RU2527131C1 - Капиллярный вискозиметр - Google Patents
Капиллярный вискозиметр Download PDFInfo
- Publication number
- RU2527131C1 RU2527131C1 RU2013101739/28A RU2013101739A RU2527131C1 RU 2527131 C1 RU2527131 C1 RU 2527131C1 RU 2013101739/28 A RU2013101739/28 A RU 2013101739/28A RU 2013101739 A RU2013101739 A RU 2013101739A RU 2527131 C1 RU2527131 C1 RU 2527131C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- capillary
- working
- capillary viscometer
- viscometer
- inclination
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к медицине и биологии и может быть использовано для оценки изменений агрегатного состояния клеток крови и точной диагностики расстройств микроциркуляции крови при различных заболеваниях и патологических состояниях. Капиллярный вискозиметр включает основание, рабочий капилляр и опору рабочего капилляра. При этом опора рабочего капилляра присоединена к основанию посредством поворотного устройства, позволяющего устанавливать заданный угол наклона рабочего капилляра относительно горизонта в пределах от -90° до +90°. Кроме того, капиллярный вискозиметр дополнительно содержит устройство измерения угла наклона рабочего капилляра относительно горизонта. Еще одним отличием капиллярного вискозиметра является то, что поворотное устройство включает сервопривод вращения. Кроме того, поворотное устройство может включать привод вращения на базе шагового двигателя. Также капиллярный вискозиметр включает в себя устройство измерения скорости перемещения жидкости в капилляре. Устройство измерения скорости перемещения жидкости в капилляре может быть построено на базе двух смещенных относительно друг друга в направлении движения потока оптических датчиков. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и повышение точности. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к технике измерения вязкости жидкостей, в частности с помощью капиллярных вискозиметров.
Известно устройство измерения вязкости жидкостей, содержащее герметично закрытую пробирку, в которой помешается исследуемая жидкость. Вязкость определяют по интегральной скорости неустановившегося течения исследуемой жидкости на ограниченном участке наклонной поверхности [1]. Недостатком этого устройства является низкая точность измерения за счет отсутствия устройства, которое обеспечивает заданный угла наклона и сложности определения интегральной скорости.
Известен также стандартный капиллярный вискозиметр Оствальда [2] наиболее близкий к заявленному изобретению по технической сущности. Его действие основано на использовании формулы Пуазейля. Вязкость определяется по результату измерения времени протекания через капилляр жидкости известной массы под действием силы тяжести при определенном перепаде давлений. Это простая капиллярная конструкция позволяет измерить вязкость только при одном напряжении сдвига, создаваемом силой тяжести, действующей на пробу.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности.
Поставленная цель достигается тем, что капиллярный вискозиметр включает основание, рабочий капилляр и опору рабочего капилляра. Новым является то, что опора рабочего капилляра присоединена к основанию посредством поворотного устройства, позволяющего устанавливать заданный угол наклона рабочего капилляра относительно горизонта в пределах от -90° до +90°. Другим отличием капиллярного вискозиметра является то, что в него включено устройство измерения угла наклона рабочего капилляра относительно горизонта. Еще одним отличием капиллярного вискозиметра является то, что поворотное устройство включает сервопривод вращения. Также поворотное устройство может включать привод вращения на базе шагового двигателя. Кроме того, капиллярный вискозиметр включает в себя устройство измерения скорости перемещения жидкости в рабочем капилляре. Устройство измерения скорости перемещения жидкости в рабочем капилляре может содержать как минимум один датчик скорости.
На фиг.1 изображен капиллярный вискозиметр, две проекции.
На фиг.2 приведены гистограммы вязкости крови при двух значениях угла наклона рабочего капилляра.
На фиг.3 приведен график вязкости крови в функции синуса угла наклона рабочего капилляра (α от 10° до 50°).
Капиллярный вискозиметр (фиг.1) включает основание 1, рабочий капилляр 2, установленный на опоре рабочего капилляра 3, опора рабочего капилляра присоединена к основанию посредством поворотного устройства 4, включающего устройство измерения угла наклона рабочего капилляра относительно горизонта (на фиг.1 не показано). Также капиллярный вискозиметр включает устройство измерения скорости перемещения жидкости в капилляре 5 (на фиг.1 показан один датчик, установленный посередине рабочего капилляра).
