CN216870288U - 一种流体粘滞系数测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种流体粘滞系数测量装置，包括流体容器、主轴、支撑盘、主杆、杠杆、压力传感器、电机、驱动齿轮和从动齿轮；所述主轴竖向设置、且其下端固定在流体容器内，支撑盘转动安装在所述主轴的上端；所述电机固定安装在主轴上，所述驱动齿轮安装在所述电机输出轴，所述从动齿轮转动安装在所述主轴上、且与所述驱动齿轮啮合；所述主杆穿过所述从动齿轮、且由所述从动齿轮驱动转动，所述主杆的两端与所述支撑盘固连；所述压力传感器安装在所述支撑盘的下侧，所述杠杆竖向设置、且其支点连接在所述主杆上，其上端抵在所述压力传感器上，其下端向所述流体容器底部延伸；采用本申请装置，可以测量较混浊或能见度较差流体的粘滞系数。

Description

一种流体粘滞系数测量装置

技术领域

本实用新型涉及流体测量技术领域，具体涉及一种流体粘滞系数测量装置。

背景技术

流体粘滞系数是表征液体反抗形变压力的重要参数，是描述流体内摩擦性质的一个重要物理量。测量流体的粘度在化学、医学、水利工程、材料科学、机械工业国防建设中都有着重要的意义。测量粘滞系数的方法有很多，如毛细管法、落球法、转筒法、奥氏粘度计法等。

目前实验主流采用的是落球法，即利用两个光电门测量小球平衡时经过固定距离的时间间隔，最终得出粘滞系数。该方法在缺乏辅助装置情况下无法测量较混浊或能见度较差液体的粘滞系数。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种流体粘滞系数测量装置，该装置能够测量较混浊或能见度较差的流体粘度。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种流体粘滞系数测量装置，包括流体容器、主轴、支撑盘、主杆、杠杆、压力传感器、电机、驱动齿轮和从动齿轮；所述主轴竖向设置、且其下端固定在流体容器内，所述支撑盘转动安装在所述主轴的上端；所述电机固定安装在主轴上，所述驱动齿轮安装在所述电机输出轴，所述从动齿轮转动安装在所述主轴上、且与所述驱动齿轮啮合；所述主杆穿过所述从动齿轮、且由所述从动齿轮驱动转动，所述主杆的两端与所述支撑盘固连；所述压力传感器安装在所述支撑盘的下侧，所述杠杆竖向设置、且其支点连接在所述主杆上，其上端抵在所述压力传感器上，其下端向所述流体容器底部延伸。

进一步，所述杠杆的上端固定安装有第一小球，该第一小球的直径大于所述杠杆的横向尺寸，所述第一小球抵在所述压力传感器上。

进一步，所述杠杆的下端固定安装有第二小球，该第二小球的直径大于所述杠杆的横向尺寸。

进一步，还包括可移动轴承，该可移动轴承安装在所述主杆上、且可沿所述主杆轴向移动，所述杠杆的支点铰接在该可移动轴承的一侧。

进一步，还包括导轨，该导轨固定安装在所述支撑盘的下侧，所述压力传感器滑动安装在所述导轨上、且可沿所述导轨滑动。

进一步，所述导轨平行于所述主杆设置。

进一步，所述主杆的两端分别通过拉杆与所述支撑盘连接。

进一步，还包括加热导线，该加热导线设置在所述流体容器的底部。

进一步，还包括AD转换模块、数据传输模块、电源模块和上位机，所述电源模块与所述AD转换模块、数据传输模块和压力传感器电连接，所述AD转换模块输入端连接所述压力传感器输出端，所述AD转换模块输出端连接所述数据传输模块输入端，所述数据传输模块输出端连接所述上位机输入端。

进一步，还包括保温罩、温度感应探头、加热模块和温度控制器，所述保温罩罩设在所述流体容器的敞口，所述温度感应探头置于所述流体容器内，其输出端与所述温度控制器连接，所述温度控制器输出端与所述加热模块连接，所述加热模块与所述加热导线连接。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本申请实施例所提供的流体粘滞系数测量装置的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的流体粘滞系数测量装置的电机安装结构示意图；

