CN103528926A - 一种流体黏度测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种流体黏度测量装置及方法，所述装置包括固定于支架顶部的搅拌机和固定于加热板上的用于承装待测流体的圆筒容器，所述转子设于圆筒容器的偏心位置，使两者间产生设定距离的间隙区域，在圆筒容器的侧壁上开设通孔并在通孔处安装流体压力表，其中，转子与圆筒容器间的最小距离h₀不大于2mm；所述通孔与转子与圆筒容器间的最小距离处间的截面垂直距离x为1mm。该装置通过相互运动表面之间的流体动压变化来测量流体的黏度，省去了扭矩传感器等零件，降低了生产成本，简化了仪器的结构，缩短了测量时间，可以在实践当中广泛应用。

Description

一种流体黏度测量装置及方法

技术领域

本发明涉及一种流体黏度测量装置及方法，具体涉及一种用于测量不同温度下流体黏度的测量设备和方法，属于仪器仪表领域。

背景技术

现在的黏度计按工作方式分主要有毛细管式黏度计、旋转式黏度计、振动式黏度计，但是这些黏度计在制造和使用上都存在着一些不足，有待于改进。毛细管式黏度计在测量黏度较大的液体的黏度时所用的时间较长；旋转式黏度计的扭矩传感器价格较高，增加了生产制造成本；而振动式黏度计结构比较复杂。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种流体黏度测量装置，该装置通过相互运动表面之间的流体动压变化来测量流体的黏度。

一种流体黏度测量装置，所述装置包括固定于支架顶部的搅拌机和固定于加热板上的用于承装待测流体的圆筒容器，所述圆筒容器位于搅拌机的下方，圆柱形转子贯穿固定于搅拌机的转动杆上，转动杆通过设于圆筒容器底部的轴承进行径向固定，所述转子设于圆筒容器的偏心位置，使两者间产生设定距离的间隙区域，在圆筒容器的侧壁上开设通孔并在通孔处安装流体压力表，

其中，转子与圆筒容器间的最小距离h₀不大于2mm；所述通孔与转子与圆筒容器间的最小距离处间的截面垂直距离x为1mm。

本发明所述流体黏度测量装置，位于上方的搅拌机固定在支架上，搅拌机工作时通过贯穿转子的转动杆将动力传递给转子；搅拌机下方是圆筒容器，圆筒容器固定于恒温电加热板，同时也固定在支架上；圆筒容器底部安装有轴承来对贯穿转子的转动杆进行径向固定，防止转子转动过程中发生晃动，转子布置在圆筒容器的偏心位置，使两者之间产生一片间隙很小的区域。在进行测量时，将待测流体注入圆筒容器，打开搅拌机，转动杆通过带动转子转动而带动液体流动，在间隙区域形成流体动压润滑，在该区域的圆筒容器的侧壁上开设通孔并安装流体压力表，用于测量流体的压力，根据一维无限长的径向轴承的雷诺方程式，即可建立黏度与压力之间的关系。根据此关系将流体压力计的刻度转换为黏度值刻度即可得黏度值。在使用本测量设备时，要根据实际情况选择合适的转子规格和转速，即待测液体的黏度越小，所选转子直径越小，转速越高。

本发明所述流体黏度测量装置优选首先确定圆筒容器的直径和轴承的位置，通过更换不同直径的转子来改变转子与圆筒容器间的最小距离h₀，并同时改变通孔与转子间的距离h。

本发明所述流体黏度测量装置优选包括黏度显示装置。所述黏度显示装置所显示的黏度值通过测得的压力值和设定的个参数并根据一维无限长的径向轴承的雷诺方程式所得。

本发明所述流体黏度测量装置优选所述装置还包括温度传感器，所述温度传感器置于待测流体中并与加热板相连。

本发明所述流体黏度测量装置优选所述转子与圆筒容器间的最小距离h₀按下述方法确定：

若待测流体的运动黏度小于80cSt，则h₀小于或等于1mm，但不含0；

若待测流体的运动黏度大等于80cSt，则h₀为1～2mm，不含1mm。

本发明的另一目的是提供利用上述测量流体黏度的方法。

一种流体黏度测量方法，将待测流体注入上述装置的圆筒容器内，确定转子与圆筒容器间的最小距离h₀和转子的转速，

所述设定距离按下述方法确定：

若待测流体的运动黏度小于80cSt，则h₀小于或等于1mm，但不含0；

若待测流体的运动黏度大于或等于80cSt，则h₀为1～2mm，不含1mm。

所述转速按下述方法确定：

若待测流体的运动黏度小于80cSt，则转子的转速大于280r/min；

若待测流体的运动黏度大于或等于80cSt，则转子的转速小于或等于280r/min，

根据一维无限长的径向轴承的雷诺方程式

$\frac{\∂p}{\∂x}=6\mathrm{\ηU}\left(\frac{h-h_0}{h^3}\right)$

p——流体压力，压力表测得压力

x——沿转子圆周方向上的位移（即通孔与转子与圆筒容器间的最小距离处间的截面垂直距离，如图2所示）

η——流体黏度

U——转子转速

h₀——油压最大处转子与圆筒容器的距离（即转子与圆筒容器间的最小距离，如图2所示）

h——通孔与转子间的距离

建立黏度与压力之间的关系，根据此关系将流体压力计的刻度替换为黏度值刻度即可直接显示出黏度值。

上述方法中，在未知黏度值的大致范围时，调节间隙为1～2mm，转子转速小于或等于280r/min，若流体黏度测量装置无法正常显示黏度，则调节间隙为小于或等于1mm，转子转速大于280r/min。