Работа капиллярного вискозиметра осуществляется следующим образом. В установленный горизонтально рабочий капилляр 2 помещают, например капельницей, заданный объем исследуемой жидкости, например 50 мкл. Затем включают привод поворотного устройства 4 и поворачивают опору рабочего капилляра вместе с рабочим капилляром на заданный угол α. На фиг.1 это положение опоры рабочего капилляра вместе с рабочим капилляром показано пунктиром. На жидкость начнет действовать сдвигающая сила, величина которой определяется выражением F=mg·sinα.
где m - масса помещенной в рабочий капилляр жидкости, g - гравитационная постоянная. Под действием этой силы жидкость перемещается в рабочем капилляре 2 вначале с ускорением, а при достижении равенства силы вязкого трения сдвигающей силе скорость движения жидкости станет постоянной и это значение будет зафиксировано при прохождении жидкостью устройства измерения скорости перемещения жидкости в капилляре 5. При достижении жидкостью противоположного конца измерительной части рабочего капилляра посредством поворотного устройства 4 приводят опору рабочего капилляра вместе с рабочим капилляром в исходное положение.
Далее измерение может быть произведено в обратном направлении. Вместо одного датчика, установленного посредине рабочего капилляра, можно установить два датчика в разных концах рабочего капилляра в точках конечного перемещения жидкости в капилляре.
Такое построение капиллярного вискозиметра позволяет быстро изменять режимы измерения за счет использования разных углов наклона рабочего капилляра и обеспечивать измерение вязкости как ньютоновских жидкостей, так и неньютоновских жидкостей.
Пример
Измерение вязкости крови как неньютоновской жидкости (регистрация при низких и высоких скоростях сдвигового течения)
Кровь относится к так называемым аномальным - неньютоновским жидкостям, ее вязкость изменяется при разных скоростях сдвига (ϒ):
1) при высоких скоростях сдвигового течения, ϒ>50 с-1 невысокая и всего в 3 раза превышает вязкость воды. Это зона ньютоновского поведения крови.
2) При скорости сдвига менее 20 с-1 вязкость крови существенно возрастает, а при ϒ<1,0 с-1 может в десятки раз превышать вязкость воды.
При наклоне рабочего капилляра на угол α=100 была зафиксирована величина вязкости, соответствующая ее неньютоновскому значению, около 8,0 мПа·с. При угле наклона рабочего капилляра на угол а=45° зафиксирована величина вязкости, соответствующая ее ньютоновскому варианту - менее 3,5 мПа·с (фиг.2).
Из классической реологии известно [3], что чаще всего встречаются неньютоновские жидкости степенного закона.
При изменении углов наклона можно задать течение измеряемой жидкости (крови) с разными скоростями сдвига: от относительно высоких (ньютоновское поведение образца крови, скорости сдвига выше, чем 50 с-1) до относительно низких (менее 20 с-1).
На фиг.3 приведена зависимость вязкости крови в функции синуса угла наклона рабочего капилляра (а от 10° до 50°), полученная авторами разработанным капиллярным вискозиметром. Из полученной зависимости видно, что исследуемый образец крови характеризуется моделью неньютоновской жидкости степенного закона вида: y=ах-n с точностью более 99%.
Источники информации
1. А.с. СССР №122635, класс 42l,702, от 07.08.1958.
2. Мачихин Ю.А., Мачихин С.А. Инженерная реология пищевых материалов. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981, с.34-37.
3. Уилкинсон У.Л. Неньютоновские жидкости. - М.: Мир, 1964. - 216 с.
Claims (6)
1. Капиллярный вискозиметр, включающий основание, рабочий капилляр и опору рабочего капилляра, отличающийся тем, что опора рабочего капилляра присоединена к основанию посредством поворотного устройства, позволяющего устанавливать заданный угол наклона рабочего капилляра относительно горизонта в пределах от -90° до +90°.
2. Капиллярный вискозиметр по п.1, отличающийся тем, что в него включено устройство измерения угла наклона рабочего капилляра относительно горизонта.
3. Капиллярный вискозиметр по п.1, отличающийся тем, что поворотное устройство включает сервопривод вращения.
