專利名稱:橋式自動毛細管粘度計的制作方法
本實用新型屬毛細管橋式差壓粘度計。
用各種毛細管粘度計測定溶液的粘度已有悠久的歷史，人們還在不斷地探索更完美的裝置。1984年美國M.A.Haney發(fā)明了毛細管橋式粘度計〔US 4463598；Ameriean Laboratory41(1985)〕，此粘度計的優(yōu)點是精度高，測定速度快，對溫度不敏感，但其造價高，維護費用高，且只能測定特性粘數(shù)的近視值ηsp／C。
本實用新型的目的是在保持Haney粘度計的高精度快速測定及對溫度不敏感的優(yōu)點的同時，通過增加控制系統(tǒng)和改進該儀器各部件，降低其成本和維護費用、擴展儀器的性能，即不但使儀器成為自動化的先進儀器，而且能測定一般定義的特性粘數(shù)〔η〕＝ (ηSP)/(C) ｜C→O，必要時也能測定零剪切特性粘數(shù)。
本實用新型的目的是通過如圖1所描述的各部件構成的儀器而實現(xiàn)的。它是由溶劑輸送〔56〕、溶液引入〔57〕、差壓測量〔58〕、控制和數(shù)據(jù)處理〔59〕和數(shù)據(jù)輸出〔60〕等系統(tǒng)所組成。
溶劑輸送系統(tǒng)可包括恒壓輸送和恒流輸送兩種方式。氣體直接給溶劑加恒壓，經(jīng)隔膜或波紋管給溶劑加恒壓和用恒壓器經(jīng)柱塞給溶劑加恒壓都屬恒壓輸送，此裝置還可用各類恒流泵輸送溶劑，屬恒流輸送。而Haney使用的是用氣體直接給溶劑加恒壓的方式，如圖2左，41是氦氣源，42是壓力調(diào)節(jié)器，43、44是多通閥，45是真空泵，46是真空閥，47是溶劑槽，48是壓力表，49是溶劑加壓器，50是液面計，51是攪拌子，53是過濾器，54是測量線路，52、55是面板。本實用新型的溶劑輸送系統(tǒng)見圖2右，其標號為2是調(diào)節(jié)器，22和24為閥，19是波紋管式貯液器，18氣體加壓容器，21氣體控制閥，25溶劑槽，23壓力傳感器，20壓力控制閥，40恒壓或恒流選擇閥，39是恒流泵接頭。它取消了Haney的真空和壓力調(diào)節(jié)閥，簡化了管路控制過程，用二通閥取代了多通閥，從而降低了造價，提高了儀器的可靠性，又由于用波紋管隔離給溶劑加壓，在操作中無需使用價格昂貴的氦氣給溶劑加壓，即可用壓縮空氣，這樣就大大降低儀器的維護費用，同時，用氣體的微體積膨脹恒壓，精度遠比壓力調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)精度高。
本實用新型采用的溶劑引入系統(tǒng)在Haney僅有注射器多通閥和貯液管的基礎上，改用進樣器和進樣分配盤及動力缸，這樣可以自動加樣，并同時可加多個(1～25)樣品進行測試，可作 (ηsp)/(C) 的濃度外推，因而能得到定義的〔η〕，而不是僅能得到〔η〕的近視值。當然亦可同時測定多個〔η〕的近視值，如需要測定零剪切特性粘數(shù)，可通過部件20和23控制測量系統(tǒng)，得到不同壓力下的特性粘數(shù)，借助計算機和程序即可得到此種物理量。
此儀器增加了控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，包括單板機或微型計算機，控制電磁閥或氣體閥、執(zhí)行電機或氣動及液動執(zhí)行機構，使系統(tǒng)與溶液引入系統(tǒng)結合實現(xiàn)了儀器的自動化和增加了儀器的功能。數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)用屏幕顯示或數(shù)字顯示或打印最終計算結果(而不用多筆記錄儀)，特別是采用數(shù)字顯示作為數(shù)據(jù)輸出手段可使成本降低。
與傳統(tǒng)使用的鳥氐粘度計相比，采用本發(fā)明粘度計，可使測定每個樣品的時間從幾小時縮到幾分鐘，測定精度可從1％提高到優(yōu)于0.1％，控溫精度可從±0.1℃放寬到±1℃，在每個樣品測完之后無需清洗和干燥粘度計，樣品和溶劑用量少，可自動完成多個樣品的測量，計算和輸出結果，從而也大大提高了效率。
實施例圖3是溶劑輸送系統(tǒng)采用恒壓氣體經(jīng)波紋管給溶劑加壓。包括溶劑槽25、閥22和24、波紋管式貯液器19、液路控制電磁閥17、氣體加壓容器18、氣體控制閥21和電磁閥22。溶液引入系統(tǒng)包括氣體分配閥3、氣缸4、注射器5、進樣分配器6、溶液貯管7、六通閥8和廢液槽9。差壓測量系統(tǒng)包括等阻力毛細管10、11、12和13組成的橋式結構、小差壓傳感器14和大差壓傳感器15、廢液槽16。控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括單板機26、電磁閥3、17和20以及轉動六通閥和進樣分配器用的執(zhí)行電機等。數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)包括數(shù)字顯示器、雙筆記錄儀或打印機等。此外還有附助設備如氮氣瓶1和調(diào)節(jié)器2及電源和控溫系統(tǒng)等(圖中省略未畫)，圖中液路和氣路用實踐表示、測量線路用虛線表示、控制線路用點劃線表示。
