CN2185435Y

CN2185435Y - 光电落球粘度计

Info

Publication number: CN2185435Y
Application number: CN 94227041
Authority: CN
Inventors: 赵北君; 陈观雄; 傅师申; 朱世富; 李正辉; 肖勇
Original assignee: Sichuan University; Chengdu University of Science and Technology
Current assignee: Sichuan University; Chengdu University of Science and Technology
Priority date: 1994-01-14
Filing date: 1994-01-14
Publication date: 1994-12-14
Anticipated expiration: 2004-01-14

Abstract

本实用新型是在传统落球粘度计的基础上，通过改进粘度管，并应用磁电、光电控制原理设计，增加了一套控制测试装置，使之成为一种能自动测量、数字显示的光电落球粘度计。该粘度计具有结构简单、体积小、操作简便，测定快速准确，测量精度高，数据重复性好等优点，是测定聚合物浓溶液，特别是共混物浓溶液静态粘度的一种有效仪器。

Description

本实用新型涉及溶液粘度测定装置领域，是一种利用磁电、光电转换原理设计的光电落球粘度计，该粘度计特别适用于测定聚合物及其共混物浓溶液的静态粘度。

粘度，是许多工业生产中需要监测的指标之一。在高分子化工生产中，聚合物及其共混物浓溶液的粘度，通常采用旋转粘度计或落球粘度计来测定。旋转粘度计是利用聚合物溶液的剪切力矩与粘滞力矩平衡的原理来测定溶液粘度（见《粘度》，川田裕郎著，陈惠钊译，计量出版社，1981年3月，P110～138），是聚合物浓溶液粘度的主要测定装置，具有测量精度较高，适用范围较宽的特点。但是它只能测定聚合物的动态粘度值，不能表征其静态粘度；特别是对于某些特殊聚合物共混浓溶液粘度的测定，因其可能会破坏溶液的特殊共混状态而不宜使用。在这种情况下，则只能采用落球粘度计（见《粘度》，川田裕郎著，陈惠钊译，计量出版社，1981年3月，P78～109）来测定。与旋转粘度计相比，落球粘度计在测定时，其小球的下落对溶液的剪切力很小，能较客观地反映大分子之间的缠结状态，因而可获得聚合物及其共混物浓溶液的静态粘度值。这即为落球粘度计能有别于旋转粘度计而成为浓溶液粘度测定的另一种装置之原因所在。但是传统的落球粘度计，其粘度管是置于恒温水浴缸内进行测定的，由于溶液与水的折射率差异，使小球下落不易观察清楚，特别是对于不太透明的溶液，此问题更加突出；加之小球下落不易调铅直，测定时常受管壁影响；采用人工计时，测量数据因人而异。由于以上种种偶然因素的影响，致使测量结果重复性不好，急需改进。

本实用新型的任务是在传统落球粘度计的测定原理及方法的基础上，设计并提供一种能自动测定，保证小球准直下落的光电落球粘度计，以减少偶然误差，提高测量的准确性、重复性。

本实用新型的任务是通过下述技术方案完成的。

本技术方案主要是在已有落球粘度计具有的粘度管、测量小球、恒温浴、测量支架、夹持器的基础上，增加一套自动测量控制装置。该装置由电源、磁电转换控制机构、光电转换检测机构、电子计时器构成。其中磁电转换控制机构位于粘度管上方，通过电源与电子计时器并联，光电转换检测机构位于粘度管下刻度线处，通过电源与电子计时器并联。

测量时，测量小球先被磁电转换控制机构因通电产生的磁力控制位于粘度管上方，当磁电转换控制机构与电源断开失去磁力时，测量小球落下，同时输出一个电脉冲信号，驱动相连的电子计时器开始计时。在测量小球持续沿粘度管中心轴线铅直下落至下刻度线处，因测量小球遮光，光电转换检测机构受光突然减弱，所产生的光电流骤然减小，即输出一个光电脉冲信号给相连的电子计时器，驱动其停止计时。此时，所获得的数据就是测量小球在一定高度浓溶液中下落的时间t。利用该数据进行换算，便可求出该溶液的静态粘度值。

