CN207703669U - 一种新型全自动运动粘度测试仪器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种新型全自动运动粘度测试仪器，所述新型全自动运动粘度测试仪器包括四支路乌氏管，四支路乌氏管设置在密闭的杜瓦瓶中进行试液的运动粘度测试，通过复叠式压缩制冷机进行制冷以达到恒温浴的低温要求，利用上液面检测装置和下液面检测装置检测试液的液面信息，并由控制器计算运动粘度值，测试后的试液以及用于清洗四支路乌氏管的清洗液由废液导出管先排出至废液缓存盒，再由废液缓存盒推出至外部废液桶。本实用新型为了便于清洗，在标准乌式粘度管底部连接出一根细小的出液管形成四支路乌氏管；并且将进液出液进行分离，进液内循环技术能节约清洗剂，出液内循环技术能大大减小仪器体积。

Description

一种新型全自动运动粘度测试仪器

技术领域

本实用新型涉及一种测试仪器，具体地说，涉及一种新型全自动运动粘度测试仪器。

背景技术

运动粘度计广泛应用于测量液体的运动粘度，在实际应用中，通常将粘度计与传感装置和控制装置结合，构成自动测试装置，其工作原理是在某一恒定的温度下，通过测定液体在重力下流过运动粘度计的时间，来计算该温度下液体的运动粘度，但是传统的自动运动粘度测试装置的缺点是体积庞大，清洗时进液量过大，清洗液消耗过快。

实用新型内容

为了解决上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种新型全自动运动粘度测试仪器及其测试方法，以克服现有技术中的缺陷。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种新型全自动运动粘度测试仪器，所述新型全自动运动粘度测试仪器包括温控系统、测量系统、气路单元和控制系统；其中，所述温控系统包括杜瓦瓶、恒温介质、温度传感器、复叠式压缩制冷机、加热管、固态调压器、搅拌系统和冷却风扇；其中，杜瓦瓶内部盛放有恒温介质，复叠式压缩制冷机对恒温介质进行制冷，以达到恒温浴的低温要求，加热管对恒温介质进行脉冲式加热，以调节恒温介质的温度，并在加热管上串联固态调压器进行分压，温度传感器实时监测恒温介质的温度，搅拌系统和冷却风扇辅助调节恒温介质的温度；所述测量系统包括四支路乌氏管、乌式毛细管夹具、上液面检测装置、下液面检测装置和光纤/光电固定装置；其中，四支路乌氏管设置在密闭的杜瓦瓶内并通过乌式毛细管夹具进行固定，光纤/光电固定装置将上液面检测装置和下液面检测装置依次固定在四支路乌氏管对应的上刻度标记和下刻度标记处；所述气路单元包括吹气泵、抽气泵、双路清洗液、清洗液缓存泡、废液缓存盒、外部废液桶和若干电磁阀；其中，A单元和B单元组成的双路清洗液分别通过电磁阀与清洗液缓存泡连接，清洗液缓存泡通过电磁阀分别与吹气泵、抽气泵和四支路乌氏管连接，吹气泵、抽气泵和四支路乌氏管分别通过电磁阀与废液缓存盒连接，废液缓存盒通过电磁阀与外部废液桶连接；所述控制系统包括控制器、12V/24V模块电源、220V交流电源、触摸显示屏和打印机；其中，控制器包括主控控制板和工控板，主控控制板根据温度传感器实时监测的恒温介质温度控制复叠式压缩制冷机、加热管和固态调压器；220V交流电源为加热管和固态调压器供电；上液面检测装置和下液面检测装置反馈检测信息至主控控制板；12V/24V模块电源为工控板和若干电磁阀提供工作电压，工控板分别与触摸显示屏和打印机连接。

作为对本实用新型所述的新型全自动运动粘度测试仪器的进一步说明，优选地，四支路乌氏管包括主管、侧管、支管和废液导出管，主管包括位于同一轴线自上而下依次连接的直管段、缓冲泡、测量泡、毛细管段、贮存泡和弯管段，弯管段与支管相连通，侧管与贮存泡相连通；废液导出管连通在弯管段的最底部。