图3为本申请实施例所提供的流体粘滞系数测量装置的电路原理框图。

其中，流体容器1、主轴2、从动齿轮3、主杆4、杠杆5、第一小球51、第二小球52、拉杆6、导轨7、压力传感器8、AD转换模块9、数据传输模块 10、电源模块11、支撑盘12、加热导线13、驱动齿轮14、电机、遥控接收器 16、连接杆17。

具体实施方式

这里，要说明的是，本实用新型涉及的功能、方法等仅仅是现有技术的常规适应性应用。因此，本实用新型对于现有技术的改进，实质在于硬件之间的连接关系，而非针对功能、方法本身，也即本实用新型虽然涉及一点功能、方法，但并不包含对功能、方法本身提出的改进。本实用新型对于功能、方法的描述，是为了更好的说明本实用新型，以便更好的理解本实用新型。

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

参见图1～图3，本申请一种流体粘滞系数测量装置，包括流体容器1、主轴2、支撑盘12、主杆4、杠杆5、压力传感器8、电机、驱动齿轮14和从动齿轮3；所述主轴2竖向设置、且其下端固定在流体容器1内，所述支撑盘12 转动安装在所述主轴2的上端；所述电机固定安装在主轴2上，所述驱动齿轮 14安装在所述电机输出轴，所述从动齿轮3转动安装在所述主轴2上、且与所述驱动齿轮14啮合；所述主杆4穿过所述从动齿轮3、且由所述从动齿轮3驱动转动，所述主杆4的两端与所述支撑盘12固连；所述压力传感器8安装在所述支撑盘12的下侧，所述杠杆5竖向设置、且其支点连接在所述主杆4上，其上端抵在所述压力传感器8上，其下端向所述流体容器1底部延伸。

测量时，将待测流体盛装在流体容器1内，并没过杠杆5的下端；开启电机，安装在电机输出轴上的驱动齿轮14在电机驱动下转动，从而驱动从动齿轮 3和主杆4转动，进而驱动杠杆5转动，杠杆5的下端伸入流体内，受到流体粘滞阻力、重力和拉力作用，杠杆5的另一端抵在与压力传感器8上，由压力传感器8实时检测杠杆5的压力，从而根据斯托克斯公式即可计算出该待测流体粘滞系数(此为现有技术)。

采用本申请装置，可以测量较混浊或能见度较差流体的粘滞系数，并且自动化程度较高，可很大程度上减少人工操作时所带来的实验误差和装置成本。

流体容器1为上端敞口的圆柱体结构，其底部为平底，可为透明材质制成，用于盛装流体。

主轴2竖向安装在流体容器1内，其下端固定在流体容器1底部中央，支撑盘12通过轴承安装在主轴2的上端，可相对主轴2转动。

电机可通过连接杆17固定安装在主轴2上，其输出轴与驱动齿轮14连接，通过驱动齿轮14与从动齿轮3的啮合带动主杆4做匀速圆周运动。为了便于控制电机启停，还包括遥控接收器16，该遥控接收器16设置在电机上、并与电机连接。测试时，可通过遥控器控制电机开启或停止。

主杆4穿过从动齿轮3、并由从动齿轮3驱动转动，主杆4的两端分别通过拉杆6与支撑盘12连接。

压力传感器8吊装在支撑盘12的下侧、并与主杆4平行。

为了便于调整压力传感器8的位置，还包括导轨7，该导轨7固定安装在所述支撑盘12的下侧，导轨7平行于主杆4，压力传感器8滑动安装在所述导轨7上、且可沿所述导轨7滑动。

杠杆5的支点连接在主杆4上。具体的，还包括可移动轴承，该可移动轴承安装在所述主杆4上、且可沿所述主杆4轴向移动，所述杠杆5的支点铰接在该可移动轴承的一侧。通过调整可移动轴承的位置，可调整杠杆5在主杆4 上的位置。

为了提高测量精度，杠杆5的上端固定安装有第一小球51，该第一小球51 的直径大于所述杠杆5的横向尺寸，所述第一小球51抵在所述压力传感器8 上。所述杠杆5的下端固定安装有第二小球52，该第二小球52的直径大于所述杠杆5的横向尺寸。第二小球52侵入流体内，通过杠杆5原理，实现流体内摩擦力与压力传感器8所受压力之间的传递。