附图说明：

图1是本实用新型结构及连接关系示意图；图2是磁电转换控制机构原理图；图3是光电转换电路图；图4是本实用新型粘度管的结构示意图；图5是夹持器的主视结构示意图；图6是夹具的侧视结构示意图；

下面结合附图给出实施例并对本实用新型作进一步说明。

由图一可知，本实用新型主要包括粘度管（1）、测量小球（9）、恒温浴（26）、测量支架（10）、夹持器（15）和一套控制测量装置，其中控制测量装置是由电源（33）、磁电转换控制机构、光电转换检测机构和电子计时器（32）构成。

磁电转换控制机构包括电磁铁（27）、复合开关（29）。电磁铁（27）一侧有一固定臂（28），电磁铁（27）通过固定臂（28）与测量支架（10）相连而悬装于粘度管（1）上方，并分别通过导线与电源（33）和复合开关（29）的一对常闭触点（30）、（31）串联，复合开关（29）的另一对常开触点（44）、（45）则与电子计时器（32）并联，电子计时器（32）两端还并联一个复位开关（42），见图1、2。本实施例的电磁铁（27）采用交流电磁铁，故所用电源（33）为交流电。

光电转换检测机构包括光源（34）、光电传感器（35）、光电转换电路（36），见图1。光源（34）、光电传感器（35）由与测量支架（10）相连的夹持器（15）相对固定于粘度管（1）下刻度线（8）两侧。如果采用传统粘度管（1）置于恒温水浴（26）中测定，光源（34）及光电传感器（35）应分别用塑料外壳及防水胶进行灌注密封处理，并直接固定于粘度管（1）上。本实施例由于对传统的粘度管（1）进行了改进，不需置于恒温水浴（26）中测定，故光源（34）和光电传感器（35）不需作这种处理。由于光源（34）为低压照明光源，因而与该光源（34）相连的电源（33）应为变压后的低压电源。光电传感器（35）串接于光电转换电路（36）中。光电转换电路（36）包括一个开关管（40）和一个起倒向作用的电子继电器（37），连接如图3所示，其中电子继电器（37）的（38）、（39）触点为常开触点，这一对常开触点并联于电子计时器（32）两端。图3所示的右半部份电路是光电转换电路（36）的工作电源电路，即将变压后的市电再经桥式整流、电容C₁、C₂滤波和稳压器（41）稳压转换为可使用的低压直流电。图3电路中所用电子继电器（37）为JRC系列微型电子继电器，光电传感器（35）为3DU光电三极管，开关管（40）为开关三极管，稳压器（41）为稳压集成块。

为了减小测量装置的体积和适应磁电、光电自动测量的需要，本实用新型所用的粘度管（1）结构如图1、4所示，即在传统粘度管（1）外烧结了一个恒温循环浴夹套（2），夹套（2）壁下端侧开有一进浴口（3），上端侧开有一出浴口（4），进出浴口（3、4）分别通过导管、循环泵与恒温浴（26）相连，这样不仅恒温浴（26）可采用体积较小的精密恒温浴，又不会因温度变化影响粘度测定，而且检测机构也不需作特殊处理。恒温浴液可根据被测溶液的特性选择水浴液或油浴液。此外，粘度管（1）恒温循环浴夹套（2）外壁上部还对称烧结有两个定位凸（43），当粘度管（1）被夹持器（15）夹住后，定位凸（43）正好搁置在夹持器（15）上，使粘度管（1）不会在测量过程中下滑，影响测量结果。由于传统粘度管直径较大，使之在光电检测时成为柱透镜的曲率半径较大，聚光作用不强，而且溶液对光的吸收也大，为此，本实用新型粘度管（1）底部中间是开通的，管壁逐渐收缩延伸出恒温浴夹套（2）外形成细管（5），粘度管（1）的下刻度线（8）位于细管（5）的形成段，见图4。细管（5）下部还安装有止通阀（6），便于调整溶液的液面高度、放出溶液和测量小球。

