专利名称：高温高压落柱粘度计的制作方法
技术领域：
目前，粘度计有许多种类型，其中落球式粘度计为主要类型之一。由于落球式粘度计有许多优点，因此，目前已有此类粘度计近百种。美国专利文献U.S.Pat.No.3，707，871，4，027，516，4，648，262和中国专利(专利号92232017.9)公开了落球式粘度计，它包括筒体、落柱、感应器和计时器等。这些落球粘度计的缺点是落球提升采用循环泵或旋转盘方式，共同缺点在于不能在高压条件下将整个粘度计主体置于高温环境中，操作比较复杂，很难或无法直接与其它物理性质测定仪连接制成多功能仪器。
在一些情况下，往往需要将粘度计与其它物理性质测定仪连接在一起，并要求粘度计的主体和其它物理性质测定仪的主体放在同一高温环境中。如在石油、化工过程中，高温高压气体在液体中的溶解度数据以及气体溶解对液体粘度影响的数据都十分重要。如果将粘度计与溶解度测定仪连接，并放在同一恒温环境中，可方便地同时测得上述两种数据。然而，这种多功能仪器要求将粘度计的主体与溶解度测定仪主体放在同一恒温环境中，必须耐高温高压，控制、操作方便，并且具有足够高的精度。文献中的粘度计不能很好地满足上述条件。因此不能很好地与气体溶解度测定仪匹配。有时为了测定高温高压下气体溶解对粘度影响的数据，只能将粘度计放在恒温箱的外面(因已有的高压粘度计，只有主体的一部分耐高温)。由于液体从恒温箱中进入恒温箱外面的粘度计的过程中温度有一定变化，这就破坏了原有的气－液平衡性质，既使温度恢复到原来的数值，气－液平衡也需相当长的时间才能恢复，对于粘度高的液体更是如此(气－液平衡仪中都采用搅拌或循环等加速平衡的措施，而粘度计中没有)。这就很难或无法得到所需的数据。
为了弥补已有粘度计在高压下不能将整个粘度计主体置于高温环境中，操作比较复杂，很难或无法直接与其它物理性质测定仪匹配制成多功能仪器的不足，本实用新型设计了一种新型高温高压落球粘度计。它既可以单独使用，又可以方便地与高温高压气液平衡仪等仪器匹配，并且控制和操作方便。
粘度计的整体示意图和主体结构图分别在图1和图2给出。磁铁提升部分(1)可以用任何可调速的小型提升设备，也可用手代替。磁铁提升架(2)的材料为不锈钢。它与磁铁固定架(20)和磁铁提升部分(1)相连接，可使外磁铁(16)上升或降落。螺母(3)的材料为无磁不锈钢。密封环(5，24)用紫铜或其它耐高温材料制成。出口管(4)、入口管(17)、阀门(6，19)、旋柄(7，18)的材料均为不锈钢。干簧管导线(8)为普通导线，导线外面有耐高温绝缘材料，共有四根导线，分别将两个干簧管的四个接头与计时器(26)相连接。导轨支架(9)的材料为不锈钢或其它金属材料，其作用是固定导轨(14)的位置。落柱顶销(10)由不锈钢制成，其作用是，当落柱(12)与其接触后，外磁铁(16)继续上升，落柱(12)将脱离磁场而降落。作为感应器的每个干簧管(11，15)内有两个小金属片，在磁场作用下两金属片接触，两接头相通，脱离磁场后，两接头断开。落柱(12)如图3所示，它由不锈钢等材料制成，落柱(12)圆柱部分的直径在5－25mm之间，总长度在5－50mm之间。落柱(12)里面有一磁铁(27)，此磁铁在磁极附近的磁场强度为500－10000高斯，落柱(12)的其它部分为不锈钢或其它耐高温材料。磁铁(27)有两个作用，一是起动干簧管(11，15)，二是与外磁铁(16)相互作用，使落柱(12)上升。落柱(12)为园锥形柱体、园柱体、椭园柱体，其园柱体底部周围各有四根不锈钢细丝(28)，确保落柱沿不锈钢筒(13)的中心降落。根据所测液体粘度的不同，可采用不同直径或不同密度的落柱(12)。不锈钢筒(13)的材料为无磁不锈钢，其内径为7－30mm，长度为150－1000mm。