便携式粘度计制造技术

便携式粘度计包括分配泵机构，所述分配泵机构和被称为正排量移液管的正排量试样容器协作，用于以已知的流率分配期望确定其粘度的液体试样。所分配的液体流过具有至少两个压力传感器的流通过微型粘度传感器，所述压力传感器在所述液体流过矩形流通道时测量所述液体的压降，在已知流率下的压降与所述粘度成比例。控制器控制所述粘度计的操作并且处理传感器数据，并且得到的粘度测量值能被显示在显示器上。正排量移液管可移除地定位在粘度计中，使得当粘度测试完成时所述正排量移液管能够从粘度计被移除，并且用盛装待被测试的另一液体的另一正排量移液管来取代。

【技术实现步骤摘要】
便携式粘度计本申请是于2011年4月26日提交的、申请号为201180031161.1、专利技术名称为“便携式粘度计”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术落入利用流通过（flow-through）型粘度传感器来测量液体粘度的粘度计领域。
技术介绍
粘度是液体流阻的量度，并且粘度值取决于用于非牛顿液体的变形率，如在R.B.Bird,R.C.Armstrong和O.Hassager创作的DynamicsofPolymericLiquids,Vol.1,1987中描述的。变形率由以（时间）-1为单位的剪切率给出。在已知剪切率下测得的粘度是“真实”粘度。真实粘度对剪切率的依赖性是粘度曲线，该粘度曲线表征材料并且是考虑有效加工的重要因素。然而，在许多情况下，粘度在不明确的测试状况下被测量，使得剪切率不可能是已知或计算得到的。在不明确的状况下，测量粘度值仅是“表观”的。由于在已知剪切率下测量真实粘度，因此真实粘度是通用的，而表观粘度不是通用的。相反，表观粘度取决于测量系统。例如，作为公知常识，浸没在测试液体池中的心轴的扭矩在以恒定速度旋转时该心轴的扭矩被测量。在该情况下，扭矩值仅产生表观粘度，这是因为测试状况不明确并且剪切率是未知的。至多，表观粘度可以被测量为心轴的旋转速度的函数。仅在用于测试液体的“本构方程”已知的情况下，心轴的旋转速度事实上可以与剪切率相关。然而，“本构方程”对于几乎所有非牛顿液体是未知的。因此，对于大多数非牛顿液体来说，不可能在不明确的测试状况下测量真实粘度。仅给出表观粘度的粘度测量方法已经被研究并用于制造和材料表征的质量控制。各种在线粘度计被设计用于实时粘度测量。美国专利5,317,908（Fitzgerald等人）和4,878,378（Harada）与用于处理控制的测量表观粘度的系统相关。美国专利6,393,898（Hajduk等人）描述了一种同时测量许多测试液体的系统。这些粘度计测量表观粘度。然而，由于表观粘度测量的非通用性，在需要时必须单独地寻找借助具体方法测量的特定试样的表观粘度与真实粘度之间的相关性。用于材料配方的基础研究需要真实粘度测量。加工设备和附件（例如，模具、模、挤出螺杆等）的设计同样需要材料的真实粘度。然而，表观粘度测量在快速测试中用于指示，这是因为它更易于并且被更快地测量并且通常更为经济。真实粘度更难以获得并且仅可以借助下述数种类型的仪器来测量：流变仪和毛细管粘度计。流变仪对测试试样获得精确且已知的剪切率，由此测量真实粘度。流变仪是多种多样的，并且通常装备成还测量其他属性。因此，流变仪通常是昂贵的。此外，大量的试样需要借助流变仪来进行粘度测量。同样，流变仪不是很适于在线应用。圆形毛细管粘度计可以测量表观粘度和真实粘度，这取决于是否考虑到合适补偿。毛细管粘度计需要沿毛细管的压降测量，以用于粘度。由于毛细管是圆形截面的，因此仅可以测量在入口和出口处的压力。由于这种限制，毛细管粘度计仅测量表观粘度，除非通过使用具有不同长度-直径比的两个不同毛细管来校正入口效应。然而，使用两个毛细管使得毛细管粘度计是庞大的和/或费时的。毛细管粘度计在专利6,575,019（Larson）、4,920,787（Dual等人）、4,916,678（Johnson等人）以及4,793,174（Yau）中被描述。微流体粘度计在专利6,681,616（MichaelSpaid等人）和公布2003/0182991（MichaelSpaid等人）中被公开。