作为对本实用新型所述的新型全自动运动粘度测试仪器的进一步说明，优选地，上液面检测装置和下液面检测装置采用光纤检测系统或光电检测系统，光纤检测系统用于-40℃—+120℃范围的样品检测，光电检测系统用于-70℃—+120℃范围的样品检测。

作为对本实用新型所述的新型全自动运动粘度测试仪器的进一步说明，优选地，上液面检测装置和下液面检测装置均为一对对射型光纤，两对对射型光纤设置在测量泡两侧且分别对准上刻度标记和下刻度标记，每一对对射型光纤同轴且和毛细管段垂直。

作为对本实用新型所述的新型全自动运动粘度测试仪器的进一步说明，优选地，对射型光纤内直径为0.5mm。

为了实现本实用新型的另一目的，本实用新型还提供了一种如所述的新型全自动运动粘度测试仪器的测试方法，所述测试方法包括如下步骤：

步骤1)：在四支路乌氏管的主管管口处设置真空泵，测试过程中打开真空泵将贮存泡内的试液经过毛细管段上抽到测量泡中；

步骤2)：当上抽液面到达测量泡上部的测试刻度标记的位置后，上液面检测装置开始检测液位并将液位信息传输给控制器；当液位高度到达缓冲泡的扩张部分时，控制器控制电磁阀和真空泵失电，使试液在重力的作用下向下流动；

步骤3)：控制器以0.01秒的计时精度记录液面通过上刻度标记和下刻度标记间的时间差，并计算出运动粘度值完成一次粘度值结果测定；

步骤4)：测试完的试液由弯管段的最底部进入到废液导出管，在电磁阀的作用下废液由废液导出管抽吸到废液缓存盒中，再关闭抽气泵，将废液推出至外部废液桶；

步骤5)：将A单元或B单元中的清洗剂先抽到30ml的清洗液缓存泡中，关闭抽气泵，将清洗液通过电磁阀缓慢推入四支路乌氏管的主管、侧管和支管中，并由废液导出管抽吸到废液缓存盒中，再关闭抽气泵，将试液推出至外部废液桶；

步骤6)：打开废液缓存盒的前级进气阀，关闭主管、侧管和支管中任两个管子的进气控制阀；启动抽气泵对废液缓存盒抽负压，使气流从打开的管子进入并从废液导出管输出，然后通过废液缓存盒被抽吸到仪器外部；

步骤7)：气流外排的过程中，管中的残留液体被废液缓存盒截留下来，停顿3-5S后，启动吹气泵和废液缓存盒的后级电磁阀，使残留在废液缓存盒中的液体被推出到外部废液桶；

步骤8)：重复上述操作，以使气流依次通过主管、侧管和支管，完成对四支路乌氏管的一次烘干循环；经过3-5遍的烘干循环，四支路乌氏管被彻底哄干。

作为对本实用新型所述的测试方法的进一步说明，优选地，清洗液缓存泡的中间安装了液面检测装置，液面检测装置检测清洗液的液位并将液位信息传输给控制器，当清洗液进入清洗液缓存泡的一半位置时，控制器控制停止抽液，以控制进液量。

作为对本实用新型所述的测试方法的进一步说明，优选地，清洗液缓存泡通过导气管与四支路乌氏管连接，在四支路乌氏管出口处和所述导气管的连接处采用花洒式结构，以确保清洗液均匀的沿着主管、侧管和支管缓慢流下。

本实用新型为了便于清洗，在标准乌式粘度管底部连接出一根细小的出液管形成四支路乌氏管；并且将进液出液进行分离，进液内循环技术能节约清洗剂，出液内循环技术能大大减小仪器体积。

