專利名稱：旋轉(zhuǎn)剪切速率降速式粘度測量法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于流變物質(zhì)粘度測量技術(shù)。
粘度是流變物質(zhì)的流動特性，對于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、家用化工、食品工業(yè)、環(huán)保及醫(yī)藥醫(yī)學(xué)等行業(yè)有重要的意義，例如，潤滑油、乳化液、懸乳液、塑料溶液、油漆涂料、洗滌劑、陶瓷漿、油墨、煤漿、土壤、化妝品、飲料、果膠口香糖、巧克力、內(nèi)外用藥及血液、體液等流變物質(zhì)都需要測粘度。
粘度測量方法很多，其中旋轉(zhuǎn)式測量法是最有前途的一類，其測量精度高，測試時間短，測頭易清洗，所需樣品少，幾乎適應(yīng)所有的流變物質(zhì)的粘度測量。
與粘液阻力相關(guān)的剪切應(yīng)力τ及與測頭旋轉(zhuǎn)速率成正比的旋轉(zhuǎn)剪切速率D二者之比定義為粘度η，即η=τD---(1)]]>于是，粘度便可以用測頭的旋轉(zhuǎn)速率與粘液阻力之間關(guān)系測得。然而，以往的旋轉(zhuǎn)粘度計，如中國專利CN95201824.2，需要在不同電機(jī)旋轉(zhuǎn)速率下測量獨立的24個點，經(jīng)換算，用幾十分鐘，連成一條粘度曲線，其測量精度受影響，儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不方便。
本發(fā)明目的在于提出一種原恒速旋轉(zhuǎn)測頭，靠粘液阻力突然降速的變速，對粘液阻力關(guān)系，描繪粘度的測量方法及其裝置。
本發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的一種粘度旋轉(zhuǎn)測量法，其特征在于，首先設(shè)定電機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)帶動測頭旋轉(zhuǎn)的電機(jī)達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速時，突然切斷電機(jī)電源，使測頭靠粘液阻力降速；同時用計算機(jī)測量并記錄變速和粘液阻力以及自動將其關(guān)系描繪粘度曲線。
實施上述方法所述的裝置，其特征在于，由饋電而設(shè)定轉(zhuǎn)速的電機(jī)定子6，置于帶動部同軸的樣品測頭3及上部同軸的測速光柵9旋轉(zhuǎn)的電機(jī)轉(zhuǎn)子7的外部；轉(zhuǎn)子7由裝在外殼4的上下二軸承11和5來支撐；旋轉(zhuǎn)的光柵9剛好介于發(fā)射測速光束的光源10和接收被光柵9切割的測速光束的光電管8之間；由光電管8輸出表征測頭(即電機(jī))轉(zhuǎn)速隨時間變化率的光電脈沖信號送到計算機(jī)，由計算機(jī)做數(shù)據(jù)處理，并將結(jié)果送外設(shè)輸出。
結(jié)合附圖，進(jìn)一步說明本發(fā)明內(nèi)容。


圖1是本發(fā)明測試裝置2是本發(fā)明測試結(jié)果曲線中標(biāo)識符號如下1流變物質(zhì)樣品2樣品杯3測頭4外殼5下軸承 6定子 7轉(zhuǎn)子8光電管9光柵10光源 11上軸承圖1是本發(fā)明測試裝置圖。它由樣品杯1，測頭3，電機(jī)6、7，光柵測速器8、9、10，計算機(jī)及其外設(shè)組成。光柵是一圓形透明薄片，其上沿徑向印刷或刻有切割光束的光欄，在其垂直上方設(shè)有發(fā)射光束的光源10，在相對的正下方有一接收被光柵切割的光束的光電管8。樣品測頭與樣品接觸的測面是大鈍角角錐，以避免渦流。
粘度旋轉(zhuǎn)測量法粘度測量是利用旋轉(zhuǎn)錐形測頭在待測流變物內(nèi)，用流變物粘性阻力而形成的扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力，與測頭轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系來測定流體粘度。如前所述，粘度η等于剪 切應(yīng)力τ與測頭的剪切速率D的比值，重寫公式(1)η=τD---(1)]]>剪切應(yīng)力τ與粘液阻力Fn大小相等方向相反，即τ＝-Fn(2)而剪切速率D正比于測頭轉(zhuǎn)速V，令其比值為f(V)。因為Fn=tn-tn-1Vn-Vn-1---(3)]]>式中tn是設(shè)定恒定轉(zhuǎn)速時刻tn-1是降速最終時刻Vn是設(shè)定恒定轉(zhuǎn)速Vn-1是降速的最終速度于是粘度η=FnDf(V)---(4)]]>式中Fn粘液阻力Df(V)速率技術(shù)規(guī)格如下粘度0.5～109mPas(厘泊) 剪切速率0.004-400001/9 1/秒溫度-50-200℃ 壓力真空-1000bar轉(zhuǎn)速0-1000轉(zhuǎn)/分 精度4％FS測量時間≤120秒測量過程將樣品裝入樣品杯2，按圖1放好測頭3，在電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定電路選好預(yù)定轉(zhuǎn)速相應(yīng)的設(shè)定電壓，計算機(jī)和光柵測速器的光柵9、光發(fā)射管10和光電管8都處于備用狀態(tài)。