本发明的有益效果是：本发明提供一种流体黏度测量装置及利用该装置测量流体黏度的方法，该装置通过相互运动表面之间的流体动压变化来测量流体的黏度，省去了扭矩传感器等零件，降低了生产成本，简化了仪器的结构，缩短了测量时间，可以在实践当中广泛应用。

附图说明

图1为一种流体黏度测量装置的示意图。

图2为圆筒截面示意图；

附图标记如下：搅拌机1，流体压力表2，圆筒容器3，轴承4，加热板5，转子6，温度传感器7，支架8，转动杆9，通孔10。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

下述实施例中所述流体黏度测量装置：

一种流体黏度测量装置，所述装置包括固定于支架8顶部的搅拌机1和固定于加热板5上的用于承装待测流体的圆筒容器3，所述圆筒容器3位于搅拌机1的下方，圆柱形转子6贯穿固定于搅拌机1的转动杆9上，转动杆9通过设于圆筒容器3底部的轴承4进行径向固定，所述转子6设于圆筒容器3的偏心位置，使两者间产生设定距离的间隙区域，在圆筒容器3的侧壁上开设通孔10并在通孔10处安装流体压力表2。其中，转子6与圆筒容器3间的最小距离h₀为0.5mm；所述通孔10与转子6与圆筒容器3间的最小距离处间的截面垂直距离x为1mm，通孔10与转子6间的距离h为0.6mm。

所述装置还包括温度传感器7，所述温度传感器7置于待测流体中并与加热板5相连。

实施例1

圆筒容器直径为10cm，转子直径为7cm，x为1mm，转速为300r/min，已知黏度指数为40的油，测得压强为330pa，黏度为40。

实施例2

圆筒容器直径为10cm，转子直径为7cm，x为1mm，转速为300r/min，已知黏度指数为50的油测得压强为410pa，黏度为50。

实施例3

圆筒容器直径为10cm，转子直径为7cm，x为1mm，转速为300r/min，已知黏度指数为65的油测得压强为540pa，黏度为65。

Claims (4)

1.一种流体黏度测量装置，其特征在于：所述装置包括固定于支架（8）顶部的搅拌机（1）和固定于加热板（5）上的用于承装待测流体的圆筒容器（3），所述圆筒容器（3）位于搅拌机（1）的下方，圆柱形转子（6）贯穿固定于搅拌机（1）的转动杆（9）上，转动杆（9）通过设于圆筒容器（3）底部的轴承（4）进行径向固定，所述转子（6）设于圆筒容器（3）的偏心位置，使两者间产生设定距离的间隙区域，在圆筒容器（3）的侧壁上开设通孔（10）并在通孔（10）处安装流体压力表（2），

其中，转子（6）与圆筒容器（3）间的最小距离h₀不大于2mm；所述通孔（10）与转子（6）与圆筒容器（3）间的最小距离处间的截面垂直距离x为1mm。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置还包括温度传感器（7），所述温度传感器（7）置于待测流体中并与加热板（5）相连。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述转子（6）与圆筒容器（3）间的最小距离h₀按下述方法确定：

若待测流体的运动黏度小于80cSt，则h₀小于或等于1mm，但不含0；

若待测流体的运动黏度大等于80cSt，则h₀为1～2mm，不含1mm。

4.一种流体黏度测量方法，其特征在于：将待测流体注入权利要求1所述装置的圆筒容器（3）内，确定转子（6）与圆筒容器（3）间的最小距离h₀和转子（6）的转速，

所述设定距离按下述方法确定：

若待测流体的运动黏度小于80cSt，则h₀小于或等于1mm，但不含0；

若待测流体的运动黏度大于或等于80cSt，则h₀为1～2mm，不含1mm；

所述转速按下述方法确定：

若待测流体的运动黏度小于80cSt，则转子（6）的转速大于280r/min；

若待测流体的运动黏度大于或等于80cSt，则转子（6）的转速小于或等于280r/min，

根据一维无限长的径向轴承的雷诺方程式

$\frac{\∂p}{\∂x}=6\mathrm{\ηU}\left(\frac{h-h_0}{h^3}\right),$

建立黏度与压力之间的关系，根据此关系将流体压力计的刻度替换为黏度值刻度即得黏度值。

Images