流体通道中的标记器的驻留时间被用于测量粘度，只有在测试液体是牛顿液体的情况下该粘度才是真实粘度。仅测量非牛顿液体的表观粘度。在专利5,503,003（Brookfield）中公开的便携式粘度计采用在用于粘度测量的液体池中旋转的心轴的公知扭矩测量。如所示的并且如公知的，本方法仅测量表观粘度。总之，大多数粘度测量技术得到表观测量并且需要相对大体积的试样。同样，这些仪器在测量下一试样之前需要清洁与液体接触的部件（例如，容器、心轴等）。这种清洁是费时的，从而粘度测量从设置到测试通常花费30分钟。在当前技术下较大的试样体积需求也增加了清洁时间和浪费。因此，不存在测量小量试样的真实粘度并且快速地测量的名副其实的便携式粘度计。本申请人的专利7,290,441中公开的狭缝粘度计使得可能测量小试样的真实粘度。然而，该狭缝粘度计需要精密液体分配系统以及相关电子器件，以提供并且控制通过粘度计的液体流。在现有技术中并未公开便携并且可以结合各种试样使用的简单的精密液体分配系统。
技术实现思路
根据本专利技术，便携式粘度测量仪器或粘度计包括：微型粘度测量传感器；用于强制液体试样通过该微型粘度测量传感器的便携精密液体分配系统；用于控制粘度计的操作的控制器；以及用于显示液体的测量粘度的显示器。传感器设计在本申请人的专利6,892,583和7,290,441中被描述，这些文献以引用的方式结合到本文，就像在本文被全文阐述的那样。本专利技术的便携系统测量液体的真实粘度并且仅需要小体积的液体试样以用于测量。本专利技术还提供获得待被测试的液体试样并且将该液体试样置入粘度计中以用于测试的快速且简单的方法。本专利技术的便携精密液体分配系统包括正排量泵，所述正排量泵结合将在下文中称为正排量移液管的正排量试样容器操作，在所述正排量试样容器中供应待测量其粘度的液体试样。移液管可以从粘度计被移除以及被更换，使得当移液管被移除并且从粘度计分离时，待被测试的液体试样能够被抽吸到移液管中，并且然后在其中具有液体试样的移液管被插入到粘度计中，用于测量移液管中液体试样的粘度。移液管包括柱塞，所述柱塞在所述移液管中滑动以将试样抽吸到移液管中（这可以用手完成）以及当移液管在粘度计中时迫使试样离开移液管。在正排量泵的一个实施方式中，精密马达驱动丝杠，当所述移液管柱塞被定位在粘度计中时，所述丝杠移动推回部以使其接触所述移液管柱塞。当推回部使得柱塞在移液管中移动时，液体从移液管被分配到微型粘度测量传感器的流通道中。控制电子器件控制精密马达的操作，以按照已知的流率将待被测试的液体从移液管分配到微型粘度测量传感器的流通道中。微型流通过粘度测量传感器包括微米级流通道，该微米级流通道结合压力传感器阵列，所述压力传感器阵列测量流通道中的液体的完全展开流的压降。该压降与流经该通道的液体的剪切应力成比例。剪切率与流率成比例。通过将剪切应力除以剪切率来计算试样液体的粘度。粘度的得到测量结果能被示出在显示器中。基于微控制器或微处理器的电子器件可以形成粘度计的控制器电子器件，以控制泵的马达并且处理来自压力传感器的数据。该处理数据可以被显示并且还可以被存储和/或发送到远程装置。如果期望实现试样的温度控制，那么粘度计、粘度传感器和/或移液管中的试样可以借助基于帕尔贴的温度控制装置或其他大致接受的温度控制装置被调节至设置温度。粘度计可以存储测量粘度值的历史以用于各种用途，和/或可以存储各种液体（例如，预期经常被测量的液体）的已知粘度值的数据库。这可以允许将已知液体的已知粘度与被认为是已知液体的试样的测量粘度进行快速比较。已知值和测量值之间的差异可以表明该测试液体不是其被认为的那种液体，或者可以表明粘度计存在问题，使得能够检查粘度计。附图说明本专利技术的附加特征和优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式粘度计，所述便携式粘度计包括：分配泵机构；粘度传感器，所述粘度传感器具有矩形液体流通道以及沿所述流通道定位的至少两个压力传感器，所述至少两个压力传感器测量流过所述流通道的液体的完全展开流的压降；正排量移液管，所述正排量移液管适于盛装期望测量其粘度的液体试样，所述分配泵机构和所述正排量移液管协作地联接，使得所述分配泵机构的操作，与所述正排量移液管协作，以已知的流率从所述移液管分配测试液体，并且所述正排量移液管被联接到所述粘度传感器，使得期望测量其粘度的所述液体在其从所述正排量移液管被分配时被强制进入到所述粘度传感器中；以及控制器，所述控制器控制所述粘度计的操作并且处理传感器数据。

