用于振荡剪切和压力下的流变实验的压力单元制造技术

本发明专利技术涉及一种用于测量介质的弹性和粘度的测量装置，该测量装置包括具有用于接纳待测量的介质的容积的第一测量装置部件和突出到所述容积中的第二测量装置部件。第一测量装置部件借助于气流密封而相对于第二测量装置部件被密封。第一测量装置部件可在围绕预定轴线的转动运动中相对于第二测量装置部件运动。

Pressure cell for rheological experiments under oscillatory shear and pressure

The invention relates to a device for measuring the elasticity and viscosity of the medium, the measuring device comprises a measuring device for the first part of volume acceptance to be measured medium and outstanding to the second components of the measuring device in the volume. The first measuring device is sealed with respect to the second measuring device by means of an air flow seal. The first measuring device can move relative to the second measuring device in the rotational motion around the predetermined axis.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于振荡剪切和压力下的流变实验的压力单元
本专利技术涉及一种用于测量介质的弹性和粘度的测量装置，所述测量装置即使在分别地高压或高温下也容许介质的弹性和粘度的测量。特别地，本专利技术涉及一种用于在高压和高温下测量低粘度液体的弹性的装置。
技术介绍
由现有技术得知例如借助于测量压力降、从毛细管通过的流量或通过测量浸入式探针的振荡的缓冲来进行粘度测量。此外，用于测量粘度的旋转流变仪是已知的。借助于这种类型的测量方法和测量装置，确实偶尔甚至在高温和高压下也可以测量粘度；然而，借助于这种类型的测量，不可能在同时很低的粘度下测量弹性特性。
技术实现思路
因此可见，本专利技术的一个目的是提供一种用于在分别地高压或高温下测量介质的弹性的装置，特别是用于在高压和高温下测量低粘度液体的弹性的装置。本专利技术的该目的通过独立权利要求的主题来实现，而本专利技术的有利的细化方案通过从属权利要求来实施。根据本专利技术的一个实施例，提供了一种用于测量介质的弹性和粘度的测量装置，其中所述测量装置具有：用于接纳待测量的介质的容积，所述容积由第一测量装置部件界定；突出到所述容积中的第二测量装置部件，其中所述第一测量装置部件借助于气流密封相对于所述第二测量装置部件被密封，其中所述第一测量装置部件能在围绕预定轴线的转动运动中相对于所述第二测量装置部件运动。这样，借助于气流密封，可以以这样的方式将第一测量装置部件和第二测量装置部件相对于彼此密封，即第一测量装置部件和第二测量装置部件能相对转动以便基于该转动运动来确定介质的弹性或粘度，所述介质位于用于接纳待测量的介质的相应容积中。气流密封使得能够提供摩擦尽可能低或基本上无摩擦的两个测量装置部件的相互密封，以使得待测量的介质甚至在高压或高温下也能被保持在所述容积中，其中不会明显妥协第一测量装置部件和第二测量装置部件相对于彼此运动的能力。本专利技术的上下文中的高温应理解为高达约200℃的温度，并且本专利技术的上下文中的高压应理解为高达约16bar(绝对值)的压力。气流密封容许所述容积的密封，以使得甚至在高压和高温下也能测量位于其中的介质，但不会通过实心垫片而限制或篡改转矩的测量值。气流密封与三路径结构有区别，其中一个路径终止于待密封的容积中，而另外两个路径分别用于供给气体或排出气体。密封效果借助于第一路径中的背压来实现，所述背压通过气体从第二路径向第三路径的通流而产生。第一路径与所述容积连接，以使得所述容积中通常不存在气流。这里的待测量的样品位于所述容积中，其中所述容积由第一和第二测量装置部件界定并且借助于气流密封来密封。由第一和第二测量装置部件界定的容积被构思为在其中进行粘度测量或弹性测量。这里的气流用于密封，其中接纳待测量的样品的容积本身一般不会发生空气的通流。确切而言，所述容积接纳待测量的液体并且保持该液体。与其中发生从屏障容积通过的恒定流量的空气轴承形成对比，在气流密封的情况下，测量容积的内部建立静压力。与其中轴承需要紧间隙尺寸的转动部件的空气轴承相反，气流密封相对于外部气氛密封用于接纳样品介质的容积。此外，气流密封由于动态流动原理而使得诸如驱动装置和测量装置的周边设备能够被保持在加压区的外部，这在具有静压力的反压密封的情况下不容易实现。根据本专利技术的一个实施例，所述容积在设置用于接纳所述待测量的介质的区域中是旋转对称的，并且所述第二测量装置部件在突出到所述容积的设置用于接纳所述待测量的介质的区域中的那个区域/区段中是旋转对称的，其中所述第一测量装置部件具有中空圆柱形部分，并且所述第二测量装置部件具有圆柱形部分，其中所述中空圆柱形部分和所述圆柱形部分在设置用于接纳所述待测量的介质的区域中形成圆筒形间隙。这样，可以开始第一测量装置部件与第二测量装置部件之间的一致转动运动，以便实现层状和无湍流的流动。由于该旋转对称，可以避免待测量的介质位于其中的容积内在转动运动的作用下而出现不同压力状态。根据本专利技术的一个实施例，转动运动包括振荡运动。这样，在第一测量装置部件或第二测量装置部件上可以设置有用于传感器或致动器的供给管线或排出管线，其中不存在必须使相应装置的接触在任何转动的情况下与后者一致的问题。