CN210894009U

CN210894009U - 一种非牛顿流体在线流变特性测试装置

Info

Publication number: CN210894009U
Application number: CN201921227154.9U
Authority: CN
Inventors: 李祥刚; 刘跃军; 张昌凡
Original assignee: Hunan University of Technology
Current assignee: Hunan University of Technology
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2020-06-30
Anticipated expiration: 2029-07-31

Abstract

本实用新型公开了一种非牛顿流体在线流变特性测试装置，包括料筒、温度‑压力传感器和电子秤和计算系统，所述料筒底部设有毛细管口模安装处，所述毛细管口模安装处安装有毛细管口模，所述毛细管口模下方安装有电子秤；所述温度‑压力传感器与料筒连接，温度‑压力传感器伸入料筒内部，所述测试装置顶端安装有连接装置。通过连接装置可直接安装在生产设备上需要测试流变特性的位置，直接进行在线测试，无需采样在测量过程中实时测量温度、压力、流量等数据，并计算黏度等流变参数，充分反映生产过程中热历史、形变历史等对流变特性的影响；记录测量结果，并可以用于反馈控制设备工艺参数。

Description

一种非牛顿流体在线流变特性测试装置

技术领域

本实用新型涉及材料性能测试领域，更具体地，涉及一种非牛顿流体在线流变特性测试装置。

背景技术

在化工、食品加工、高分子材料成型领域中，存在着非牛顿流体运输过程，非牛顿流体的流变特性对产品质量控制、工艺调整、设备改进等有重要的指导意义。目前，非牛顿流体的流变特性测试一般是先采集样品，然后通过流变仪进行离线测量，常用的流变仪主要有毛细管流变仪和旋转流变仪。

毛细管流变仪的核心部分为：一套有不同长径比的毛细管，周围有恒温加热套的料桶以及料桶内物料的上部的液压驱动柱塞。物料经加热后，在柱塞的压力作用下，从毛细管匀速挤出。根据料筒、毛细管的尺寸形状，柱塞速度，压力传感器测量的压力等计算剪切应力和剪切速率，拟合得到高分子熔体的广义牛顿流体模型，表征高分子的非线性黏性。对挤出物的直径进行测量，得到挤出胀大比，可以表征高分子的弹性。

旋转流变仪的测量流场一般为拖曳流（流体流动没有压力梯度，而是在黏性的影响下，边界的拖动使流体一起运动）。根据转子扭矩与转速计算样品上的应力与应变。

无论毛细管流变仪还是旋转流变仪，均属于离线测量的流变仪。离线测量方式热历史、形变历史由仪器结构和测试条件决定，简单而标准。这种简单标准的热历史和形变历史对理论研究有益，但是很难反映出非牛顿流体在设备中实际经历复杂热历史、形变历史等外在条件后引起的流变特性的变化。这种流变特性变化，只有通过在线流变测试才能反应，目前未见对非牛顿流体的在线流变测试研究的相关报道。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种非牛顿流体在线流变特性测试装置，将其安装在生产线上可对生产过程中非牛顿流体的流变特性进行实时测量。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种非牛顿流体在线流变特性测试装置，包括料筒、温度-压力传感器和电子秤和计算系统，所述料筒底部设有毛细管口模安装处，所述毛细管口模安装处安装有毛细管口模，所述毛细管口模下方安装有电子秤；所述温度-压力传感器与料筒连接，温度-压力传感器伸入料筒内部，所述测试装置顶端安装有连接装置；

所述计算系统包括数据采集模块、数据处理模块和数据显示模块，所述数据采集模块与温度-压力传感器和电子秤分别连接，所述数据处理模块与数据采集模块连接，所述数据显示模块与数据处理模块连接。

进一步地，所述连接装置为紧固件，用于将测试装置固定在生产设备上。

进一步地，所述电子秤上设有数据采集装置记录实时数据。

进一步地，所述毛细管口模的数量为3根。

进一步地，所述毛细管口模并列安放。

进一步地，所述毛细管口模半径相同，长度不同。

进一步地，所述毛细管口模长径比相同，半径不同。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过连接装置可直接安装在生产设备上需要测试流变特性的位置，直接进行在线测试，无需采样；在测量过程中实时测量温度、压力、流量等数据，并计算黏度等流变参数，充分反映生产过程中热历史、形变历史等对流变特性的影响；记录测量结果，并可以用于反馈控制设备工艺参数。