開機(jī)，測頭3迅速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)達(dá)到預(yù)定速度時，由計算機(jī)操作，突然切斷電機(jī)6、7的電源，于是，測頭3靠待測流變樣品的阻力慢慢減速，直至為零。與此同時，計算機(jī)記錄相對應(yīng)的光電管送來的光脈沖和對應(yīng)時間。計算機(jī)迅速將所得的光脈沖及相應(yīng)時間的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，運用公式(4)，算出粘度相關(guān)數(shù)據(jù)和曲線，并經(jīng)外設(shè)輸出。整個測量過程只需要幾分鐘。
圖2是本發(fā)明實施測試結(jié)果曲線圖。4種不同樣品，不同粘度，反映出不同樣品特性。
本發(fā)明優(yōu)點
1、本發(fā)明測量方法簡單，測量時間短，僅小于2分鐘，精度高(4％FS)。
2、節(jié)省人力、電力。
3、幾乎適應(yīng)于所有流變物質(zhì)。
實施例1按圖1測量裝置連接，裝好樣品。該裝置粘度測量范圍在0.5～109mPas。設(shè)定電機(jī)驅(qū)動電壓為交流12伏，轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/分。流變體樣品為建筑水泥漿。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到300轉(zhuǎn)/分時，突然切斷電機(jī)電源，計算機(jī)測出樣品粘度。其結(jié)果見圖2(a)。橫坐標(biāo)是D豎坐標(biāo)是C。建筑水泥漿恰當(dāng)?shù)牧髯兲匦裕饶茏柚官A運過程中顆粘沉淀，又保障施工有良好附著力及澆注性能。
實施例2流變物樣品為油漆，基他條件同實施例1。測試結(jié)果見圖2(b)。油漆若粘度不佳，不容易涂均勻，影響施工質(zhì)量，因此通常產(chǎn)品出廠用粘度來說明指標(biāo)。
實施例3流變體樣品為雪花膏，其他條件同實施1，測試結(jié)果見圖2(C)。流變特性改變成觸變性，一來延長了放置時間，二來涂在臉上舒適。
實施例4流變體樣品為潤滑油，其他條件同實施例1，測試結(jié)果見圖2(d)。潤滑油因冬夏季節(jié)不同，都要保證對齒輪箱和引擎有足夠的潤滑而又不輕易流掉，對機(jī)件壁有足夠附著力。潤滑油粘度特性是保障良好的潤滑效果重要指標(biāo)。
權(quán)利要求
1.一種粘度旋轉(zhuǎn)測量法，其特征在于，首先設(shè)定電機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)帶動測頭旋轉(zhuǎn)的電機(jī)達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速時，突然切斷電機(jī)電源，使測頭靠粘液阻力降速；同時用計算機(jī)測量并記錄變速和粘液阻力以及自動將其關(guān)系描繪粘度曲線。
2.根據(jù)實施權(quán)利要求1測量方法所需的裝置，其特征在于，由饋電而設(shè)定電機(jī)轉(zhuǎn)速的定子6，置于帶動下部同軸的樣品測頭3及上部同軸的測速光柵9旋轉(zhuǎn)的電機(jī)轉(zhuǎn)子7的外部；轉(zhuǎn)子7由裝在外殼4的上下二軸承11和5來支撐；旋轉(zhuǎn)的光柵9剛好介于發(fā)射測速光束的光源10和接收被光柵9切割測速光束的光電管8之間；由光電管8輸出表征測頭(即電機(jī))轉(zhuǎn)速隨時間變化率的光電脈沖信號送到計算機(jī)，由計算機(jī)做數(shù)據(jù)處理，并將結(jié)果送外設(shè)輸出。
全文摘要
旋轉(zhuǎn)剪切速率降速式粘度測量法及其裝置屬于流變物質(zhì)粘度測量技術(shù)。其目的在于提出原恒速旋轉(zhuǎn)測頭靠粘度阻力突然降速的變速，對粘液阻力關(guān)系，來描繪粘度的測量方法及其裝置。該測量方法是設(shè)定電機(jī)轉(zhuǎn)速，帶動測頭旋轉(zhuǎn)的電機(jī)達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速時，突然切斷電機(jī)電源，使測頭靠粘度阻力降速；同時用計算機(jī)測量并記錄變速和粘液阻力以及自動將其關(guān)系描繪粘度曲線。該裝置由樣品杯1，測頭3，電機(jī)6、7，光柵測速器8、9、10，計算機(jī)及其外設(shè)組成。該測量方法簡單，測試精度高、時間短、節(jié)省人力和電力，廣泛應(yīng)用于各種待測流變物質(zhì)的粘度測量。
文檔編號G01N11/14GK1147088SQ9610903
公開日1997年4月9日 申請日期1996年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月30日
發(fā)明者李鋼 申請人:李鋼