4. Капиллярный вискозиметр по п.1, отличающийся тем, что поворотное устройство включает привод вращения на базе шагового двигателя.
5. Капиллярный вискозиметр по п.1, отличающийся тем, что включает в себя устройство измерения скорости перемещения жидкости в капилляре.
6. Капиллярный вискозиметр по п.5, отличающийся тем, что устройство измерения скорости перемещения жидкости в капилляре содержит как минимум один датчик скорости.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013101739/28A RU2527131C1 (ru) | 2013-01-14 | 2013-01-14 | Капиллярный вискозиметр |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013101739/28A RU2527131C1 (ru) | 2013-01-14 | 2013-01-14 | Капиллярный вискозиметр |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013101739A RU2013101739A (ru) | 2014-07-20 |
| RU2527131C1 true RU2527131C1 (ru) | 2014-08-27 |
Family
ID=51215373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013101739/28A RU2527131C1 (ru) | 2013-01-14 | 2013-01-14 | Капиллярный вискозиметр |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2527131C1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU241794A1 (ru) * | Б. М. Гершкович | Капиллярный экспресс-вискозил1етр | ||
| CN1145475A (zh) * | 1995-09-11 | 1997-03-19 | 梁国光 | 恒压变速毛细管粘度测试方法 |
| RU2313777C1 (ru) * | 2006-05-06 | 2007-12-27 | Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук | Капиллярный вискозиметр |
-
2013
- 2013-01-14 RU RU2013101739/28A patent/RU2527131C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU241794A1 (ru) * | Б. М. Гершкович | Капиллярный экспресс-вискозил1етр | ||
| CN1145475A (zh) * | 1995-09-11 | 1997-03-19 | 梁国光 | 恒压变速毛细管粘度测试方法 |
| RU2313777C1 (ru) * | 2006-05-06 | 2007-12-27 | Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук | Капиллярный вискозиметр |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013101739A (ru) | 2014-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gupta et al. | Microfluidic viscometers for shear rheology of complex fluids and biofluids | |
| Rosencranz et al. | Clinical laboratory measurement of serum, plasma, and blood viscosity | |
| Pipe et al. | High shear rate viscometry | |
| Guillot et al. | Viscosimeter on a microfluidic chip | |
| Kim et al. | A new method for blood viscosity measurement | |
| Verrelli et al. | A comparison of methods for measuring the induction time for bubble–particle attachment | |
| Russev et al. | Instrument and methods for surface dilatational rheology measurements | |
| Laohakunakorn et al. | A landau–squire nanojet | |
| US9176040B2 (en) | Apparatus and method for measuring fluid viscosity | |
| Walls et al. | Capillary displacement of viscous liquids | |
| Kim et al. | A method of isolating surface tension and yield stress effects in a U-shaped scanning capillary-tube viscometer using a Casson model | |
| CN104132870A (zh) | 表面张力和表面面积粘性测定装置 | |
| Wierschem et al. | Measuring low viscosities and high shear rates with a rotational rheometer in a thin-gap parallel-disk configuration | |
| US9074974B2 (en) | Apparatus and method for measuring viscosity | |
| Trejo-Soto et al. | Front microrheology of the non-Newtonian behaviour of blood: scaling theory of erythrocyte aggregation by aging | |
| Lim et al. | Dynamics of a capillary invasion in a closed-end capillary | |
| JP5474076B2 (ja) | 流体の粘度を測定する装置及び方法 | |
| RU2527131C1 (ru) | Капиллярный вискозиметр | |
| DeLaMarre et al. | Development of a simple droplet-based microfluidic capillary viscometer for low-viscosity Newtonian fluids | |
| Cavallo et al. | Drop deformation under small-amplitude oscillatory shear flow | |
| Morhell et al. | A single channel capillary microviscometer | |
| Salipante et al. | A small-volume microcapillary rheometer | |
| Shangguan et al. | Mapping phase diagrams of polymer solutions by a combination of microfluidic solution droplets and laser light-scattering detection | |
| KR101458320B1 (ko) | 종말침강속도를 이용한 점도 측정장치 및 측정방법 | |
| Vleminckx et al. | The dark side of microrheology: non-optical techniques |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170115 |