专利名称：自动表观粘度快测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动测量非牛顿流体的表观粘度的测量装置。
发明专利“表观粘度快测装置及其测量方法”(专利号88100777.3)是一种自动测量非牛顿流体的表观粘度的装置，该装置包括本体部份(含竖直管、三通、毛细管、U形管)、压力检测部份(含压力传感器、放大器、A/D转换电路)、控制部份(含单板机、电磁阀、电泵、液位传感器)、及温控部份(含温度传感器、电加热器、温控器)，其测量方法包括将样品注入竖直管、使竖直管内的样品在毛细管内流动，检测毛细管两端的压力差、对压力差信号采样和A/D转换、计算表观粘度。该装置的主要特征在于本体部份由长度为300mm，内径为2mm和3mm之一，内径沿长度方向均匀一致的竖直管和长度为200mm，内径为0.6～1mm的水平毛细管通过三通接头中的两个出口构成L形管，三通接头的另一出口与压力传感器相连，水平毛细管的另一端与小U形管相连，并置于能调节温度的盒中。该装置的主要缺点是(1)只能在较窄的壁面切应力范围内测量表观粘度，其壁面切应力范围最大为0-80dyn/cm2，(2)相应地，其测量的表观粘度范围也较窄。其原因在于，壁面切应力和表观粘度都是毛细管两端压差的增函数，而压差又正比于该装置竖直管的高度，但该装置的竖直管高度只有300mm。在工程中，切应力往往大大超过80dyn/cm2，因此，该装置不能完全满足工程和科研的需要。
本实用新型的目的，旨在针对上述现有的技术的不足，提供一种其测量的壁面切应力范围和表观粘度范围都宽的自动表观粘度快测仪。
本实用新型是以下述方案实现的在已有的发明专利“表观粘度快测装置及其测量方法”的基础上，将其本体部份作了改进，采用具有下述结构特征的毛细管流动装置作为本体部份内径为0.6～1.2mm、长度为150～250mm的等截面直毛细管的两端各与一个容积为4～30ml的柱壳状的腔的底部连为一体，且相互连通，此两个腔分别称为驱动腔和贮液腔；驱动腔的上部分出2根分支管，其中一根分支管连通压力变送器，另一根分支管与一电磁阀和一蠕动泵相串连；贮液腔的底部分出一根分支管，此分支管与一电磁阀相连；贮液腔上部分出一根分支管，此分支管再分成2根支管，一根支管与一电磁阀相连，另一根支管与一电磁阀和蠕动泵相串连。
附
图1为本实用新型的构成图，图中，[1]为驱动腔、[2]为毛细管、[3]为贮液腔、[4]为贮液腔上部的分支管、[5]为贮液腔下部的分支管、[6]、[7]、[8]、[9]分别为电磁阀、[10]为蠕动泵、[11]为驱动电路、[12]为A/D转换和控制卡、[13]为微型计算机、[14]为打印机、[15]为压力变送器、[16]、[17]分别为驱动腔上部的分支管、[18]为温度传感器、[19]为电热元件、[20]为温控器、[21]为恒温盒、[22]为盛试样的容器。
下面，结合附图所示的实施例作进一步说明本实用新型包括毛细管流动装置即本体部份(含驱动腔[1]、毛细管[2]、贮液腔[3]、分支管[4]、[5]、[16]、[17])，恒温部份(含温控器[20]、温度传感器[18]、电热元件[19]、恒温盒[21])，压力检测部份(含压力变送器[15])，微机控制和A/D转换部份(含电磁阀[6]、[7]、[8]、[9]、蠕动泵[10]、驱动电路[11]、A/D转换和控制卡[12]、微型计算机[13]、打印机[14])和机箱。其中，驱动腔[1]的容积、贮液腔[3]的容积、毛细管[2]的内径和长度等的大小，见表一，电磁阀[6]、[7]、[8]、[9]采用重庆北碚春光仪表配件厂产的DF2-3型电磁阀，蠕动泵[10]采用四川仪表九厂产的LDC-1型，压力变送器采用甘肃国营七四九厂产的CYX-IB型压力变送器，驱动电路[11]及A/D转换和控制卡[12]采用成都科分院科仪厂的产品，其A/D转换为12位，温控器[20]采用四川仪表十五厂产的XMT-102型数字式温度显示调节仪，温度传感器[18]为RT热电阻、电热元件[19]为80W的电阻丝，微机[13]为IBM286或386微机，打印机为24针打印机，恒温盒[21]的尺寸为30cm长、8cm宽、10cm高，用有机玻璃制成。
参见附图1，用玻璃制成的园柱壳状的驱动腔[1]和贮液腔[3]的底部为漏斗形，并分别垂直地连接在玻璃毛细管[2]的两端、相互连通、成为一体；驱动腔[1]的上部的分支管[16]用软管与压力变送器[15]连通，分支管[17]用软管与电磁阀[6]的进口连通；贮液腔[3]底部的分支管[5]用软管与电磁阀[9]的进口连通，贮液腔上部的分支管[4]再分成2根支管，一根支管与电磁阀[8]的进口用软管连通，另一根支管与电磁阀[7]的进口用软管连通；电磁阀[6]和[7]的出口用软管相并连到蠕动泵[10]的出口，蠕动泵[10]的进口及电磁阀[8]的出口各与大气相通；电磁阀[9]的出口用软管连接、软管的另一头放入试样容器[22]中。
