專利名稱：一種全自動多管毛細管粘度計的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種全自動多管毛細管粘度計。
背景技術：
粘度測量在 許多工業部門和科學研究領域的重要性是眾所周知的，在石油、化工、醫學等行業應用非常廣泛，例如各種石油制品和油漆的品質檢驗等，都需要進行粘度測量，在醫學中測量血液及生物液體的粘度有著很重要的臨床意義。某些食品和藥物等的生產過程自動控制也要通過監測粘度來實現，還可以通過監測合成反應生成物的粘度，來自動控制反應終點。常用的粘度測量有毛細管粘度計(如奧氏粘度計)，用毛細管粘度計測量粘度，一般采用是測量流出時間法(分別測量溶劑和樣品的流出時間)。用這種方法測量粘度時，開始和結束時間不容易精確判定，每次測量的條件很難保證相同，所以精度比較低，受溫度影響大，操作步驟繁瑣，難于實現自動化，用時長，毛細管清洗也很麻繁等。
實用新型內容針對上述現有技術，本實用新型提供了一種全自動多管毛細管粘度計，本實用新型采用氣-液隔離器(這是保證壓力相同的關鍵)把多個毛細管并聯在一起，使每個毛細管的兩端任何時刻都受到相同壓力的作用，并且是同時進行測量的方案，該方案很好地解決了現有技術中不能保證每次測量的條件相同、精度低、受溫度影響大、操作步驟繁瑣等難題，而且可以實現自動在線測量。本實用新型是通過以下技術方案實現的一種全自動多管毛細管粘度計，包括控制系統、氣動系統、參比液公共注入回路、參比液檢測回路和至少一條樣品檢測回路，其中，參比液注入公共回路的結構為包括彈性氣囊式氣動泵和參比液瓶I，彈性氣囊式氣動泵的液體入口端與參比液瓶I管路連接；所述參比液檢測回路的結構為包括參比液瓶II、氣-液隔離器、毛細管、稱重瓶、稱重裝置、廢液瓶以及兩個彈性氣囊式氣動泵彈性氣囊式氣動泵I、彈性氣囊式氣動泵II，其中，彈性氣囊式氣動泵I的液體入口端與參比液瓶II管路連接，彈性氣囊式氣動泵I的液體出口端與氣-液隔離器的液體入口端管路連接，氣-液隔離器的液體出口端與毛細管管路連接，毛細管與稱重瓶管路連接；彈性氣囊式氣動泵II的液體入口端與稱重瓶管路連接，彈性氣囊式氣動泵II的液體出口端與廢液瓶管路連接；稱重瓶位于稱重裝置上；所述樣品檢測回路的結構為包括樣品瓶、氣-液隔離器、毛細管、稱重瓶、稱重裝置、廢液瓶以及兩個彈性氣囊式氣動泵彈性氣囊式氣動泵I、彈性氣囊式氣動泵II，其中，彈性氣囊式氣動泵I的液體入口端與樣品瓶管路連接，彈性氣囊式氣動泵I的液體出口端與氣-液隔離器的液體入口端管路連接，氣-液隔離器的液體出口端與毛細管管路連接，毛細管與稱重瓶管路連接；彈性氣囊式氣動泵II的液體入口端與稱重瓶管路連接，彈性氣囊式氣動泵II的液體出口端與廢液瓶管路連接；稱重瓶位于稱重裝置上；[0009]所述彈性氣囊式氣動泵與參比液瓶I連接的管路上、彈性氣囊式氣動泵I與參比液瓶II連接的管路上、彈性氣囊式氣動泵I與樣品瓶連接的管路上以及氣-液隔離器與毛細管連接的管路上均設有閥門；所述氣動系統上設有兩個輸出端A輸出路和B輸出路；所述彈性氣囊式氣動泵的充放氣口端通過換向電磁閥與氣動系統的B輸出路管路連接；所述氣-液隔離器的充放氣口通過換向電磁閥與氣動系統的A輸出路管路連接；所述參比液公共注入回路的彈性氣囊式氣動泵的液體出口端分別與每條樣品檢測回路的氣-液隔離器的液體入口端管路連接； 所述氣動系統、換向電磁閥、稱重裝置分別與控制系統電路連接。