导轨(14)由不锈钢或其它金属制成，其作用是使磁铁固定架(20)沿一定的轨道上下移动。外磁铁(16)为耐高温的永磁铁，其磁极附近的磁强度在500－20000高斯之间。外磁铁(16)可使落柱(12)向上移动。磁铁固定架(20)的材料为无磁不锈钢或其它金属。其形状可如图4所示，也可以采用其它形状。底座(21)的材料为不锈钢，与不锈钢筒(13)焊接在一起，其平面与不锈钢筒(13)垂直。旋扭(22)共有三个，材料为不锈钢，其作用是将底盘(23)调节为水平位置。恒温箱(25)的作用是控制粘度测定系统的温度。计时器(26)采用标准脉冲方法计时，上端干簧管(11)控制起动，下端干簧管控制停止。此计时器(26)也可用计算机代替。
上述的材料除提升设备(1)，计时器(26)外，均采用耐高温材料，耐温范围为－20℃－300℃，其中，螺母(3)、出口管(4)、密封环(5，24)阀门(6)、落柱顶销(10)、落柱(12)、不锈钢筒(13)、入口管(17)、阀门(19)、不锈钢丝(28)为耐高压材料，耐压范围为0－30MPa。整个粘度计主体可置于－20－300℃的恒温箱(25)中使用，并且可在0－30MPa压力下测定液体粘度。
测定前，先用旋扭(22)将底盘(23)调节至水平，此时，不锈钢筒(13)与地面垂直。恒温箱(25)调节到所需温度后，将液体从入口管(17)注入不锈钢筒(13)。关闭阀门(19)。如果测定高压下的粘度，需在出口管(4)处加恒压源，压力范围为0－30MPa。
测定时，用提升设备(1)将外磁铁(16)提起，此时落柱(12)随之上升，当落柱(12)与落柱顶销(10)接触时，外磁铁(16)继续上升一段距离后，落柱(12)将脱离磁场而靠重力降落。当落柱从上开始下落通过第一个干簧管时，计时器或计算机(26)从零开始计数，落柱通过第二个干簧管时，此计时器(26)停止。根据落柱(12)通过两干簧管所需的时间、落柱(12)与液体的密度差和已标定的粘度与时间差和密度差的关系可得到被测液体的粘度。
本实用新型具有精度高、性能稳定和操作简便等特点。
实施例1按附图所示的粘度计，提升设备(1)用可逆电机，落柱(12)上下为锥形，园柱部分的直径为6mm，总长度为20mm，磁铁(27)在磁极附近的磁场强度为3000高斯，不锈钢筒(13)的材料为无磁不锈钢，其内径为14mm，长度为500mm。外磁铁(16)在磁极附近的磁场强度为6000高斯。记时器(26)用计算机直接采集时间数据，并将时间数据换算成粘度，对一些液体粘度测定的实验表明，该粘度计在20℃使用，性能稳定，操作方便，精度高。
实施例2按附图所示的粘度计，提升设备(1)用可逆电机，落柱(12)上下为锥形，园柱部分的直径为8mm，总长度为25mm，磁铁(27)在磁极附近的磁场强度为3000高斯，不锈钢筒(13)的材料为无磁不锈钢，其内径为14mm，长度为500mm。外磁铁(16)在磁极附近的磁场强度为6000高斯。记时器(26)用计算机直接采集时间数据，并将时间数据换算成粘度，对一些液体粘度测定的实验表明，该粘度计在180℃使用，性能稳定，操作方便，精度高。
实施例3按附图所示的粘度计，提升设备(1)用可逆电机，落柱(12)上下为锥形，园柱部分的直径为10mm，总长度为30mm，磁铁(27)在磁极附近的磁场强度为3000高斯，不锈钢筒(13)的材料为无磁不锈钢，其内径为14mm，长度为500mm。外磁铁(16)在磁极附近的磁场强度为6000高斯。记时器(26)用计算机直接采集时间数据，并将时间数据换算成粘度，对一些液体粘度测定的实验表明，该粘度计在300℃高温中使用，性能稳定，操作方便，精度高。
图1、粘度计整体示意图(1)提升设备(2)磁铁提升架(3)螺母(4)出口管(6)阀门(7)旋柄(8)导线(9)导轨支架(11)干簧管(12)落柱(13)不锈钢筒(14)导轨(15)干簧管(16)外磁铁(17)入口管(18)旋柄(19)阀门(20)磁铁固定架(21)底座(22)旋扭(23)底盘(25)恒温箱(26)计时器图2、粘度计主体结构图(2)磁铁提升架(3)螺母(4)出口管(5)密封环(9)导轨支架(10)落柱顶销(12)落柱(13)不锈钢筒(14)导轨(16)外磁铁(17)入口管(20)磁铁固定架(21)底座(22)旋扭(23)底盘(24)密封环图3、落柱(12)落柱(27)磁铁(28)不锈钢丝图4、磁铁固定架(16)外磁铁(20)磁铁固定架
权利要求1.一种测定液体粘度的高温高压落柱粘度计，它包括筒体(13)、落柱(12)、感应器(11，15)、记时器(26)其特征在于它还包括外磁铁(16)、磁铁固定架(20)、磁铁提升架(2)提升设备(1)、落柱顶销(10)、旋柄(18)、底座(21)、旋扭(22)、底盘(23)、密封环(5，24)、阀门(6，19)、旋柄(7)、导线(8)、导轨支架(9)、导轨(14)、入口管(17)、出口管(4)螺母(3)和不锈钢丝(28)，所述的筒体为不锈钢筒(13)、所述的落柱(12)中心为磁铁(27)，所述的感应器为干簧管(11，15)。
2.根据权利要求1所述的一种测定液体粘度的高温高压落柱粘度计，其特征在于所述的磁铁提升架(2)、螺母(3)、出口管(4)、密封环(5)、阀门(6)、旋柄(7)、导线(8)、导轨支架(9)、落柱顶销(10)、干簧管(11)、落柱(12)、不锈钢筒(13)、导轨(14)、干簧管(15)、外磁铁(16)、入口管(17)、旋柄(18)、阀门(19)、磁铁固定架(20)、底座(21)、旋扭(22)、底盘(23)、密封环(24)、磁铁(27)、不锈钢丝(28)均为耐高温材料，耐温范围为－20℃－300℃。
3.根据权利要求1所述的一种测定液体粘度的高温高压落柱粘度计，其特征在于所述的螺母(3)、出口管(4)、封闭环(5，24)、阀门(6)、落柱顶销(10)、落柱(12)、不锈钢筒(13)、出口管(17)、阀门(19)、不锈钢丝(28)为耐高压材料，耐压范围为0－30MPa。
4.根据权利要求1所述的一种测定液体粘度的高温高压落柱粘度计，其特征在于所述的不锈钢筒(13)为无磁不锈钢，内径为7－30mm，长度为150－1000mm。
5.根据权利要求1所述的一种测定液体粘度的高温高压落柱粘度计，其特征在于所述的落柱(12)为园柱体、椭园柱体、园锥形柱体。
6.根据权利要求1所述的一种测定液体粘度的高温高压落柱粘度计，其特征在于所述的落柱(12)的直径为5－25mm，长度为5－50mm。
7.根据权利要求1所述的一种测定液体粘度的高温高压落柱粘度计，其特征在于所述的落柱中心为磁铁(27)，外部为耐高温材料。
8.根据权利要求7所述的一种测定液体粘度的高温高压落柱粘度计，其特征在于所述的落柱中心为磁铁(27)，外部为不锈钢材料。
9.根据权利要求1所述的一种测定液体粘度的高温高压落柱粘度计，其特征在于所述的不锈钢筒(13)与底盘(23)垂直。
专利摘要本实用新型属于液体粘度测定装置，主要用于石油化工领域中液体粘度的测量。该粘度计主要由磁性落柱、不锈钢筒、磁铁固定架、磁铁提升架、计时器等部分组成。本实用新型的粘度计结构合理、操作简单、高压条件下可将整个粘度计主体置于高温环境中，特别适用于与其它物理性质测定仪相联接，并放在同一恒温环境中。此粘度计的使用温度和压力范围分别为-20—300℃和0-30MPa。
文档编号G01N11/10GK2205004SQ9421586
公开日1995年8月9日 申请日期1994年7月2日 优先权日1994年7月2日
发明者韩布兴, 柯杰, 阎海科, 柏祖怡, 张淑珍 申请人:中国科学院化学研究所