附图说明

图1为本实用新型的新型全自动运动粘度测试仪器的组成框图；

图2为本实用新型的四支路乌氏管的结构示意图；

图3为本实用新型的气路单元的连接示意图。

具体实施方式

为了能够进一步了解本实用新型的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，并非限定本实用新型。

如图1所示，图1为本实用新型的新型全自动运动粘度测试仪器的组成框图；所述新型全自动运动粘度测试仪器包括温控系统、测量系统、气路单元和控制系统；其中，本实用新型的温控系统包括杜瓦瓶1、恒温介质2、温度传感器3、复叠式压缩制冷机4、加热管5、固态调压器6、搅拌系统和冷却风扇；其中，杜瓦瓶1内部盛放有恒温介质2，复叠式压缩制冷机4对恒温介质2进行制冷，以达到恒温浴的低温要求，加热管5对恒温介质2进行脉冲式加热，以调节恒温介质的温度，并在加热管5上串联固态调压器6进行分压，温度传感器3实时监测恒温介质2的温度，搅拌系统和冷却风扇辅助调节恒温介质2的温度。要使恒温浴达到-70℃的低温要求，制冷深度及保温措施要求都非常高，因此，本实用新型采用真空厚度较大的杜瓦瓶作为恒温浴缸，利用杜瓦瓶的大真空度隔离外界温度的影响；为了达到要求的制冷深度，制冷方式必须采用复叠式压缩机制冷，复叠式压缩制冷机制冷，确保降温速度快，测温范围宽,1小时内温度可从常温至-70℃，各温度点自由设定；同时要保证压缩机的功率足够大，恒温时，依据不同的温度点来启动压缩机工作模式，程序通过PID算法控制加热管进行脉冲式加热，以抵消多余的压缩机冷量，从而达到恒定的温度，为了更好进行温度恒温控制，本机加热功率设计为可调方式，即在加热管上串联故态调压器进行分压，以满足不同的温度控制点所需加热总功率不同的要求。

本实用新型的测量系统包括四支路乌氏管7、乌式毛细管夹具8、上液面检测装置9、下液面检测装置10和光纤/光电固定装置11；其中，四支路乌氏管7设置在密闭的杜瓦瓶1内并通过乌式毛细管夹具 8进行固定，光纤/光电固定装置11将上液面检测装置9和下液面检测装置10依次固定在四支路乌氏管7对应的上刻度标记和下刻度标记处。

本实用新型采用两类检测系统，包括光纤检测系统和光电检测系统，光纤检测系统用于-40℃—+120℃范围的样品检测，光电检测系统用于-70℃—+120℃范围的样品检测。优选地，上液面检测装置9 和下液面检测装置10均为一对对射型光纤，两对对射型光纤设置在测量泡703两侧且分别对准上刻度标记和下刻度标记，每一对对射型光纤同轴且和毛细管段704垂直。测试时试液和空气之间形成的凹液面，凹液面经过光纤测试点对光线的折射较大，此时接收的光线明显变弱，形成突变的电压信号，程序中通过适时比较电压的变化即可判断出液面到达情况。因为测试毛细管检测部位的内直径只有6mm左右，故其形成的待测液面非常的薄，为了捕捉到液面经过的信号，选用的对射型光纤内直径只有0.5mm，它能感应到直径为0.03mm的微小物体，因此，安装光纤检测装置时必须保证对射型关纤同轴并且和毛细管垂直，只有确保检测系统加工精度足够的情况下才能实现液面精确检测。

请参看图3，图3为本实用新型的气路单元的连接示意图；本实用新型的气路单元包括吹气泵12、抽气泵13、双路清洗液14、清洗液缓存泡15、废液缓存盒16、外部废液桶17和若干电磁阀；其中， A单元和B单元组成的双路清洗液14分别通过电磁阀与清洗液缓存泡15连接，清洗液缓存泡15通过电磁阀分别与吹气泵12、抽气泵 13和四支路乌氏管7连接，吹气泵12、抽气泵13和四支路乌氏管7 分别通过电磁阀与废液缓存盒16连接，废液缓存盒16通过电磁阀与外部废液桶17连接。

本实用新型的控制系统包括控制器18、12V/24V模块电源19、 220V交流电源20、触摸显示屏21和打印机22；其中，控制器18包括主控控制板和工控板，主控控制板根据温度传感器实时监测的恒温介质2温度控制复叠式压缩制冷机4、加热管5和固态调压器6；220V 交流电源20为加热管5和固态调压器6供电；上液面检测装置9和下液面检测装置10反馈检测信息至主控控制板；12V/24V模块电源 19为工控板和若干电磁阀提供工作电压，工控板分别与触摸显示屏 21和打印机22连接。