为了确保测量小球（9）沿粘度管（1）中心轴线铅直下落，并便于粘度管（1）的安装调试，本实用新型测试支架（10）的底座板（12）上安装有水平仪（13），板（12）下有水平调节螺钉（14），见图1；另外夹持器（15）可作上下、左右、前后移动。本实用新型所用的夹持器（15）由夹头（16）和夹具（20）构成。夹头（16）形如一长方体，在其水平面一边的铅直方向上开有一孔（17），当夹头（16）通过该孔（17）套于测量支架杆（11）上时，可作上下、左右水平转动调节，并通过孔（17）壁上的紧固螺钉（19）将夹头（16）固定于测量支架（10）上。在夹头（16）水平面另一边的侧壁上开有一水平孔（18），夹具（20）上的固定杆（25）可插入孔（18）中作伸缩调节，并通过孔（18）壁上的紧固螺钉（19）固定。夹具（20）由两个半圆形的夹块组成，其中一个夹块通过外壁上的螺纹孔（24）与固定杆（25）连为一体，一端的端头外壁上有挂钩（22），另一端的端外壁上有铰链（21），并通过铰链（21）和挂钩（22）与另一个夹块相连。另一个夹块与挂钩（22）相连的一端有挂扣（23）。

测量时，先调整被测溶液的液面与粘度管上刻度线（7）重合，接通电源（33），电磁铁（27）产生磁力吸住小球（9），然后按下复合开关（29），使（44）、（45）触点闭合，（30）、（31）触点断开，测量小球（9）因电磁铁（27）失去磁力而沿粘度管（1）中心轴线铅直下落，同时，电子计时器（32）因（44）、（45）触点导通，获得一个电脉冲而启动计时。当小球（9）未下落至粘度管（1）下刻度线（8）处时，由于细管（5）液柱的聚光作用，光电传感器（35）接收到的光信号很强，处于导通状态，de结间电阻很小，电流经abcdefg回路回到负极，此时开关管（40）则因基极电压太小而处于截止状态，电子继电器的（38）、（39）触点开路。当小球（9）下落至粘度管（1）下刻度线（8）处时，小球（9）遮光，光电传感器（35）因接收的光强太弱而截止，de结间电阻瞬间急剧增大，电流改由abcdhfg回路流回负极，同时使开关管（40）的基极电位升高而导通饱和，结间电阻急剧下降，bhf导通，电子继电器（37）因获得电流使（38）、（39）触点由常开变为闭合，输出一个脉冲给电子计时器（32），使计时器（32）停止工作，随后又恢复原状。于是，电子计时器（32）的液晶板自动显示下落时间。记下数据后，按动复位开关（42），使计时器（32）复零，便可进行下一次测量。

如果用本实用新型测定对可见光不透明的溶液，只要能选择出能透过该溶液的一定波长的光源，并选择与之匹配的光电传感器，仍然适用。这样就大大拓宽了传统落球粘度计的适用范围。

本实用新型与传统落球粘度计相比，具有结构简单，体积小，操作简便，测定快速准确，测量精度高，数据重复性好等优点，是聚合物浓溶液，特别是共混浓溶液的静态粘度测定的一种有效仪器，具有较大的应用推广价值。

Claims

1、一种光电落球粘度计，包括粘度管(1)、测量小球(9)、恒温浴(26)、测量支架(10)、夹持器(15)，其特征在于还包括一套控制测量装置，该装置由电源(33)、磁电转换控制机构、光电转换检测机构、电子计时器(32)构成，测量小球(9)由磁电转换控制机构控制于粘度管(1)上方，测量时落下，磁电转换控制机构通过电源(33)与电子计时器(32)并联，光电转换检测机构位于粘度管(1)下刻度线(8)处，通过电源(33)与电子计时器(32)并联。