所述彈性氣囊式氣動泵的結構為包括殼體，殼體內形成一個空腔一儲液腔，儲液腔內設有彈性氣囊，殼體上端設有充放氣口，充放氣口與彈性氣囊連通，殼體的下端設有液體出口和液體入口，液體出口和液體入口與儲液腔連通。所述氣-液隔離器的結構為包括殼體，殼體內設有柔性隔膜，從而將殼體內部分為兩部分柔性隔膜上方為充氣腔，下方為儲液腔；殼體上端設有充放氣口，充放氣口與充氣腔連通，殼體下端設有液體出口和液體入口，液體出口和液體入口與儲液腔連通。優選的，所述閥門為氣囊式氣動閥門，氣囊式氣動閥門的結構為包括閥體，閥體內形成一個空腔，空腔兩側為液體通道，空腔內設有彈性氣囊，彈性氣囊上設有充放氣口 ；彈性氣囊通過換向電磁閥與氣動系統的B輸出路管路連接。進一步地，所述彈性氣囊式氣動泵I與參比液瓶II連接的管路上設有管路回路，管路回路的末端與稱重瓶連通，管路與管路回路連接處設有手動換向閥，目的是當需要在線測量時，通過手動換向閥可以使彈性氣囊式氣動泵I轉換成從稱重瓶中取參比液，這樣可以循環使用參比液。進一步地，所述彈性氣囊式氣動泵I與氣-液隔離器連接的管路上、彈性氣囊式氣動泵II與稱重瓶連接的管路上、彈性氣囊式氣動泵II與廢液瓶連接的管路上以及參比液公共注入回路的彈性氣囊式氣動泵與每條樣品檢測回路的氣-液隔離器連接的管路上均設有單向閥。進一步地，所述參比液公共注入回路的彈性氣囊式氣動泵與每條樣品檢測回路的氣-液隔離器連接的管路上設有注液口和手動閥門，使用時可以通過手動注液器向注液口中手動注液。進一步地，為保證測量過程中不受溫度變化的干擾，參比液瓶、樣品瓶、彈性氣囊式氣動泵、氣-液隔離器、氣囊式氣動閥門、毛細管等均可以放入恒溫槽中。所述樣品檢測回路可以根據需要而設置多條，2條、3條、4條、5條……均可。優選的，所述彈性氣囊式氣動泵以及氣-液隔離器的殼體均是由通過螺栓連接的上下兩部分構成。所述控制系統、氣動系統、稱重裝置、恒溫槽均是現有技術中的常規裝置，為常規技術，對所屬領域技術人員而言是容易實現的，本實用新型對此無改進之處，不再贅述。另外，參比液檢測回路/樣品檢測回路中的稱重裝置可以共用，即無需每條參比液檢測回路/樣品檢測回路都獨立配制一套稱重裝置，多條或所有參比液檢測回路/樣品檢測回路可以共用一套稱重裝置，方法是共用稱重裝置分時進行，這對所屬領域技術人員而言是容易實現的。工作原理把每個毛細管的一端通過氣-液隔離器連到同一個氣源上(同一個氣壓源，壓力可調且穩定)，另一端處在相同的大氣環境中，這樣就可以保證每個毛細管兩端的壓力都相同，當流體流過每個毛細管時，時刻都受到相同的壓力作用。通過檢測在相同時間(t)內流過毛細管的參比液與樣品的體積(VdPVn)的比值，再根據泊肅葉定律(P-=KQ η)推導出的計算流體粘度的公式[Hr=K(VcZVn)]，由微處理器計算出相對粘度。公式推導如下P=K0Q0Il0 (參比液毛細管)P=KnQn ηη (樣品毛細管) K0=8L0/ JIR04Kn=8Ln/JIRn4P :毛細管兩端的壓力；(P=P2-P1 P2氣源壓力P1 :大氣壓)Q0 :參比液的體積流量；Qn:樣品的體積流量；％ :參比液的粘度；nn:樣品的粘度A :參比液毛細管的幾何常數；Kn :樣品毛細管的幾何常數(L :毛細管的長度；R :毛細管的半徑)。由壓力相等得KnQnn n=K0Q0 η 0η η/ Il0=K0Q0 / KnQn=K0Q0t / KnQ^=K0V0 / KnVn得到公式ηr=K (Y0ZYn)κ (κ=κ0/κη)粘度儀常數；nr (nr=nn/n0)相對粘度；ν0:參比液的體積；vn:樣品的體積。