一种磁流体粘度测量装置及方法

1.本发明涉及一种磁流体粘度测量技术，更具体地说，它涉及一种磁流体粘度测量装置及方法。


背景技术：

2.磁流体是一种新型的功能材料，它既具有液体的流动性，又具有磁性，在无外加磁场时表现类似一般的流体无磁性吸引力，当外加磁场作用时表现出磁性。磁流体的粘度比基载液大得多，造成这种粘度增大的原因是由于固体相颗粒和基载液之间的摩擦。但是与一般液固胶体不同的是，磁流体的粘度还可能会受到外加磁场的影响，利用磁流体的这一特殊性质可以在工程中有各种各样的用途。
3.磁流体应用于工业领域的许多方面，作为润滑剂使用时，其粘度会影响磁流体的泄漏量和润滑效果；在作为密封剂使用时，通过外加磁场控制磁流体的粘度可以获得更好的密封性能。另外，磁流体的粘度会严重受到外界环境温度变化的影响，另外磁流体具有剪切稀化的特点，其粘度会随着剪切速率的变化而变化。在实际应用中，一些轴承或密封件的高速转动会产生很高的剪切速率，从而有可能引起粘度变化，影响其实际的工作性能。因此，在不同温度、磁场和剪切速率的情况下对磁流体粘度的测量显得非常必要。
4.目前测量流体粘度的装置主要有两种，一是利用毛细管进行测量，另外一种则是旋转式粘度计，现有的这些粘度计因为在磁场控制和剪切控制等方面没有进行专门设计，因而不太适合于对磁流体的粘度进行测量。