2、根据权利要求1所述的光电落球粘度计，其特征在于控制测量装置的磁电转换控制机构由电磁铁（27）、复合开关（29）构成，电磁铁（27）通过其上一端与测量支架（10）相连的固定臂（28）悬装于粘度管（1）上方，并分别通过导线与电源（33）和复合开关（29）的一对常闭触点（30）、（31）串联，而复合开关（29）的另一对常开触点（44）、（45）则与电子计时器（32）并联；光电转换检测机构由光源（34）、光电传感器（35）、光电转换电路（36）构成，光源（34）、光电传感器（35）相对固定于粘度管（1）下刻度线（8）两侧，光源（34）与电源（33）相连，光电传感器（35）串接于光电转换电路（36）中，光电转换电路（36）通过与电源（33）相接的回路中的继电器（37）与电子计时器（32）并联；电子计时器（32）两端还并联了一个复位开关（42）。

3、根据权利要求1或2所述的光电落球粘度计，其特征在于粘度管（1）外烧结有恒温循环浴夹套（2），夹套（2）壁下端侧开一进浴口（3），上端侧开有一出浴口（4），进、出浴口（3、4）分别通过导管、循环泵与恒温浴（26）相连。

4、根据权利要求3所述的光电落球粘度计，其特征在于粘度管（1）底部中间开通，管壁逐渐收缩延伸出恒温浴夹套（2）形成细管（5），细管（5）下部安装有止通阀（6），粘度管（1）的下刻度线（8）位于细管（5）的形成段；恒温浴循夹套（2）外壁上部对称烧结有两个定位凸（43）。

5、根据权利要求1或2或4所述的光电落球粘度计，其特征在于测量支架（10）底座板（12）上安装有水平仪（13），底座板（12）下安装有水平调节螺钉（14）；夹持器（15）由夹头（16）和夹具（20）构成，夹头（16）形如一长方体，在其水平面一边的铅直方向上开有一孔（17），并通过穿过孔（17）的紧固螺钉（19）将夹头（16）固定于测量支架杆（11）上，在夹头（16）水平面另一边的体侧壁上开有一水平孔（18），夹具（20）的固定杆（25）可插入其中作伸缩调节，并通过孔（18）壁上的紧固螺钉（19）固定，夹具（20）由两个半圆形的夹块组成，其中一个夹块通过外壁上的螺纹孔（24）与固定杆（25）连为一体，一端的端头外壁上有挂钩（22），另一端的端头外壁上有铰链（21），通过铰链（21）和挂钩（22）与另一个夹块相连，另一个夹块与挂钩（22）相连的一端有挂扣（23）。

6、根据权利要求3所述的光电落球粘度计，其特征在于测量支架（10）底座板（12）上安装有水平仪（13），底座板（12）下安装有水平调节螺钉（14）；夹持器（15）由夹头（16）和夹具（20）构成，夹头（16）形如一长方体，在其水平面一边的铅直方向上开有一孔（17），并通过孔（17）壁上的紧固螺钉（19）将夹头（16）固定于测量支架杆（11）上，在夹头（16）水平面另一边的侧壁上开有一水平孔（18），夹具（20）上的固定杆（25）可插入其中作伸缩调节，并通过孔（18）壁上的紧固螺钉（19）固定，夹具（20）由两个半圆形的夹块组成，其中一个夹块通过外壁上的螺纹孔（24）与固定杆（25）连为一体，一端的端头外壁上有挂钩（22），另一端的端头外壁上有铰链（21），通过铰链（21）和挂钩（22）与另一个夹块相连，另一个夹块与挂钩（22）相连的一端有挂扣（23）。