请参看图2，图2为本实用新型的四支路乌氏管的结构示意图；四支路乌氏管7是在标准乌式粘度管的基础上进行改造而成，在原有标准乌式粘度管的底部多增加了一根废液导出管，清洗哄干时，清洗液从三根主要的管子进入，清洗过后的废液从废液导出管排出。因此，四支路乌氏管7包括主管71、侧管72、支管73和废液导出管74，主管71包括位于同一轴线自上而下依次连接的直管段701、缓冲泡 702、测量泡703、毛细管段704、贮存泡705和弯管段706，弯管段 706与支管73相连通，侧管72与贮存泡705相连通；废液导出管74 连通在弯管段706的最底部，因为废液排出管连接部位在乌式粘度管的最底部，故其不会对管子的正常使用造成异常，又因为无论测试还是清洗所残留的液体都会集中在管子底部，废液管从底部导出，这种特殊的结构更便于液体集中处理，排放过程基本无残留死角。

本实用新型还提供一种所述的新型全自动运动粘度测试仪器的测试方法，所述测试方法包括如下步骤：

第1)步骤：在四支路乌氏管7的主管71管口处设置真空泵，测试过程中打开真空泵将贮存泡705内的试液经过毛细管段704上抽到测量泡703中。

第2)步骤：当上抽液面到达测量泡703上部的测试刻度标记的位置后，上液面检测装置9开始检测液位并将液位信息传输给控制器 18。当液位高度到达缓冲泡702的扩张部分时，控制器18控制电磁阀和真空泵失电，使试液在重力的作用下向下流动。

第3)步骤：控制器18以0.01秒的计时精度记录液面通过上刻度标记和下刻度标记间的时间差，并计算出运动粘度值完成一次粘度值结果测定。

上液面检测装置9采用光电传感器，控制器18使该状态继续二秒钟，使液面继续上升一定的高度，其目的是为了测量过程中保证液面下降时平稳通过上刻度。由于液面最高位置到达测量泡上面缓种泡的扩张部分，就可以使上抽过程中可能产生的气泡破裂，避免试液中小气泡的存在影响液位检测的准确性。上抽的速度由漏气阀进行调节也可用真空泵的调节阀调整，上抽过程液位状态是由控制器通过光检测传感器加以监视的。如果上抽以前光检系统不正常或上刻度标记和下刻度标记处已有试液存在不符合上抽的工作状态，在触摸显示屏21上光检错误提示操作者，如果光检状态正常则允许将贮存泡705 的试液上抽。试液刚开始通过废液导出管74的贮存泡705上抽时，由于试液流速较快，试液可能上溅到上刻度标记上被光检传感器检测并误认为液位信号，因此在试液上抽开始一段时间，控制器并不理采光检传感器的状态，而是在该时间段之后开始通过光检传器监视液位。

第4)步骤：测试完的试液由弯管段706的最底部进入到废液导出管74，并由废液导出管74抽吸到废液缓存盒16中，再关闭抽气泵13，将试液推出至外部废液桶17。

第5)步骤：将A单元或B单元中的清洗剂先抽到30ml的清洗液缓存泡15中，关闭抽气泵13，将清洗液通过电磁阀缓慢推入四支路乌氏管7的主管71、侧管72和支管73中，并由废液导出管74抽吸到废液缓存盒16中，再关闭抽气泵13，将试液推出至外部废液桶 17。

用清洗液对四支路乌氏管7进行清洗时，将清洗液先抽到洗液缓存泡15中，清洗液缓存泡15的中间安装了液面检测装置，液面检测装置检测清洗液的液位并将液位信息传输给控制器18，当清洗液进入清洗液缓存泡15的一半位置时，控制器18控制停止抽液，以控制进液量。每次进清洗液用量控制在15ml左右，清洗液用量将大大减少。

标准的乌式毛细管是由三根支管组成，为了便于清洗，我们对标准的玻璃毛细管进行改造，在其底部连接出一根细小的废液导出管 74，清洗时测试完的试液先从废液导出管74的低部抽到废液缓存盒16中，再关闭抽气泵13，将试液从废液缓存盒16推出仪器，形成出液排放内循环系统；接着打开进液循环系统将一定量的清洗剂依次从各进气管推入四支路乌氏管7的主管71、侧管72和支管73中，之后按试液排出方式将清洗剂从四支路乌氏管7排出到仪器外部；清洗液缓存泡15通过导气管与四支路乌氏管7连接，在四支路乌氏管7 出口处和所述导气管的连接处采用花洒式结构，以确保清洗液均匀的沿着主管71、侧管72和支管73缓慢流下。这样能很好的起到清洗主管71、侧管72和支管73内壁的作用，采用该方式只需50ml左右的清洗液就能将主管71、侧管72和支管73的内壁彻底清洗干净。整个过程液体都按一个方向流动，避免了来回涮洗反复污染问题；同时因为采用了内循环方式，废液每次都通过废液缓存盒16直接排放到仪器外部，去处了体积庞大的废液回收瓶，配合小型气泵(替代现有油泵)将使得仪器体积大大减小。

本实用新型在清洗过程中，试液从废液导出管的底部抽到废液缓冲盒，再关闭抽气口，将液体从废液缓冲盒推出仪器外至外部废液桶，以形成出液排放内循环系统，接着打开进液循环系统将一定量的清洗液依次从各进气管推入主管、侧管、支管，之后按试液排出方式将清洗剂从四支路乌氏管排出到仪器外部，整个过程液体都按一个方向流动，避免了来回涮洗反复污染问题；同时因为采用了内循环方式，废液每次都通过废液缓冲盒直接排放到仪器外部，去处了体积庞大的废液回收瓶，配合小型气泵将使得仪器体积大大减小，将每次进清洗液用量控制在15ml左右，清洗液用量将大大减少。

第6)步骤：打开废液缓存盒16的前级进气阀，关闭主管71、侧管72和支管73中任两个管子的进气控制阀；启动抽气泵13对废液缓存盒16抽负压，使气流从打开的管子进入并从废液导出管74输出，然后通过废液缓存盒16被抽吸到仪器外部。

第7)步骤：气流外排的过程中，管中的残留液体被废液缓存盒 16截留下来，停顿3-5S后，启动吹气泵12和废液缓存盒16的后级电磁阀，使残留在废液缓存盒16中的液体被推出到外部废液桶17；

第8)步骤：重复上述操作，以使气流依次通过主管71、侧管 72和支管73，完成对四支路乌氏管7的一次烘干循环；经过3-5遍的烘干循环，四支路乌氏管7被彻底哄干。

请参看图3，具体地，首先先打开废液缓存盒16的前级进气阀 (图中缓存盒上方的电磁阀)，关闭侧管72和主管71上的进气控制阀(图中侧管和主管的电磁阀)，启动抽气泵13对废液缓存盒16抽负压，强大的气流从支管73进入，从废液导出管74输出(即图中支管侧进入，出口侧输出)，通过废液缓存盒16被抽吸到仪器外部，管中的残留液体被废液缓存盒16截留下来，停顿3-5S后，启动吹气泵 12和废液缓存盒16的后级电磁阀(图中缓存盒与外部废液桶之间的电磁阀)，残留在废液缓存盒16中的液体被推出到仪器外部；停顿 3-5S后，打开废液缓存盒16的前级进气阀，关闭侧管72和支管73 上的进气控制阀，启动抽气泵13对废液缓存盒16抽负压，强大的气流从主管71进入，从废液导出管74输出，通过废液缓存盒16被抽吸到仪器外部，管中的残留液体被废液缓存盒16截留下来，停顿3-5S 后，启动吹气泵12和废液缓存盒16的后级电磁阀，残留在废液缓存盒16中的液体被推出到仪器外部；停顿3-5S后，最后打开废液缓存盒16的前级进气阀，关闭支管73和主管71上的进气控制阀，启动抽气泵13对废液缓存盒16抽负压，强大的气流从侧管72进入，从废液导出管74输出，通过废液缓存盒16被抽吸到仪器外部，管中的残留液体被废液缓存盒16截留下来，停顿3-5S后，启动吹气泵12 和废液缓存盒16的后级电磁阀，残留在废液缓存盒16中的液体被推出到仪器外部。

需要声明的是，上述实用新型内容及具体实施方式意在证明本实用新型所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本实用新型保护范围的限定。本领域技术人员在本实用新型的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本实用新型的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (5)

1.一种新型全自动运动粘度测试仪器，其特征在于，所述新型全自动运动粘度测试仪器包括温控系统、测量系统、气路单元和控制系统；其中，

所述温控系统包括杜瓦瓶(1)、恒温介质(2)、温度传感器(3)、复叠式压缩制冷机(4)、加热管(5)、固态调压器(6)、搅拌系统和冷却风扇；其中，杜瓦瓶(1)内部盛放有恒温介质(2)，复叠式压缩制冷机(4)对恒温介质(2)进行制冷，以达到恒温浴的低温要求，加热管(5)对恒温介质(2)进行脉冲式加热，以调节恒温介质的温度，并在加热管(5)上串联固态调压器(6)进行分压，温度传感器(3)实时监测恒温介质(2)的温度，搅拌系统和冷却风扇辅助调节恒温介质(2)的温度；

所述测量系统包括四支路乌氏管(7)、乌式毛细管夹具(8)、上液面检测装置(9)、下液面检测装置(10)和光纤/光电固定装置(11)；其中，四支路乌氏管(7)设置在密闭的杜瓦瓶(1)内并通过乌式毛细管夹具(8)进行固定，光纤/光电固定装置(11)将上液面检测装置(9)和下液面检测装置(10)依次固定在四支路乌氏管(7)对应的上刻度标记和下刻度标记处；

所述气路单元包括吹气泵(12)、抽气泵(13)、双路清洗液(14)、清洗液缓存泡(15)、废液缓存盒(16)、外部废液桶(17)和若干电磁阀；其中，A单元和B单元组成的双路清洗液(14)分别通过电磁阀与清洗液缓存泡(15)连接，清洗液缓存泡(15)通过电磁阀分别与吹气泵(12)、抽气泵(13)和四支路乌氏管(7)连接，吹气泵(12)、抽气泵(13)和四支路乌氏管(7)分别通过电磁阀与废液缓存盒(16)连接，废液缓存盒(16)通过电磁阀与外部废液桶(17)连接；

所述控制系统包括控制器(18)、12V/24V模块电源(19)、220V交流电源(20)、触摸显示屏(21)和打印机(22)；其中，控制器(18)包括主控控制板和工控板，主控控制板根据温度传感器实时监测的恒温介质(2)温度控制复叠式压缩制冷机(4)、加热管(5)和固态调压器(6)；220V交流电源(20)为加热管(5)和固态调压器(6)供电；上液面检测装置(9)和下液面检测装置(10)反馈检测信息至主控控制板；12V/24V模块电源(19)为工控板和若干电磁阀提供工作电压，工控板分别与触摸显示屏(21)和打印机(22)连接。

2.如权利要求1所述的新型全自动运动粘度测试仪器，其特征在于，四支路乌氏管(7)包括主管(71)、侧管(72)、支管(73)和废液导出管(74)，主管(71)包括位于同一轴线自上而下依次连接的直管段(701)、缓冲泡(702)、测量泡(703)、毛细管段(704)、贮存泡(705)和弯管段(706)，弯管段(706)与支管(73)相连通，侧管(72)与贮存泡(705)相连通；废液导出管(74)连通在弯管段(706)的最底部。

3.如权利要求1所述的新型全自动运动粘度测试仪器，其特征在于，上液面检测装置(9)和下液面检测装置(10)采用光纤检测系统或光电检测系统，光纤检测系统用于-40℃—+120℃范围的样品检测，光电检测系统用于-70℃—+120℃范围的样品检测。

4.如权利要求2所述的新型全自动运动粘度测试仪器，其特征在于，上液面检测装置(9)和下液面检测装置(10)均为一对对射型光纤，两对对射型光纤设置在测量泡(703)两侧且分别对准上刻度标记和下刻度标记，每一对对射型光纤同轴且和毛细管段(704)垂直。

5.如权利要求4所述的新型全自动运动粘度测试仪器，其特征在于，所述对射型光纤内直径为0.5mm。