特别地，当不存在自转的转动运动而是仅存在振荡转动运动时，能简化介质流的供给和排出装置如液体管线和气体管线。根据本专利技术的一个实施例，所述振荡运动具有正弦振荡。这样，能在第一测量装置部件与第二测量装置部件之间提供尽可能小幅的包含第一测量装置部件相对于第二测量装置部件的一定程度的加速或反之的一致振荡运动。此外，当能以尽可能简单的方式、也就是说以正弦振荡的形式展现振荡行为时，能以简单方式评估在振荡运动中为了测量弹性和粘度而确定的测定值，并且因此能从测定值消除相应影响。根据本专利技术的一个实施例，所述振荡运动具有在0.01Hz与100Hz之间的频率。这样，能考虑待测量的介质的不相似的弹性和粘度特性，并且能跨特定频率范围确定待测量介质的弹性或粘度。根据本专利技术的一个实施例，所述振荡运动具有在1*10-6°与180°之间的幅度。这样，能在待测量的介质的弹性和粘度的测量中实现最大精确程度。根据本专利技术的一个实施例，所述振荡运动具有在5*10-5°与45°之间的幅度，其中360°对应于圆的完整一周。根据一个实施例，所述振荡幅度能以迭代方式适合待测量的介质。为此，一个测量装置部件上的测定转矩在另一测量装置部件的振荡幅度的变化过程中的变化就幅度而言能被用作致动开始振荡运动的致动器的基础。根据本专利技术的一个实施例，所述测量装置具有转矩传感器，其中所述转矩传感器设置在所述第一测量装置部件和所述第二测量装置部件中的一者上。这样，能借助于确定设定第一测量装置部件相对于第二测量装置部件进行转动运动、特别是振荡运动所需的转矩来确定待测量的介质的弹性或粘度。根据本专利技术的一个实施例，所述第一测量装置部件和所述第二测量装置部件中的一者相对于基准点被固定，并且所述转矩传感器设置在所述第一测量装置部件和所述第二测量装置部件中的被固定的那一者上。这样，转矩传感器能关于直接抵靠在相应测量装置部件上的基准点确定该转矩，其中不存在影响弹性或粘度的测量的致动器的干扰影响。这特别适用于致动器设置在不是相对于基准点固定而是在致动器的促使下相对于固定在基准点上的测量装置部件围绕预定轴线进行转动运动的另一测量装置部件上的情况。根据本专利技术的一个实施例，所述第一测量装置部件在气流密封的区域中具有第一圆筒形套筒部分和第二圆筒形套筒部分，并且所述第二测量装置部件在所述气流密封的区域中具有第一圆柱形部分和第二圆柱形部分，其中所述第一圆筒形套筒部分和所述第一圆柱形部分形成第一圆筒形间隙，并且所述第二圆筒形套筒部分和所述第二圆柱形部分形成第二圆筒形间隙，其中在所述第一圆筒形间隙与所述第二圆筒形间隙之间设置有加压气体供给装置。这样，可以供给加压气体以使得借助于通向所述容积中的圆筒形间隙发生压力的积聚，并且气体的流出借助于另一圆筒形间隙以这样的方式进行，即由于该另一圆筒形间隙中的和相应气体供给装置中的流动阻力，待测量的介质设置在其中的容积中出现被维持的压力。根据本专利技术的一个实施例，所述加压气体供给装置设置在所述第一测量装置部件上。这样，气体供给装置能设置在不与转矩传感器连接的那个部件上，使得当第二测量装置部件相对于基准点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量介质的弹性和粘度的测量装置，其中所述测量装置(1)包括以下：用于接纳待测量的介质(100)的容积(11)，所述容积(11)由第一测量装置部件(10)界定，突出到所述容积(11)中的第二测量装置部件(20)；其中，所述第一测量装置部件(10)借助于气流密封(50)相对于所述第二测量装置部件(20)被密封，其中，所述第一测量装置部件(10)能在围绕预定轴线(A)的转动运动中相对于所述第二测量装置部件(20)运动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于测量介质的弹性和粘度的测量装置，其中所述测量装置(1)包括以下：用于接纳待测量的介质(100)的容积(11)，所述容积(11)由第一测量装置部件(10)界定，突出到所述容积(11)中的第二测量装置部件(20)；其中，所述第一测量装置部件(10)借助于气流密封(50)相对于所述第二测量装置部件(20)被密封，其中，所述第一测量装置部件(10)能在围绕预定轴线(A)的转动运动中相对于所述第二测量装置部件(20)运动。2.根据权利要求1所述的测量装置，其中，所述容积(11)在设置用于接纳所述待测量的介质(100)的区域中是旋转对称的，并且所述第二测量装置部件(20)在如下区段中是旋转对称的，该区段突出到设置用于接纳所述待测量的介质(100)的容积(11)的区域中，其中所述第一测量装置部件(10)具有中空圆柱形部分(13)且所述第二测量装置部件(20)具有圆柱形部分(23)，其中所述中空圆柱形部分(13)和所述圆柱形部分(23)在设置用于接纳待测量的介质(100)的区域中形成圆筒形间隙(30)。3.根据权利要求1和2中任一项所述的测量装置，其中，所述转动运动包括振荡运动。4.根据权利要求3所述的测量装置，其中，所述振荡运动具有正弦振荡。5.根据权利要求4所述的测量装置，其中，所述振荡运动具有在0.01Hz与100Hz之间的频率。6.根据权利要求4和5中任一项所述的测量装置，其中，所述振荡运动具有在1*10-6°与180°之间、特别是5*10-5°与45°之间的幅度。7.根据权利要求1至6中任一项所述的测量装置，其中，所述测量装置具有转矩传感器(40)，其中所述转矩传感器设置在所述第一测量装置部件(10)和所述第二测量装置部件(20)中的一者上。8.根据权利要求7所述的测量装置，其中，所述第一测量装置部件(10)和所述第二测量装置部件(20)中的一者相对于基准点被固定，并且所述转矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·诺瓦克，P·舒勒，L·西格尔，
申请(专利权)人：温特沙尔控股有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE