流体粘度测量系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种流体粘度测量系统，包括用于放置流体的测量室、用于搅拌流体的搅拌装置、用于测量流体温度的测量装置、用于驱动所述搅拌装置的驱动装置及用于收集温度数据的收集装置，所述搅拌装置及测量装置设置于所述测量室内，所述驱动装置连接于所述搅拌装置，所述收集装置连接于所述测量装置。本实用新型涉及的流体粘度测量系统，测试结果科学准确、拆装更换方便、操作简便。
【专利说明】流体粘度测量系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及高粘度流体领域，特别是涉及流体粘度测量系统。
【背景技术】
[0002]印刷行业广泛使用的胶油墨，其有效粘度非常高，通常在几十-几百Pa.S，采用传统检测仪器很难测得其流动时的有效粘度。
[0003]由于胶印油墨等高粘流体在流动过程中的能量耗散最终以热的形式发散出去，导致高粘流体在旋转流动中耗散的能量非常大，而且耗散率很快，整个装置内的温度升高很快，因此通过测量胶印油墨旋转流动中温度的变化，计算其能量耗散进而得出有效粘度，而目前并没有一种较好的计算其能量耗散进而得出有效粘度的方式。
实用新型内容
[0004]基于此，有必要提供一种测试结果科学准确、拆装更换方便、操作简便的流体粘度测量系统。
[0005]一种流体粘度测量系统，包括用于放置流体的测量室、用于搅拌流体的搅拌装置、用于测量流体温度的测量装置、用于驱动所述搅拌装置的驱动装置及用于收集温度数据的收集装置；
[0006]所述搅拌装置及测量装置设置于所述测量室内，所述驱动装置连接于所述搅拌装置，所述收集装置连接于所述测量装置。
[0007]本实用新型涉及的流体粘度测量系统，检测装置操作简单，尤其最优选地采用高强有机玻璃制作，涉及的搅拌装置(转子)的材料为不锈钢，该流体粘度测量系统不仅可以很好观察流体流动时的情况，也可以对试验过程中的数据进行全程自动采集；搅拌装置(转子)最优为中空结构；该测试方法与装置可以测量各种高粘流体，尤其是粘度非常大的流体，且根据实际需要，可以方便的更换搅拌装置(转子)结构，拆装方便，易于操作。
[0008]在其中一个实施例中，所述测量室为圆柱形，测量效果更佳的准确。
[0009]在其中一个实施例中，所述驱动装置为电机，还包括用于控制所述电机转速的变频器，所述电机通过传动轴连接于所述搅拌装置。电机控制搅拌装置方便，变频器便于控制电机的速度。
[0010]在其中一个实施例中，所述搅拌装置为高剪切转子。使得搅拌的效果更佳。
[0011]在其中一个实施例中，所述高剪切转子具有两个以上数量的搅拌棒，各个所述搅拌棒均匀分布，且各个所述搅拌棒之间具有间隔。一方面使得搅拌带动流体均匀流动，另一方面便于设置测量装置于搅拌棒之间具有间隔内，如此设计使得测量的数据更佳的准确。
[0012]在其中一个实施例中，所述测量装置的数量为至少两个，所述测量装置均匀分布于所述搅拌棒之间的中心轴线上。测量装置(温度传感器)插入中间，且测量装置(温度传感器)的插入深度由浅变深，流体粘度测量系统的测量室内的温度变化通过多个传感器测量，因此测试结果更加科学准确。
[0013]在其中一个实施例中，所述测量装置为温度传感器，所述温度传感器的感受端设置于所述测量室内。
[0014]在其中一个实施例中，所述测量室的外壁包裹有保温层。使得测量时的温度能够较大程度上维持，避免散失，使得测量的数据更佳科学和准确。
[0015]在其中一个实施例中，还包括用于分析数据的数据分析器，所述数据分析器连接于所述收集装置。能在采集测量装置的数据后直接分析得出相关的曲线(直线)图，得出温度与时间的线性关系。
[0016]在其中一个实施例中，还包括支架座，所述测量室、驱动装置均设置于所述支架座，便于安装和拆卸，也便于搬运。
[0017]本实用新型涉及的流体粘度测量系统，采用了高粘流体的流体力学特性设计而成，该流体粘度测量系统主要测试胶印油墨流动时的温度变化及高剪切转子的剪切力，进而计算胶印油墨(流体)的有效粘度。该流体粘度测量系统的研制将为我国印刷用胶印油墨及高粘石油的物性检测提供必要的试验研究手段，在工程实践中具有重要的意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型实施例流体粘度测量系统示意图；