本实用新型可以计算生产线上的非牛顿流体的实时流量、黏度等数据，根据所得数据及时对生产设备控制进行智能调控。

本实用新型通过调整毛细管口模的半径和长度，实现压力校正和壁滑移校正，提高了测量结果的准确性。

附图说明

图1为非牛顿流体在线流变特性测试装置剖视图。

其中，1为料筒，2为连接装置，3为温度-压力传感器，4为毛细管口模，5为电子秤。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种非牛顿流体在线流变特性测试装置，包括料筒1，料筒1与温度-压力传感器3连接，温度-压力传感器3伸入料筒1内部，对料筒1内物料的温度和压力进行测量；在料筒1的底部设有毛细管口模安装处，毛细管口模安装处安装有毛细管口模4，毛细管口模4下方安装有电子秤5。

本实施例中，非牛顿流体在线流变特性测试装置的顶端安装有连接装置2，连接装置2为紧固件，用于将测试装置固定在生产设备上，具体地，本实施例中优选螺纹连接。

非牛顿流体在线流变特性测试装置还包括计算系统（图中未示出），计算系统包括数据采集模块、数据处理模块和数据显示模块；其中数据采集模块与温度-压力传感器3和电子秤4分别连接，用于获取温度-压力传感器3和电子秤4上的实时数据；数据处理模块与数据采集模块连接，用于接收数据采集模块采集到的数据，并对数据进行处理；数据显示模块与数据处理模块连接，用于显示数据处理模块的数据处理结果。

本实施例的工作过程如下：首先通过螺纹将流变特性测试装置固定安装在生产线上需要进行流变特性测试的位置，生产线上的非牛顿流体物料随之进入料筒1内，通过料筒1上连接的温度-压力传感器3测量物料的温度和压力；物料从毛细管口模4中挤出后落在电子秤5上，通过电子秤5实时测量和采集重量数据。数据采集模块从温度-压力传感器3和电子秤上获取到实时数据后，传输至数据处理模块，对数据进行处理，具体地，数据处理模块中对数据处理的步骤如下：

S1.根据电子秤实时测量和采集的重量的数据，计算物料流量；

S2.根据温度-压力传感器采集的压力数据和毛细管形状计算应力；

S3.根据流量和毛细管形状计算剪切速率；

S4.通过应力和剪切速率计算物料黏度。

经过处理后的数据由数据显示模块进行显示并记录，供技术人员进行参考，分析生产线上物料的流变特性，对生产工艺及时进行调整。

实施例2

本实施例提供一种非牛顿流体在线流变特性测试装置的校正方法，非牛顿流体进入毛细管口模后需要一定时间才能达到完全流动，在此期间需要进行压力校正，本实施例中在毛细管安装处并列安放三根半径相同，长度不同的毛细管口模，使用外推法进行校正；在毛细管管壁处，有些物料会存在滑移现象，影响剪切速率的测量，本实施例中可通过在毛细管安装处安装三根长径比相同，半径不同的毛细管口模，使用外推法进行校正。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种非牛顿流体在线流变特性测试装置，其特征在于，包括料筒、温度-压力传感器和电子秤和计算系统，所述料筒底部设有毛细管口模安装处，所述毛细管口模安装处安装有毛细管口模，所述毛细管口模下方安装有电子秤；所述温度-压力传感器与料筒连接，温度-压力传感器伸入料筒内部，所述测试装置顶端安装有连接装置；

2.根据权利要求1所述的非牛顿流体在线流变特性测试装置，其特征在于，所述连接装置为紧固件，用于将测试装置固定在生产设备上。

3.根据权利要求1所述的非牛顿流体在线流变特性测试装置，其特征在于，所述毛细管口模的数量为3根。

4.根据权利要求3所述的非牛顿流体在线流变特性测试装置，其特征在于，所述毛细管口模并列安放。

5.根据权利要求4所述的非牛顿流体在线流变特性测试装置，其特征在于，所述毛细管口模半径相同，长度不同。

6.根据权利要求3所述的非牛顿流体在线流变特性测试装置，其特征在于，所述毛细管口模长径比相同，半径不同。

7.根据权利要求3~6任一项所述的非牛顿流体在线流变特性测试装置，其特征在于，所述毛细管口模的横截面为圆形、环形或矩形的任一种。