振动式流变仪制造技术

一种振动式流变仪，在构成为音叉振动器的一对振动器组件中，在其自由端各有一个在待测样品中的敏感板，它们受电磁激励组件生相位相反，频率相同的激励。为使加在振动器组件的施振力能随时间变化，配置了能对电磁激励组件提供大小为无级连续变化的激励电流控制组件，以电信号的方式检测出振动器组件的振幅，将这一检测值和激励电流值一起送入记录组件，用以表示随时间变化时流体样品在随时间变化的外力作用下的动态性质。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及测定流体变形和流动现象的流动变仪，特别涉及包括带有一对在样品中振动的音叉组件的粘度计的振动式流变仪。对于构成简单的液体，例如水、酒精和甘油等，尽管它们的流动性随着粘滞系的不同而变化，但它们显示出牛顿粘性，即流动时其流变速度与其应力成比例。与此相反，对于构成比较复杂的粘滞液体，例如油漆，糊状牙膏、沙拉调料，油质雪花膏等，它们在外力超过一定的数值时，其流动就显示出非牛顿粘性。此外通过对注入到容器中的凝胶物质的一边搅动和一边振动可以使其变为溶胶，但是待其静止下来以后，它又重新变为凝胶，人们称这种性质为搅溶性。对于牛顿粘性或非牛顿粘性的测定，特别是搅溶程度的测定，可以根据旋转式粘度计的转速连续增加和连续减少时所得到的滞后闭合曲线的面积来计算搅溶程度。对于旋转式粘度计，是通过测定作用在粘性流体中转动的圆筒上的粘滞力转矩来得到粘度值的。对于共轴双圆筒式粘度计，流体装在外筒与内筒之间，测定外筒旋转时作用在内筒上的转矩，在测定时，将内筒悬挂在扭转的金属丝上，测定该扭转金属丝的扭转角度，如果使旋转体的角速度可以变化，从而与角速度相对应的流变速度也是可以变化的，那末这样的粘度计就适合测定非牛顿粘性流体的流动特性。然而，利用这类粘度计时，需要根据待测的样品来改换所使用的旋转体的形状，因为对使用后的旋转体要进行麻烦的清洗而有装拆的问题。不仅如此，由于受到旋转体的惯性和样品流动等影响，使旋转体的角速度的可能的调节范围变小，所以往往不能选择多种测定模式。本专利技术的目的在于提供一种能够克服使用已有的旋转粘度计的流变仪的上述缺点的新型的流变仪。具体地说，本专利技术提供了一种为了能够选择各种不同测定模式而可以在宽范围内改变施加于待测样品上的外力和流变速度的流变仪。本专利技术的另一个目的是提供一种装拆简单易操作的流变仪。本专利技术提供了一种包括带有一对在样品中振动的音叉组件的粘度计的振动式流变仪，带有一对音叉组件的振动式粘度计已由本专利技术人提出，名称为“用于测定粘滞性的装置”的在1986年7月29日批准的美国专利4602505(相应的欧洲专利申请的公开号为112156)中公开。又在此基础上进一步改进的振动式粘度计也是由本专利技术人提出的，名称为“用于K型振动粘性测量装置的调谐”，在1988年3月8日批准的美国专利4729237(相应的欧洲专利申请的公开号为233408)中公开。在这种振动式粘度计中，有一对音叉振动器组件作为振动器组件，每一个振动器组件装有在其自由端装有的插入待测样品中的敏感板，使上述的一对振动器组件振动的激励组件，用于检测上述的插入样品内的敏感板因受到粘滞阻力的变化而引起的上述一对振动器组件的振幅，并将该振幅转换为电信号的检测器。激励组件由电研线圈和永久磁铁组合而成，它使一对振动器组件以频率相同，相位相反(即相位差为180°)的状态下振动。在上述的专利申请案中，振动粘度计的激励频率为30HZ，空载时板的振幅恒定为20微米。本专利技术的特征在于在上述的公知的振动粘度计的构成中增加了能够使供给上述的激励组件的激励电流连续变化的控制组件，以及把上述的一对振动器组件的振幅变化绘成曲线的组件，所述的振幅变化是响应在检测器中输出前述的激励电流变化的。因为激励组件的激励电流大小的连续变化表征了作用在一对振动器组件上的振动力也是连续变化的，所以只要连续地检测出对应这个振动力变化的振幅变化，就能测定出样品在流体运动中的参数相对时间的变化率。在这种情况下，与使用原有的会使流体产生同心圆状运动的旋转式粘度计的流变仪相反，因为本专利技术中的一对振动器组件只产生微小的振动，所以只要对这个激励力的施加方式和大小进行控制就能进行多种模式的测定，在这些不同的测定模式的典型例子中，对激励电流控制如下模式1在从时间t0到时间t1间无级地连续增大，然后从时间t1到时间t2间无级地连续减小。模式2与上述类型1相同，在到时间t1之前连续增大，在时间t1以后保持一定。模式3与上述类型1相同，在到时间t1之前连续增大，在时间t1到时间t2之间保持一定，然后截止为零。