[0019]图2为本实用新型实施例采集曲线线性回归示意图。
[0020]附图标记说明
[0021]10、电机；20、传动轴；30、机械密封；40、测量室；50、支架座；60、变频器；70、高剪切转子；80、温度传感器；90、收集装置；100、数据分析器；110、保温层。
【具体实施方式】
[0022]为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
[0023]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0024]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的【技术领域】的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0025]一种流体粘度测量系统，参见图1，包括用于放置流体的圆柱形的测量室40、用于搅拌流体的搅拌装置、用于测量流体温度的测量装置、用于驱动所述搅拌装置的驱动装置及用于收集温度数据的收集装置90 ;所述测量室40的外壁包裹有保温层110，保温层110使得测量室的温度得以很好的维持，使得测量的结果更加的准确和科学。
[0026]进一步地，还包括用于分析数据的数据分析器100，所述数据分析器100连接于所述收集装置90，所述数据分析器100为计算机系统，内部设有数据分析软件。
[0027]所述驱动装置为电机10，所述电机10通过传动轴20连接于所述搅拌装置；还包括用于控制所述电机10转速的变频器60，所述变频器60连接于所述电机10。
[0028]所述搅拌装置为高剪切转子70，所述搅拌装置及测量装置设置于所述测量室40内，所述传动轴20贯穿所述测量室40，外侧的电机10通过传动轴20带动测量室40内的搅拌装置转动，所述传动轴20与测量室40之间具有机械密封30，所述驱动装置连接于所述搅拌装置，所述收集装置90连接于所述测量装置；所述高剪切转子70具有两个以上数量的搅拌棒，各个所述搅拌棒均匀分布，且各个所述搅拌棒之间具有间隔。
[0029]所述测量装置为温度传感器80，所述测量装置的数量为三个，所述测量装置均匀分布于所述搅拌棒之间的中心轴线上；所述温度传感器80的感受端设置于所述测量室40各个所述搅拌棒之间的间隔内。
[0030]进一步地，本实用新型涉及的流体粘度测量系统还包括支架座50，所述测量室40、驱动装置均设置于所述支架座50。
[0031]本实用新型涉及的流体粘度测量系统的目的在于对流体如胶印油墨的粘度进行检测，检测的原理及方法如下:
[0032]单位时间单位体积油墨的能量耗散密度ε d的计算式为:
[0033]Ed = CP (AT/At) (I)
[0034]式中:ε d—能量耗散密度(J/m3)
[0035]C一油墨比热(J/ (kg.°C ))；
[0036]P—油墨密度(kg/m3)；
[0037]Λ T—温度变化(°C)。
[0038]此外，高粘流体流动时的有效粘度值可以通过流体的能量耗散密度来计算:
2
T
[0039]Sd =(2)
U /
[0040]式中:τ 一油墨受的平均剪切应力(Pa)，计算方法如下
2000Λ,,
[0041]τ = ^-—7(3)
omLD
[0042]式中:L一转子浸没于高粘流体中的深度(m)；
[0043]Dm—转子剪切区域的几何平均直径(m)；
[0044]Nd—轴功率(kw)；
[0045]ω一转子角速度(弧度/秒)。
[0046]因此我们只要知道τ和^值，即可计算出胶印油墨等高粘流体湍流时的有效粘度值，该值在实际应用中有着重要的物理意义。
[0047]对于胶印油墨，经过实验验证，转子转速在3200/min下，油墨完全流动，实验在常温、常压下进行，包括如下的步骤:
[0048]首先把质量为100g的胶印油墨装入测量室40，测量室40采用有机玻璃制成，圆柱形，内径为150mm,长度为100mm。搅拌装置(高剪切转子70)用不锈钢制成,外径70mm,主体是均匀分布的三个搅拌棒，搅拌棒宽15mm，长80mm。实验前设置好测量装置(温度传感器80)的工作参数，启动收集装置90及数据分析器100进行数据采集，使其进入待测状态。
[0049]高剪切转子70与电机10直接连接，电机10由变频器60控制，启动电机10，使其转速从低到高逐渐增加，透过有机玻璃观察高粘流体(胶印油墨)在高剪切转子70的转动带动下的流动状态，当转子转速在3200/min时，此时剪切应力通过轴功率计算为2600Pa，能量耗散密度的计算为330(kw/m3)，因此计算出胶印油墨的有效粘度为20.5Pa.s，装置内温度的变化由收集装置90自动记录，参见图2所示。数据分析器100对收集装置90的数据进行分析，Λ T/ Λ t由图2的数据计算得出，即对采集曲线进行线性回归，Λ T/ Δ t为回归直线的斜率。
[0050]本实用新型涉及的流体粘度测量系统，采用了高粘流体的流体力学特性设计而成，该流体粘度测量系统主要测试胶印油墨流动时的温度变化及高剪切转子的剪切力，进而计算胶印油墨(流体)的有效粘度。该流体粘度测量系统的研制将为我国印刷用胶印油墨及高粘石油的物性检测提供必要的试验研究手段，在工程实践中具有重要的意义。
[0051]本实用新型涉及的流体粘度测量系统，检测装置操作简单，尤其最优选地采用高强有机玻璃制作，涉及的搅拌装置(转子)的材料为不锈钢，该流体粘度测量系统不仅可以很好观察流体流动时的情况，也可以对试验过程中的数据进行全程自动采集；搅拌装置(转子)最优为中空结构，测量装置(温度传感器)插入中间，且测量装置(温度传感器)的插入深度由浅变深，流体粘度测量系统的测量室内的温度变化通过多个传感器测量，因此测试结果更加科学准确；该测试方法与装置可以测量各种高粘流体，尤其是粘度非常大的流体，且根据实际需要，可以方便的更换搅拌装置(转子)结构，拆装方便，易于操作。
[0052]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种流体粘度测量系统，其特征在于，包括用于放置流体的测量室、用于搅拌流体的搅拌装置、用于测量流体温度的测量装置、用于驱动所述搅拌装置的驱动装置及用于收集温度数据的收集装置； 所述搅拌装置及测量装置设置于所述测量室内，所述驱动装置连接于所述搅拌装置，所述收集装置连接于所述测量装置。
2.根据权利要求1所述的流体粘度测量系统，其特征在于，所述测量室为圆柱形。
3.根据权利要求1所述的流体粘度测量系统，其特征在于，所述驱动装置为电机，还包括用于控制所述电机转速的变频器，所述电机通过传动轴连接于所述搅拌装置。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的流体粘度测量系统，其特征在于，所述搅拌装置为高剪切转子。
5.根据权利要求4所述的流体粘度测量系统，其特征在于，所述高剪切转子具有两个以上数量的搅拌棒，各个所述搅拌棒均匀分布，且各个所述搅拌棒之间具有间隔。
6.根据权利要求5所述的流体粘度测量系统，其特征在于，所述测量装置的数量为至少两个，所述测量装置均匀分布于所述搅拌棒之间的中心轴线上。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的流体粘度测量系统，其特征在于，所述测量装置为温度传感器，所述温度传感器的感受端设置于所述测量室内。
8.根据权利要求1-3任意一项所述的流体粘度测量系统，其特征在于，所述测量室的外壁包裹有保温层。
9.根据权利要求1-3任意一项所述的流体粘度测量系统，其特征在于，还包括用于分析数据的数据分析器，所述数据分析器连接于所述收集装置。
10.根据权利要求1-3任意一项所述的流体粘度测量系统，其特征在于，还包括支架座，所述测量室、驱动装置均设置于所述支架座。
【文档编号】G01N11/14GK204027970SQ201420485394
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】郑灿炜 申请人:广州市冠誉铝箔包装材料有限公司