【技术特征摘要】
2010.04.26 US 61/3278891.一种便携式粘度计，所述便携式粘度计包括：粘度传感器，所述粘度传感器具有矩形液体流通道以及沿所述流通道定位的至少两个压力传感器，所述至少两个压力传感器测量流过所述流通道的液体的完全展开流的压降；分配泵机构，所述分配泵机构适于和正排量移液管联接，所述正排量移液管适于盛装期望测量其粘度的液体，使得所述分配泵机构的操作，与所述正排量移液管协作，以已知的流率从所述正排量移液管分配所述液体；以及控制器，所述控制器控制所述粘度计的操作并且处理传感器数据，其中，所述粘度传感器具有液体入口连接器，所述液体入口连接器联接到所述矩形液体流通道；以及所述粘度传感器适于通过所述液体入口连接器与所述正排量移液管直接联接，从而使得期望测量其粘度的所述液体当被从所述正排量移液管分配时被期望以已知的流率通过所述液体入口连接器从所述正排量移液管排到所述粘度传感器中。2.根据权利要求1所述的便携式粘度计，所述便携式粘度计附加地包括显示测试结果的显示器。3.根据权利要求1所述的便携式粘度计，其中，所述控制器包括编程微控制器。4.根据权利要求3所述的便携式粘度计，其中，所述控制器包括用于输入测试变量的用户接口。5.根据权利要求1所述的便携式粘度计，其中，所述正排量移液管包括移液管筒以及移液管柱塞，所述移液管柱塞以密封且可滑动的方式定位在所述移液管筒内，其中，所述移液管柱塞包括从所述移液管筒延伸的柱塞端部，所述移液管柱塞借助所述柱塞端部能够在所述移液管筒中滑动地移动。6.根据权利要求5所述的便携式粘度计，其中，所述移液管柱塞能够相对于所述移液管筒沿两个相反的方向滑动地移动，沿填充方向的移动实现液体对所述移液管筒的填充，以及沿分配方向的移动实现液体从所述移液管筒的分配。7.根据权利要求6所述的便携式粘度计，其中，所述分配泵机构适于相对于所述移液管筒以已知速率沿分配方向移动所述移液管柱塞，来将所述移液管筒中的测试液体以已知流率从所述移液管筒分配。8.根据权利要求7所述的便携式粘度计，其中，所述分配泵包括马达、丝杠和推回部，所述丝杠被联接到所述马达以使得所述马达的操作引起所述丝杠的旋转，所述推回部被联接到所述丝杠，使得所述丝杠的旋转引起所述推回部的线性运动，所述推回部还联接到所述柱塞端部，由此所述推回部的线性运动使得所述移液管柱塞沿所述分配方向移动。9.根据权利要求8所述的便携式粘度计，其中，所述控制器控制所述马达的操作。10.根据权利要求7所述的便携式粘度计，所述便携式粘度计附加地包括安装机构，所述安装机构用于将所述正排量移液管可移除地安装到所述粘度计中。11.根据权利要求10所述的便携式粘度计，所述便携式粘度计附加地包括至少一个温度控制装置来控制期望测量其粘度的所述液体的温度，其中，所述至少一个温度控制装置与所述安装机构协作以当所述移液管被安装在所述安装机构中时而在试样被从所述移液管强制进入所述粘度传感器之前控制所述移液管中的期望测量其粘度的液体试样的温度，所述移液管包含期望测量其粘度的液体试样。12.根据权利要求1所述的便携式粘度计，所述便携式粘度计附加地包括安装机构，所述安装机构用于将所述正排量移液管可移除地安装到所述粘度计中。13.根据权利要求1所述的便携式粘度计，其中，所述粘度计存储用于多种液体的已知粘度值的数据库。14.根据权利要求1所述的便携式粘度计，其中，所述粘度计存储测量粘度值的历史。15.根据权利要求1所述的便携式粘度计，其中，所述粘度计由电池来供电。16.根据权利要求1所述的便携式粘度计，其中，所述控制器包括通信装置，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·贝克，
申请(专利权)人：电流感应器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US