恒温盒[21]为长方体形，相互连通的驱动腔[1]、毛细管[2]、贮液腔[3]水平地安装在恒温盒[21]内、恒温部份的温度传感器[18]、电热元件[19]安装在恒温盒[21]内、恒温盒[21]的壁上有孔，供软管和导线的进出。压力变送器[15]、温控器[20]、电磁阀[6]、[7]、[8]、[9]、蠕动泵[10]、驱动电路[11]及恒温盒[21]安装在机箱内。A/D转换和控制卡[12]插在微机[13]的I/O插槽上，其A/D转换通道与压力变送器[15]的输出相连，其控制信号通道与驱动电路[11]的输入通道相连。驱动电路[11]的输出端分别与电磁阀[6]、[7]、[8]、[9]、蠕动泵[10]的线包相连。测量时，微机[13]先控制电磁阀[6]、[8]截止，电磁阀[7]、[9]开启、蠕动泵[10]反转，此时容器[22]内的试样经电磁阀[9]、贮液腔底部的分支管[5]被吸入贮液腔[3]内，然后，微机[13]控制电磁阀[9]也截止，并使蠕动泵[10]正转，蠕动泵[10]将外界的空气经电磁阀[7]和贮液腔上部的分支管[4]泵入贮液腔[3]内，并将贮液腔[3]内的试样经毛细管[2]压入驱动腔[1]中，此时，驱动腔[1]内原有的空气被试样压缩，当驱动腔[1]内的空气被压缩到予定的压力后，微机[13]控制电磁阀[7]也截止，并使蠕动泵停止转动，经短暂时间平衡后，微机[13]使电磁阀[8]开启，由于电磁阀[8]的另一出口通大气，从而将贮液腔[3]内的空气压力突然泄压到大气压力，此时，由于驱动腔[1]内的空气压力大于大气压力，驱动腔[1]内的试样立即经毛细管[2]流回到贮液腔[3]中，在躯动腔[1]中空气压力下降的同时，微机[13]对压力变送器[15]的输出进行采样，并计算出一系列相应的壁面切应力、切变率和表观粘度值。测量过程由测量软件控制进行。
已有的技术用竖直管仅能在毛细管两端产生最大为300mm水柱的压差，而本实用新型用驱动腔[1]中压缩空气在毛细管[2]两端产生的压差可达1000mm水柱以上；故，本实用新型除具有发明专利“表观粘度快测装置及其测量方法”的优点，如只需一次测量就可获得一系列的切应力、切变率下的表观粘度值，自动化程度高以外，还具有下列优点(1)能在更宽的切应力范围(0～250dyn/cm2以上)测量表观粘度，(2)测量的表观粘度范围为已有技术的1.7倍以上。可广泛用于生物医学、石油、化工、食品等行业的粘度测量领域。
表一4个实施例的本体尺寸
权利要求1.一种自动表观粘度快测仪，包括本体部份、恒温部份、压力检测部份，微机控制和A/D转换部分，机箱，其特征在于本体部份是内径为0.6～1.2mm，长度为150～250mm的等截面直毛细管的两端各与一个容积为4～30ml的柱壳状的腔的底部连为一体，且相互连通，这两个腔分别称为驱动腔和贮液腔；驱动腔的上部分出2根分支管，其中一根分支管连通压力变送器，另一根分支管与一电磁阀和一蠕动泵相串连；贮液腔的底部分出一根分支管，此分支管与一电磁阀相连；贮液腔上部分出一根分支管，此分支管再分成2根支管，一根支管与一电磁阀相连，另一根支管与一电磁阀和蠕动泵相串连。
2.如权利要求1所述的自动表观粘度快测仪，其特征在于本体部份的驱动腔容积为20ml、贮液腔容积为4ml、毛细管内径为0.6mm、毛细管的长度为150mm。
3.如权利要求1所述的自动表观粘度快测仪，其特征在于本体部份的驱动腔容积为25ml、贮液腔容积为5ml、毛细管内径为0.8mm、毛细管的长度为200mm。
4.如权利要求1所述的自动表观粘度快测仪，其特征在于本体部份的驱动腔容积为20ml、贮液腔容积为5ml、毛细管内径为1mm、毛细管的长度为250mm。
5.如权利要求1所述的自动表观粘度快测仪，其特征在于本体部份的驱动腔容积为30ml、贮液腔容积为6ml、毛细管内径为1.2mm、毛细管的长度为200mm。
专利摘要一种自动表观粘度快测仪，解决了现有技术测量的壁面切应力范围和表观粘度范围较窄的技术问题。本实用新型由本体部分、恒温部分、压力检测部分、微机控制和A/D转换部分、机箱组成，主要技术特征是本体部分由一根等截面直毛细管及分别与其两端连通的驱动腔和贮液腔构成，优点是只需一次测量就获得一系列切应力下的表观粘度值、自动化程度高、测量的切应力和表观粘度范围宽等，可用于粘度测量领域。
文档编号G01N11/00GK2249411SQ9524244
公开日1997年3月12日 申请日期1995年11月22日 优先权日1995年11月22日
发明者蔡绍皙, 徐世荣, 吴云鹏, 段铭, 王力工, 吴西 申请人:重庆大学