技术实现要素：

5.本发明克服了现在没有专门用于磁流体粘度测量的装置，对磁流体粘度测量不便的不足，提供了一种磁流体粘度测量装置及方法，它专用于磁流体粘度的测量，磁流体粘度测量操作方便。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种磁流体粘度测量装置，包括内筒、外筒、转轴、驱动电机、线圈、恒温加热器，内筒套装在外筒内，内筒和外筒之间设有间隙形成测量空间，内筒与转轴紧固连接，转轴与驱动电机输出轴连接，转轴上安装扭力传感器，线圈套装在外筒外壁上，恒温加热器靠近外筒外壁安装，驱动电机电连接用于控制转轴转速的转速控制器。
7.磁流体粘度测量时，包括以下步骤：a、将磁流体倒入测量空间，并记录内筒被磁流体浸没的高度l；b、启动驱动电机、线圈、恒温加热器；c、运行一段时间后，通过扭力传感器读取扭力数值，通过转速控制器获取转轴的转速数值，调节线圈的电流大小以及恒温加热器的加热温度，读取在不同磁场和温度条件下的扭力数值；d、对读取的数据进行处理，计算磁流体的粘度值，其中为粘度，n为转速，m为扭力，d为内筒的直径，l为
内筒被磁流体浸没的高度，为内外筒之间的间隙。这种磁流体粘度测量装置专用于磁流体粘度的测量，磁流体粘度测量操作方便。
8.作为优选，外筒底部设有和测量空间连通的排液孔。排液孔便于磁流体的排出。
9.作为优选，恒温加热器包括电热丝、温度传感器、加热器控制器，电热丝、温度传感器均与加热器控制器电连接。电热丝通电进行加热，温度传感器检测磁流体外部环境的温度，加热器控制器通过检测到的温度对电热丝进行控制，实现恒温控制。
10.作为优选，靠近转轴外壁位置安装用于检测转轴旋转速度的转速检测器。转速检测器直接多转轴的转速进行检测，转速检测精准可靠。
11.作为优选，外筒上部安装支架，驱动电机安装在支架上。驱动电机安装在支架上平稳可靠。
12.作为优选，测量空间下部设有环形过滤网，环形过滤网上均布连接若干根拉绳，支架上和拉绳对应设有滑轮，支架上安装可升降的升降套，拉绳分别绕过滑轮并连接在升降套上，升降套上安装可径向移动的推动杆，推动杆和升降套之间安装预紧弹簧，推动杆上设有定位柱，升降套上安装可上下移动的定位块，定位块上部设有凸起，定位柱抵接在凸起上，转轴外壁上外筒上方位置设有螺旋导槽，推动杆端部插装在螺旋导槽中，转轴转动使螺旋导槽带动推动杆向下移动；支架上靠近内筒上端位置安装定位座，定位块向下延伸出升降套，定位块接触到定位座后被向上推动使定位柱滑离凸起，推动杆滑离螺旋导槽；外筒上端安装若干支座，支座上安装可径向移动的支撑杆，支撑杆和支座之间安装定位弹簧，支撑杆向内延伸出支座的端部位置设有导向面，导向面由下往上向内倾斜设置，环形过滤网外边缘可滑过导向面并支撑在支撑杆上。
13.磁流体粘度测量之前，转轴转动，转轴上的螺旋导槽带动推动杆向下移动，从而使升降套拉动拉绳向下移动，拉绳拉着环形过滤网向上移动，对测量空间内的磁流体进行过滤并去除磁流体内的气泡；环形过滤网滑过支撑杆端部导向面并支撑在支撑杆上，之后定位块接触到定位座后被向上推动使定位柱滑离凸起，推动杆滑离螺旋导槽。环形过滤网从磁流体底部向上移动，将磁流体中的杂质滤出并去除磁流体中的气泡，有利于保证磁流体粘度测量的精准度。
14.作为优选，定位座上安装若干根导杆，升降套与导杆滑动套装在一起。升降套套装在导杆上，在升降的过程中更加平稳可靠。
15.作为优选，环形过滤网下表面上设有支撑凸环，支撑凸环支撑在外筒底面上。支撑凸环对环形过滤网起到了很好的支撑定位作用。
16.一种磁流体粘度测量方法，利用磁流体粘度测量装置进行测量，包括以下步骤：a、将磁流体倒入测量空间，并记录内筒被磁流体浸没的高度l；b、启动驱动电机、线圈、恒温加热器；c、运行一段时间后，通过扭力传感器读取扭力数值，通过转速控制器获取转轴的转速数值，调节线圈的电流大小以及恒温加热器的加热温度，读取在不同磁场和温度条件下的扭力数值；d、对读取的数据进行处理，计算磁流体的粘度值，其中为粘度，n为转速，m为扭力，d为内筒的直径，l为内筒被磁流体浸没的高度，为内外筒之间的
间隙。
17.一种磁流体粘度测量方法，利用磁流体粘度测量装置进行测量，包括以下步骤：a、将环形过滤网装入测量空间底部，升降套移动到转轴上部靠近螺旋导槽的端部位置，推动杆端部插装在螺旋导槽中；b、将磁流体倒入测量空间，并记录内筒被磁流体浸没的高度l；c、启动驱动电机、线圈、恒温加热器；d、转轴上的螺旋导槽带动推动杆向下移动，从而使升降套拉动拉绳向下移动，拉绳拉着环形过滤网向上移动，对测量空间内的磁流体进行过滤并去除磁流体内的气泡；e、环形过滤网滑过支撑杆端部导向面并支撑在支撑杆上，之后定位块接触到定位座后被向上推动使定位柱滑离凸起，推动杆滑离螺旋导槽；f、运行一段时间后，通过扭力传感器读取扭力数值，通过转速控制器获取转轴的转速数值，调节线圈的电流大小以及恒温加热器的加热温度，读取在不同磁场和温度条件下的扭力数值；d、对读取的数据进行处理，计算磁流体的粘度值，其中为粘度，n为转速，m为扭力，d为内筒的直径，l为内筒被磁流体浸没的高度，为内外筒之间的间隙。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）磁流体粘度测量装置专用于磁流体粘度的测量，磁流体粘度测量操作方便；（2）磁流体粘度测量准确可靠。