模式4与上述类型1相同，在到时间t1之前连续增大，再从时间t1到时间t2间以相反的方式无级地连续减小，重复进行这种增大和减小。这些测定模式通过对激励电流进行程序控制就可以容易地得以完成。根据本专利技术，可以通过使一对振动器组件的激励组件的激励电流无纫连续地变化，并连续检测响应于这样一对振动器组件的施振力变化的振幅值的变化来测定流体的流变参数，不会产生上述的使用原有的旋转粘度计时会出现的装拆问题，并可以简单地完成测定。附图说明图1示出了本专利技术中使用的振动粘度计的局部剖视图。图2示出了将图1中所示的主要部件分解后的视面。图3示出了表示本专利技术的振动流变仪的方框图。图4、图5和图6示出了采用本专利技术的振动流变仪测定出的样品的流动特性曲线。其中图4的样品为沙拉调料，图5中的样品为油质雪化膏，图6中的样品为乳胶。图7示出了表示各种测定模式的示意图。首先参见附图3，它示出了本专利技术的包含有由总的参考标号50表示的振动粘度计的振动式流变仪。其中的振动粘度计将在下面详细说明。它配置有电磁激励组件51，振幅检测器52和温度计53。电磁激励组件51包含有永久磁铁13(参见图1)和协动电磁线圈12(参见图1)。其电磁线圈12由包含有振荡器54和可调放大器55的控制组件56供给其大小可无级连续变化的激励电流。控制组件56还配置有用于检测由电磁激励组件51供给的激励电流大小的电流表57，另一方面，振幅检测器52，比如说它是由非接触式涡流损耗检测式位移检测器14(参见图1)构成的，将检测器14的输出信号输入振幅显示组件58。振幅显示组件58包含有与检测器14的输出端相连接的振幅放大器59和测量振幅放大器59的输出电压值的电压表60。温度计53有一个温度探头21(参见图1)，该探头21的输出信号供给温度指示器61，温度计57的测量值和电压表60的测量值分别地送入到，比如说一个X-Y记录仪式的记录组件62，且该记录组件62是用于将振幅检测器52输出的代表振幅值变化的检测电压绘成曲线，该振幅值与供给激励组件51的连续变化的激励电流相对应。本专利技术所使用的振动粘度计的主体已由上述的由本专利技术人提出的美国专利4602505和美国专利4729237所公开。由图1可见，这种振动粘度计配置有从底座(未示出)上延伸出的支架轴1，在其上牢固地固定有由刚性材料构成的中空的支架2，这一支架2带有一个延伸到下方的支柱3。在支架2的下端部处装有构成音叉状振动器的一对振动器组件4，振动器组件4从支架2向下延伸，彼此相对地装在支柱3的两侧。每一个振动器组件4均包含有一端是从穿过夹铁7且借助螺钉6固定在支架2上的弹性元件5，牢固地安装在该弹性元件5的另一端的较长的中间板8，和用螺钉10固定在中间板8的端部的敏感板9。薄板弹性元件5最好是用弹性稳定的弹簧钢制作，而中间板8最好是用象铝这样的具有相当刚性的较轻的材料制作。敏感板9最好是用例如厚度为0.2mm左右的薄而平的耐腐蚀的不锈钢制作，这个敏感板的自由端可以做成为例如直径为20mm左右的圆盘11。每一个振动器组件4相对于另一个振动器组件对称地配置，在中间板8上有分别装配在支柱3上的一对电磁线圈12和协同动作的永久磁铁13。每本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于测量加有随时间变化的外力的流体样品的动态性质的振动式流变仪，包括：ａ．牢固装在底座上的支架，在其下方装有支柱；ｂ．音叉式振动器装置，包括固定在该支架上并从该支架下方伸出且互相对着装在所述的支柱的两侧的一对带振动器组件的音叉振动器 组件；每一振动组件在其自由端均带有插入上述持测定样品中薄而平的敏感板，该俩敏感板分布在同一假想的垂直平面上；ｃ．对该对振荡器组件以频率相同、相位彼此相反进行激励的激励组件。ｄ．用于检测上述插入样品内的敏感板振幅的变化，并将所表示的振 幅转换为电信号的组件，该振幅的变化是由于插入在该样品内的敏感板受到粘滞阻力而产生的；ｅ．对上述的激励组件提供出大小为无级连续变化的激励电流，并使施加在上述一对振动器组件上的激振力随时间变化的控制组件；ｆ．对响应上述激励电流大小变化的 上述检测组件的输出值进行绘图的组件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木修，石渡章介，林充郎，大岛秀明，
申请(专利权)人：秩父水泥株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]