II。
[0041] 其中，磁力内转子203的外壁在流体中的剪切速率由以下公式确定：
[0042] A = r2 二 r2 2πη
[0043] G)=- 60 . ? πΚ2 9
[0045] 磁力内转子203的内壁在流体中的剪切速率由一下公式确定： 。. 足2
[0046] 〇〇 - 2ω -^~~- - R；-R；： 2πη
[0047] (〇 -- 60 . ? Γ、 几 ? r 「00481 =-^= Μ L 」-\5(R;-R；) -
[0049] 式中
[0050] Di :磁力内转子外壁半径上的剪切速率，?Γ1 ;
[0051] D2 :磁力内转子内壁半径上的剪切速率，?Γ1 ;
[0052] ω :角速度，s-1 ;
[0053] R。：测量池外壁内半径，单位：cm ;
[0054] 氏：测量池内柱外半径，单位：cm ;
[0055] η :转子速度，mirT1 ;
[0056] Μρ M2 :磁力内转子外、内壁上的剪切速率因子；
[0057] Rp R2 :磁力内转子外、内壁半径，单位：cm ;
[0058] 由于磁力内转子壁非常薄，可以认为磁力内转子半径为R =札=R2。
[0059] 本实施例通过调节测量池内柱半径，使得A = M2。此时，磁力内转子半径上的剪 切速率为：
[0060] D = D^n = D2in = Din ；
[0061] 磁力内转子所受到的剪切应力可以由下式求出： M(i
[0062] τ = 1 ., n〇 2TrhR- ·
[0063] 式中
[0064] τ :磁力内转子半径Ri上的剪切应力，单位是Pa ;
[0065] Md :测得的力矩，单位是N · cm ;
[0066] h :内磁力转子的高度，单位是cm ;
[0067] 由上述式子可以得出流体的表观粘度为： 1 τ
[0068] " = 单位是 Pa · s ;
[0069] 本实施例通过控制马达的转动，来控制磁力内转子在流体中的剪切速率，通过检 测转子力矩而计算出流体的粘度。理论上可以测任何剪切速率下的流体粘度。
[0070] 实施例三
[0071] 如图3所示，为为本实用新型一种高压超低粘流体剪切粘度测量装置中主测量 部件的结构图，包括：马达301，力矩传感器302,磁力外转子303,磁力内转子304,测量池 305,样品注入口 3051，排液口 3052,压力与温度传感器接口 3053。
[0072] 该实施例与实施例一的区别在于，所述测量池设有压力与温度传感器接口 3053， 该接口连接有第一压力传感器，用于测量所述测量池内的压强。
[0073] 该接口还可以连接一温度传感器，以测量测量池内的温度。
[0074] 其中，测量池内的压强可以通过平流泵来控制；本实施例优选的，压强一般控制在 0?35MPa之间，可调。
[0075] 该测量池置于油浴装置中，该油浴装置用于测量所述测量池内部流体的温度；本 实施例优选的，温度一般控制在〇?200°C之间，可调。
[0076] 测量池由钛合金材料制成，内部空间密闭，可承受35MPa的压力。
[0077] 本实施例有选的，可在测量池内部下方固定设置一圆柱体，该圆柱体不随所述磁 力内转子转动。
[0078] 实施例四
[0079] 如图4所示，为本实用新型一种高压超低粘流体剪切粘度测量装置的连接结构示 意图，包括平流泵401，样品存储器402和主测量部件403 ;其中，样品存储器402还连接有 第二压力传感器404和温度传感器405 ;其中，样品存储器中还包括活塞4021。
[0080] 该实施例与实施例一的区别在于：
[0081] 样品存储器连接有第二压力传感器404和温度传感器405 ;
[0082] 样品存储器402为活塞式的存储器；
[0083] 平流泵401、样品存储器402以及主测量部件403中的样品池之间，通过高压管线 和阀门连接。
[0084] 本实用新型能够达到以下有益效果：设置有磁力外转子、磁力内转子、测量池、马 达和力矩传感器构成的主测量部件以及平流泵和样品存储器，所述平流泵、样品存储器以 及测量池的注入口顺次连接，用于将所述样品存储器中的样品注入所述测量池中；所述马 达和所述磁力外转子连接，用于带动所述磁力外转子转动；所述磁力外转子用于通过驱动 所述磁力内转子在其磁场内转动；所述磁力内转子置于所述测量池内部，用于搅动注入所 述测量池内的样品；所述力矩传感器与所述磁力外转子连接，用于测量所述磁力外转子的 力矩；通过以上装置，将流体粘度阻力通过磁力传递出来，可精确测量非牛顿流体在不同剪 切下的表观粘度。
[0085] 以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一 步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本 实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改 进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种高压超低粘流体剪切粘度测量装置，其特征在于，包括主测量部件、平流泵和样 品存储器；所述主测量部件包括磁力外转子、磁力内转子、测量池、马达和力矩传感器； 所述平流泵、样品存储器以及测量池的注入口顺次连接，用于将所述样品存储器中的 样品注入所述测量池中； 所述马达和所述磁力外转子连接，用于带动所述磁力外转子转动； 所述磁力外转子用于通过驱动所述磁力内转子在其磁场内转动； 所述磁力内转子置于所述测量池内部，用于搅动注入所述测量池内的样品； 所述力矩传感器与所述磁力外转子连接，用于测量所述磁力外转子的力矩。
2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁力内转子的上部为永磁部件，下部为 钛合金材料的带有空腔的倒杯结构。
3. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测量池设有压力传感器接口，该接口连 接有第一压力传感器，用于测量所述测量池内的压强。
4. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测量池置于油浴装置中，该油浴装置用 于测量所述测量池内部流体的温度。
5. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测量池由钛合金材料制成，内部空间密 闭，可承受35MPa的压力。
6. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述样品存储器连接有第二压力传感器和 温度传感器。
7. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述样品存储器为活塞式的存储器。
8. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述平流泵、样品存储器以及测量池之间， 通过高压管线和阀门连接。
9. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置采用双狭缝结构，所述双狭缝结构具 体为： 所述测量池内部下方设有有一圆柱体，该圆柱体底部与测量池壁固连，不随磁力内转 子转动； 所述磁力内转子与所述圆柱体之间为第一狭缝； 所述磁力内转子与所述测量池壁之间为第二狭缝。
【文档编号】G01N11/16GK203908909SQ201420066507
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年2月14日 优先权日:2014年2月14日
【发明者】卢贵武, 韩志强, 张劲, 吴冲, 孟思炜 申请人:中国石油大学(北京)