附图说明
19.图1是本发明的实施例1的结构示意图；图2是本发明的实施例2的结构示意图；图3是本发明的实施例2的升降套位置的连接结构示意图；图4是本发明的图2的局部放大示意图；图中：1、内筒，2、外筒，3、转轴，4、驱动电机，5、线圈，6、测量空间，7、扭力传感器，8、排液孔，9、电热丝，10、温度传感器，11、加热器控制器，12、支架，13、环形过滤网，14、拉绳，15、滑轮，16、升降套，17、推动杆，18、预紧弹簧，19、定位柱，20、定位块，21、凸起，22、螺旋导槽，23、定位座，24、支座，25、支撑杆，26、定位弹簧，27、导向面，28、导杆，29、支撑凸环。
具体实施方式
20.下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：实施例1：一种磁流体粘度测量装置（参见附图1），包括内筒1、外筒2、转轴3、驱动电机4、线圈5、恒温加热器，内筒套装在外筒内，内筒和外筒之间设有间隙形成测量空间6，内筒与转轴紧固连接，转轴与驱动电机输出轴连接，转轴上安装扭力传感器7，线圈套装在外筒外壁上，恒温加热器靠近外筒外壁安装，驱动电机电连接用于控制转轴转速的转速控制器，转速控制器通过控制驱动电机的电流实现速度的控制。
21.外筒底部设有和测量空间连通的排液孔8。恒温加热器包括电热丝9、温度传感器10、加热器控制器11，电热丝、温度传感器均与加热器控制器电连接。靠近转轴外壁位置安装用于检测转轴旋转速度的转速检测器。外筒上部安装支架12，驱动电机安装在支架上，转速检测器也安装在支架上。内筒下端和外筒底部之间设有空隙。
22.一种磁流体粘度测量方法，利用磁流体粘度测量装置进行测量，包括以下步骤：a、
将磁流体倒入测量空间，并记录内筒被磁流体浸没的高度l；b、启动驱动电机、线圈、恒温加热器；c、运行一段时间后，通过扭力传感器读取扭力数值，通过转速控制器获取转轴的转速数值，调节线圈的电流大小以及恒温加热器的加热温度，读取在不同磁场和温度条件下的扭力数值；d、对读取的数据进行处理，计算磁流体的粘度值，其中为粘度，n为转速，m为扭力，d为内筒的直径，l为内筒被磁流体浸没的高度，为内外筒之间的间隙。
23.实施例2：一种磁流体粘度测量装置（参见附图2至附图4），其结构与实施例1相似，主要不同点在于本实施例中测量空间下部设有环形过滤网13，环形过滤网上均布连接若干根拉绳14，支架上和拉绳对应设有滑轮15，支架上安装可升降的升降套16，拉绳分别绕过滑轮并连接在升降套上，升降套上安装可径向移动的推动杆17，推动杆和升降套之间安装预紧弹簧18，升降套上设有径向设置的滑孔，预紧弹簧和推动杆均安装在滑孔中，推动杆两端分别延伸出滑孔两端，推动杆外壁上设有凸缘，预紧弹簧抵接在滑孔内壁和凸缘之间。推动杆上设有定位柱19，升降套上安装可上下移动的定位块20，定位块上部设有凸起21，定位柱抵接在凸起上，升降套上和定位块对应设有竖向设置的插孔，定位块插装在插孔中。转轴外壁上外筒上方位置设有螺旋导槽22，推动杆端部插装在螺旋导槽中，转轴转动使螺旋导槽带动推动杆向下移动；支架上靠近内筒上端位置安装定位座23，定位块向下延伸出升降套，定位块接触到定位座后被向上推动使定位柱滑离凸起，推动杆滑离螺旋导槽；外筒上端安装若干支座24，支座上安装可径向移动的支撑杆25，支撑杆和支座之间安装定位弹簧26，支撑杆向内延伸出支座的端部位置设有导向面27，导向面由下往上向内倾斜设置，环形过滤网外边缘可滑过导向面并支撑在支撑杆上。定位座上安装若干根导杆28，升降套与导杆滑动套装在一起。环形过滤网下表面上设有支撑凸环29，支撑凸环支撑在外筒底面上。其它结构与实施例1相同。
24.一种磁流体粘度测量方法，利用磁流体粘度测量装置进行测量，包括以下步骤：a、将环形过滤网装入测量空间底部，升降套移动到转轴上部靠近螺旋导槽的端部位置，推动杆端部插装在螺旋导槽中；b、将磁流体倒入测量空间，并记录内筒被磁流体浸没的高度l；c、启动驱动电机、线圈、恒温加热器；d、转轴上的螺旋导槽带动推动杆向下移动，从而使升降套拉动拉绳向下移动，拉绳拉着环形过滤网向上移动，对测量空间内的磁流体进行过滤并去除磁流体内的气泡；e、环形过滤网滑过支撑杆端部导向面并支撑在支撑杆上，之后定位块接触到定位座后被向上推动使定位柱滑离凸起，推动杆滑离螺旋导槽；f、运行一段时间后，通过扭力传感器读取扭力数值，通过转速控制器获取转轴的转速数值，调节线圈的电流大小以及恒温加热器的加热温度，读取在不同磁场和温度条件下的扭力数值；d、对读取的数据进行处理，计算磁流体的粘度值，其中为粘度，n为转速，m为扭力，d为内筒的直径，l为内筒被磁流体浸没的高度，为内筒外壁与外筒内壁之间的间隙。
25.以上所述的实施例只是本发明较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。