为了便于后期数据处理，还包括AD转换模块9、数据传输模块10、电源模块11和上位机，所述电源模块11与所述AD转换模块9、数据传输模块10和压力传感器8电连接，所述AD转换模块9输入端连接所述压力传感器8输出端，所述AD转换模块9输出端连接所述数据传输模块10输入端，所述数据传输模块10输出端连接所述上位机输入端。

AD转换模块9型号为HX711，用于将模拟信号转换为数字信号，数据传输模块10为型号为esp32蓝牙模块，其与上位机通过蓝牙通信，将压力传感器8 检测的实时数据发送给上位机，以便于进行后期数据处理。

为了测量不同温度下流体粘滞系数，还包括加热导线13，该加热导线13 设置在所述流体容器1的底部，用于加热盛装在流体容器1内的流体。

进一步的，还包括保温罩、温度感应探头、加热模块和温度控制器，所述保温罩罩设在所述流体容器1的敞口，所述温度感应探头置于所述流体容器1 内，其输出端与所述温度控制器连接，所述温度控制器输出端与所述加热模块连接，所述加热模块与所述加热导线13连接。

温度感应探头用于检测流体温度，并将检测数据发送给温度控制器，当检测到流体温度低于设定温度时，温度控制器向加热模块发送加热指令，该加热模块根据该加热指令控制加热导线13加热，直至流体温度等于设定温度时停止加热。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、系统和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、系统、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、系统、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种流体粘滞系数测量装置，其特征在于，包括流体容器、主轴、支撑盘、主杆、杠杆、压力传感器、电机、驱动齿轮和从动齿轮；所述主轴竖向设置、且其下端固定在流体容器内，所述支撑盘转动安装在所述主轴的上端；所述电机固定安装在主轴上，所述驱动齿轮安装在所述电机输出轴，所述从动齿轮转动安装在所述主轴上、且与所述驱动齿轮啮合；所述主杆穿过所述从动齿轮、且由所述从动齿轮驱动转动，所述主杆的两端与所述支撑盘固连；所述压力传感器安装在所述支撑盘的下侧，所述杠杆竖向设置、且其支点连接在所述主杆上，其上端抵在所述压力传感器上，其下端向所述流体容器底部延伸。

2.根据权利要求1所述的流体粘滞系数测量装置，其特征在于，所述杠杆的上端固定安装有第一小球，该第一小球的直径大于所述杠杆的横向尺寸，所述第一小球抵在所述压力传感器上。

3.根据权利要求1所述的流体粘滞系数测量装置，其特征在于，所述杠杆的下端固定安装有第二小球，该第二小球的直径大于所述杠杆的横向尺寸。

4.根据权利要求1所述的流体粘滞系数测量装置，其特征在于，还包括可移动轴承，该可移动轴承安装在所述主杆上、且可沿所述主杆轴向移动，所述杠杆的支点铰接在该可移动轴承的一侧。

5.根据权利要求1所述的流体粘滞系数测量装置，其特征在于，还包括导轨，该导轨固定安装在所述支撑盘的下侧，所述压力传感器滑动安装在所述导轨上、且可沿所述导轨滑动。

6.根据权利要求5所述的流体粘滞系数测量装置，其特征在于，所述导轨平行于所述主杆设置。

7.根据权利要求1所述的流体粘滞系数测量装置，其特征在于，所述主杆的两端分别通过拉杆与所述支撑盘连接。

8.根据权利要求1所述的流体粘滞系数测量装置，其特征在于，还包括加热导线，该加热导线设置在所述流体容器的底部。

9.根据权利要求1所述的流体粘滞系数测量装置，其特征在于，还包括AD转换模块、数据传输模块、电源模块和上位机，所述电源模块与所述AD转换模块、数据传输模块和压力传感器电连接，所述AD转换模块输入端连接所述压力传感器输出端，所述AD转换模块输出端连接所述数据传输模块输入端，所述数据传输模块输出端连接所述上位机输入端。

10.根据权利要求8所述的流体粘滞系数测量装置，其特征在于，还包括保温罩、温度感应探头、加热模块和温度控制器，所述保温罩罩设在所述流体容器的敞口，所述温度感应探头置于所述流体容器内，其输出端与所述温度控制器连接，所述温度控制器输出端与所述加热模块连接，所述加热模块与所述加热导线连接。

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