詳細操作過程是準備過程1、接通電源和氣源，設定測定條件和測定方式，如一點方式，外推方式或零剪切外推方式。
2、加溶劑手動開啟閥20、21、22、24。閥17是常閉的。25中的溶劑以其高位能驅動溶劑流入19，當22中有溶劑流出時，手動關閉22、24和20。
3、恒壓開啟21，當18中的壓力達到要求的值時(由23測出)，關閉21。
4、把已知濃度的待測溶液吸入注射器，并依次插入到進樣分配盤6上，把每個分配盤號對應的濃度輸入計算機26中。
自動測量當給定的溫度到達后，在計算機控制下完成如下過程1、給定傳感器14的零點值自動開啟17，溶劑分別流經(jīng)12、11和13、10兩組毛細管，計算機采集14的零點值(無壓差的輸出信號)。
2、測量自動關閉17，轉動6使注射器到達氣缸正下方，使4動作向下，把5中的溶液經(jīng)六通閥加入7中，多余的溶液進入廢溶槽9，留在7和管線中的溶液濃度保證與給定值相同。當7中溶液的溫度達到給定值時，自動切換到測量系統(tǒng)中，17自動開啟，這時溶劑一路流經(jīng)12和11，而另一路流經(jīng)13后進入7，而把7中的溶液頂入10，這樣傳感器14中出現(xiàn)差壓。當此差壓達到最大值并穩(wěn)定后，數(shù)據(jù)和15的差壓值進入計算機的相應存貯單元，當14的差壓又回到零點值時，A17關閉，6通閥8轉動回正常位置。準備重復上述測量過程，直到所有的樣品測完為止。
3、計算依給定的測定方式不同，計算也不完全相同。在一點方式時，把14所測定的差壓△P和15測得的差壓P和樣品相應的濃度C，用公式〔η〕4△P／〔C(P－2△P)〕計算出近似的特性粘數(shù)。在外推方式時，用公式4△Pi／〔Ci(Pi－2△Pi)〕對Ci進行線時回歸，得的截距就是定義的〔η〕。
4、結果輸出在打印機27上打印出最終結果。
權利要求
1.毛細管橋式差壓粘度計，它是由溶劑輸送、溶液引入、差壓測量等系統(tǒng)而組成的，其特征在于溶劑輸送系統(tǒng)包括恒壓輸送和恒流輸送兩種方式，包括溶劑槽25、閥22和24、波紋管式貯液器19、液路控制電磁閥17、氣體加壓容器18、氣體控制閥21和電磁閥22。溶液引入系統(tǒng)包括氣體分配閥3、氣缸4、注射器5、進樣分配器6、溶液貯管7、六通閥8和廢液槽9。差壓測量系統(tǒng)包括等阻力毛細管10、11、12和13組成的橋式結構、小差壓傳感器14和大差壓傳感器15、廢液槽16?？刂坪蛿?shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括單板機26、電磁閥3、17和20以及轉動六通閥和進樣分配器用的執(zhí)行電機，數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)包括數(shù)字顯示器、雙筆記錄儀或打印機。
2.按權利要求
1所述的毛細管橋式差壓粘度計，其特征在于此儀器的主要結構〔58〕(即差壓測量部分)在橋路的頂端與溶劑輸送系統(tǒng)〔56〕連接，在橋路的另一對角上通過一只或兩只六通閥與溶液引入系統(tǒng)〔57〕相接連。
專利摘要
本實用新型提供了可自動，同時進多個樣品，而且能測定一般定義的特性粘數(shù)，必要時也能測定零剪切特性粘數(shù)的儀器。它由溶劑輸送、溶液引入、差壓測量、控制和數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)輸出等組成。它的溶劑輸送系統(tǒng)可包括恒流輸送兩種方式，數(shù)據(jù)處理可用微型計算機。數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)可用屏幕顯示或數(shù)字顯示也可打印出最終計算結果。此粘度計具有精度高、測定速度快、對溫度不敏感及用途廣泛、造價低的優(yōu)點。
文檔編號G01N11/04GK87209341SQ87209341
公開日1988年8月3日 申請日期1987年6月18日
發(fā)明者張兆謨, 楊國鈞 申請人:中國科學院長春應用化學研究所, 吉林省軍區(qū)機關干休所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan