CN209086110U - 基于液压差驱动的粘度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能够减少液态样品粘度测量中的样品用量，并提高检测的速度和精度的基于液压差驱动的粘度测量装置。该基于液压差驱动的粘度测量装置，包括第一三通阀、第二三通阀第三三通阀、定量吸样模块和测量模块，所述定量吸样模块包括样品毛细管、负压装置、第一光耦和用于连接测量模块的三通支管；所述测量模块包括储液杯、测量毛细管、第二光耦、第三光耦、第四光耦和正压装置。采用该基于液压差驱动的粘度测量装置测量速度得到了提升，能够提高测量精度，同时可实现微升级别样品的测量。

Description

基于液压差驱动的粘度测量装置

技术领域

本实用新型涉及液态样品的粘度测量领域，具体涉及一种基于液压差驱动的粘度测量装置。

背景技术

公知的：液体粘度是液体分子间内摩擦力的一种宏观体现，粘度特性通常与液体的密度、浓度、稳定性及分子量等物理化学特性相关。粘度受温度影响明显，液体粘度随温度升高而减小，所以粘度测量通常需要保持温的一致性。为适应较大的环境温度波动，一些粘度计还需要和恒温装置一起使用。

现行的主流粘度测量方法有落球法、锥板法和毛细管重力法等，其中落球法多用于透明且粘度高的非牛顿液体的测量，如油脂及一些化工原料；锥板法通过检测扭矩测量不同转速下的液体粘度，适用于多数液体的测量；毛细管重力法最常见的有乌氏粘度计和品式粘度计两种，这种方法通过测量液面垂直下落过程中经过两条标记线的时间间隔大小定义液体粘度。一般来说，毛细管重力法相比于前两种方法的待测液体用量要小，操作方便，制作成本也更低。早期的临床血液粘度测量便采用了毛细管粘度计，但由于血液的挂壁现象严重，流经刻线时不易被观测，引起测量误差，加之锥板法可以测量不同切变率下的血液粘度，提供更丰富的血液流变学信息，毛细管重力法在血液粘度测量中逐渐被锥板法所代替。

虽然毛细管重力法存在着一定的不足，但其仍是最便捷有效且应用广泛的粘度测量方式之一。现有的基于毛细管测量粘度的技术，以乌氏毛细管粘度计为例，其样品用量在毫升级别，完成一次测量所需的时间一般不少于两分钟。且在测量颜色深或挂壁现象严重的液体时，容易引起误差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够减少液态样品粘度测量中的样品用量，并提高检测的速度和精度的基于液压差驱动的粘度测量装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：基于液压差驱动的粘度测量装置，包括第一三通阀、第二三通阀第三三通阀、定量吸样模块和测量模块，所述定量吸样模块包括样品毛细管、负压装置、第一光耦和用于连接测量模块的三通支管；

所述负压装置与第二三通阀的常闭端连通，所述第二三通阀的公共端与三通支管连通；所述样品毛细管与三通支管连通；

所述测量模块包括储液杯、测量毛细管、第二光耦、第三光耦、第四光耦和正压装置；

所述三通支管与第一三通阀常闭端连通；所述第一三通阀的公共端与储液杯的上部连通；所述储液杯的底部与测量毛细管的一端连通；所述测量毛细管的另一端与第三三通阀的公共端连通，所述第三三通阀的常通端与正压装置连通；所述测量毛细管水平放置，且位置低于任意时刻储液杯内的液面；所述样品毛细管与测量毛细管平行；

所述测量毛细管上依次设置有第二光耦、第三光耦、第四光耦；所述第一光耦为定量光耦；所述第二光耦用于检测正压装置推进检测液下端液面；所述第三光耦和第四光耦为计时光耦，用于记录检测液先后流经第三光耦和第四光耦所用的时间。

进一步的，所述样品毛细管和测量毛细管均为内径小于1mm的玻璃或其他透明材质的毛细管。

优选的，所述负压装置采用负压气泵；所述正压装置采用正压气泵。

优选的，所述第一三通阀、第二三通阀第三三通阀均为电磁阀。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所述基于液压差驱动的粘度测量装置通过水平放置样品毛细管和测量毛细管，利用恒液压差的方式驱动样品在样品毛细管内流动，并记录不同样品在测量毛细管内检测液液面流经相同距离所需的时间差Δt；储液杯的上部端口通过三通支管与样品毛细管的后端、负压装置相连，其下部端口与测量毛细管的前端相连，且杯内检测液面到测量毛细管的高度为Δh。第一光耦用于监控样品毛细管内的液体样品体积到达 V，断开负压装置与样品毛细管的连接，停止吸样；通过第二光耦用于监控正压装置推动检测液面退至该处时，断开正压装置与测量毛细管的连接，使整个系统内部连通，并保持两端与大气连通，记录检测液流经第三和第四光耦所用时间Δt，通过粘度计算公式即可求出粘度大小。

因此，本实用新型所述基于液压差驱动的粘度测量装置与常规的毛细管粘度计相比，测量速度得到了提升，能够提高测量精度，同时可实现微升级别样品的测量。

附图说明

图1是本实用新型实施例中基于液压差驱动的粘度测量装置的结构示意图；

图中标示：1-储液杯，2-第一三通阀，3-第二三通阀，4-负压装置，5-第一光耦，6-样品毛细管，7-三通支管，8-第二光耦，9-第三光耦，10-测量毛细管，11-第四光耦，12-第三三通阀，13-正压装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本实用新型所述的基于液压差驱动的粘度测量装置，包括第一三通阀2、第二三通阀3第三三通阀12、定量吸样模块和测量模块，所述定量吸样模块包括样品毛细管 6、负压装置4、第一光耦5和用于连接测量模块的三通支管7；

所述负压装置4与第二三通阀3的常闭端连通，所述第二三通阀3的公共端与三通支管 7连通；所述样品毛细管6与三通支管7连通；

所述测量模块包括储液杯1、测量毛细管10、第二光耦8、第三光耦9、第四光耦11和正压装置13；

所述三通支管7与第一三通阀2常闭端连通；所述第一三通阀2的公共端与储液杯1的上部连通；所述储液杯1的底部与测量毛细管10的一端连通；所述测量毛细管10的另一端与第三三通阀12的公共端连通，所述第三三通阀12的常通端与正压装置13连通；所述测量毛细管10水平放置，且位置低于任意时刻储液杯1内的液面；所述样品毛细管6与测量毛细管10平行；

所述测量毛细管10上依次设置有第二光耦8、第三光耦9、第四光耦11；所述第一光耦 5为定量光耦；所述第二光耦8用于检测正压装置13推进检测液下端液面；所述第三光耦9 和第四光耦11为计时光耦，用于记录检测液先后流经第三光耦9和第四光耦11所用的时间。

具体的，所述样品毛细管6和测量毛细管10均为内径小于1mm的玻璃或其他透明材质的毛细管。所述负压装置4采用负压气泵；所述正压装置13采用正压气泵。所述第一三通阀 2、第二三通阀3第三三通阀12均为电磁阀。

在应用的过程中：

所采用的样品毛细管6和测量毛细管10的内径均小于1mm，且储液杯内部截面积要远大于毛细管内部截面积。上述水平放置的测量毛细管10的高度必须低于任意时刻储液杯1内检测液的液面，且检测液以充满储液杯90％容积以上为佳。

通过水平放置样品毛细管6和测量毛细管10，利用恒液压差的方式驱动样品在样品毛细管内流动，并记录不同样品在测量毛细管内检测液液面流经相同距离(第三光耦9和第四光耦11间的距离)所需的时间差Δt。储液杯1的上部端口通过三通支管与样品毛细管6的后端、负压装置相连，其下部端口与测量毛细管10的前端相连，且杯内检测液面到测量毛细管 10的高度为Δh。第一光耦5用于监控样品毛细管6内的液体样品体积到达V(由第一光耦5 距样品毛细管6前端的距离L和毛细管内部截面积S得到)，断开负压装置4与样品毛细管6 的连接，停止吸样；通过第二光耦8用于监控正压装置13推动检测液面退至该处时(此过程中储液杯1上端始终保持与大气连通)，断开正压装置13与测量毛细管10的连接，使整个系统内部连通，并保持两端与大气连通，记录检测液流经第三光耦9和第四光耦11所用时间Δ t，通过粘度计算公式即可求出粘度大小。

综上所述，本实用新型所述基于液压差驱动的粘度测量装置与常规的毛细管粘度计相比，测量速度得到了提升，能够提高测量精度，同时可实现微升级别样品的测量。

实施例

如题1所示，基于液压差驱动的粘度测量装置主体包括样品毛细管6，负压装置4，储液杯1，检测液，测量毛细管10，正压装置13，三通支管7，四个光耦和三个三通电磁阀(以下简称三通阀)，及多段用于连接各元件的硅胶管；所述负压装置4采用负压气泵；所述正压装置13采用正压气泵。

所述三通支管7用于连接样品毛细管6的后端、第二三通阀3的公共端和第一三通阀2 的常闭端；所述样品毛细管前半段上固定第一光耦，具体位置视所需样品量决定；所述负压气泵连于第二三通阀3的常闭端；所述第一三通阀2的公共端与储液杯的上部端口相连；所述测量毛细管前端与储液杯下部端口相连，其后端与第三三通阀12的公共端相连，且正压气泵与第三三通阀12的常通端相连；所述测量毛细管10的前端相邻固定第二光耦8和第三光耦9，第四光耦11固定于测量毛细管10后端。

本实施例中所有三通阀的初始时刻不通电，正气压泵和负气压泵在初始时刻的状态分别为开启和关闭；其工作原理流程如下：

①储液杯1和第三三通阀15前端的管路构成连通器，正气压泵推动管中液面由第四光耦到第二光耦5，第二光耦5接收到信号后，关闭正气压泵，此时检测液下端液面停留在第二光耦5附近，但不超过第三光耦8；

②将样品毛细管6或带取样针的样品毛细管10插入样品中，第二三通阀3通电，开启负气压泵，吸样至第一光耦5处关闭负气压泵，将样品毛细管10或带取样针的样品毛细管10抽离样品；

③待②中样本液面在样品毛细管10中静止后，第一三通阀2和第三三通阀12通电，此时检测液先后流经第三光耦9和第四光耦11，并完成计时。

由于第一三通阀2的初始状态为关闭，流程①和②不分先后顺序，同时为保证①中检测液下端液面不超过第三光耦8，需要根据使用环境调节上端液面到测量毛细管的高度Δh。

Claims (4)

1.基于液压差驱动的粘度测量装置，其特征在于：包括第一三通阀(2)、第二三通阀(3)第三三通阀(12)、定量吸样模块和测量模块，所述定量吸样模块包括样品毛细管(6)、负压装置(4)、第一光耦(5)和用于连接测量模块的三通支管(7)；

所述负压装置(4)与第二三通阀(3)的常闭端连通，所述第二三通阀(3)的公共端与三通支管(7)连通；所述样品毛细管(6)与三通支管(7)连通；

所述测量模块包括储液杯(1)、测量毛细管(10)、第二光耦(8)、第三光耦(9)、第四光耦(11)和正压装置(13)；

所述三通支管(7)与第一三通阀(2)常闭端连通；所述第一三通阀(2)的公共端与储液杯(1)的上部连通；所述储液杯(1)的底部与测量毛细管(10)的一端连通；所述测量毛细管(10)的另一端与第三三通阀(12)的公共端连通，所述第三三通阀(12)的常通端与正压装置(13)连通；所述测量毛细管(10)水平放置，且位置低于任意时刻储液杯(1)内的液面；所述样品毛细管(6)与测量毛细管(10)平行；

所述测量毛细管(10)上依次设置有第二光耦(8)、第三光耦(9)、第四光耦(11)；所述第一光耦(5)为定量光耦；所述第二光耦(8)用于检测正压装置(13)推进检测液下端液面；所述第三光耦(9)和第四光耦(11)为计时光耦，用于记录检测液先后流经第三光耦(9)和第四光耦(11)所用的时间。

2.如权利要求1所述的基于液压差驱动的粘度测量装置，其特征在于：所述样品毛细管(6)和测量毛细管(10)均为内径小于1mm的玻璃或其他透明材质的毛细管。

3.如权利要求2所述的基于液压差驱动的粘度测量装置，其特征在于：所述负压装置(4)采用负压气泵；所述正压装置(13)采用正压气泵。

4.如权利要求1所述的基于液压差驱动的粘度测量装置，其特征在于：所述第一三通阀(2)、第二三通阀(3)第三三通阀(12)均为电磁阀。