流體體積比值(VcZVn)的測量是通過稱重裝置間接得到的(這也是本實用新型的一個創新點)，方法是每次測量前先定一下標，用精密微量吸液器(特制的專用精密量具，比如微量注射器)分別量出相同體積的參比液和樣品進行稱重，然后以參比液為一個標準單位，對樣品進行定標，同樣定為一個單位(這樣可以消去常數mn/m。)，這樣就實現了用稱重裝置(稱重傳感能達到到很高的精度)測量流體的體積比值(VcZVn)，不用再進行密度測量了(對所屬領域技術人員而言，很容易實現)。依據是VQ/Vn=(WQ/Wn)(mn/m0)。(mn/m。)為常數(質量是個常數)公式證明如下P 0=m0/V0 P n=mn/Vn 令:Vn=V0 P。/ P n= (m0/V0) / (mn/Vn) =m。/mn P 0=P n (m。/mn)V0/Vn= (m0/ P0)/ (mn/ Pn) = (m0g/ P0)/ (mng/ P n) =W0/ [ P n (m。/mn) ] /Wn P n= (ff0/ffn) (mn/
m0)得到公式(mn/m0)p n :樣品密度；P ^ :溶劑的密度；Wn :樣品重量；W。溶劑重量；Vn :樣品體積Λ 溶劑體積；mn :樣品質量m。;溶劑質量；g :重力加速度。本實用新型的全自動多管毛細管粘度計的工作過程如下(I)排空氣囊式氣動泵(包括彈性氣囊式氣動泵I、彈性氣囊式氣動泵II和彈性氣囊式氣動泵)和氣-液隔離器中的儲液腔，為吸液準備過程為控制系統控制相關的電路接通，氣動系統通過相應的換向電磁閥，向全部彈性氣囊式氣動泵中的彈性氣囊和全部氣-液隔離器中的充氣腔充氣，把儲液腔中的氣體排出(通過氣囊式氣動閥門和個毛細管)。(2)吸入參比液過程為控制系統控制相關的電路斷開，參比液公共注入回路的彈性氣囊式氣動泵以及參比液檢測回路的彈性氣囊式氣動泵I中的彈性氣囊通過相應的換向電磁閥收縮放氣(注換向電磁閥通電時充氣，斷電時放氣)，同時儲液腔吸入參比液(從參比液瓶I和參比液瓶II中吸取)。(3)向氣-液隔離器注入參比液過程為控制系統控制相關的電路接通，同時相關電路斷開(使氣-液隔離器的充氣腔通過對應的電磁閥放氣)，氣動系統通過相應的換向電磁閥向參比液公共注入回路的彈性氣囊式氣動泵以及參比液檢測回路的彈性氣囊式氣動泵I中的彈性氣囊充氣，把彈性氣囊式氣動泵中的參比液注入三個樣品檢測回路的氣-液隔離器中，把參比液檢測回路的彈性氣囊式氣動泵I中的參比液注入參比液檢測回路的氣-液隔離器中，同時，氣囊式氣動閥門關閉。(4)測量粘度計常數K值(K的測量只有在換新毛細管時才進行)過程為控制系統控制相關的電路接通，同時相應的電路斷開使氣囊式氣動閥門開通，氣動系統通過相應 的換向電磁閥，向氣-液隔離器充氣，參比液在氣壓作用下流入相應的毛細管中，爾后流入稱重瓶里，由稱重裝置對其稱重，其信號經放大器放大后送控制系統處理，完成測量K (Kln,
In、hn)。(5)排空稱重瓶過程為控制系統控制相關的電路斷開，相應的彈性氣囊式氣動泵II中的彈性氣囊通過換向電磁閥收縮放氣，同時相應的儲液腔吸進稱重瓶中的參比液(排空要求不高，余下一點通過清零就解決了)。(6)把液體排到廢液瓶中過程為控制系統控制相關的電路接通，氣動系統通過相應的換向電磁閥，向對應的彈性氣囊式氣動泵II中的彈性氣囊充氣，把參比液擠到廢液瓶中。(7)吸入樣品和參比液過程為控制系統控制相關的電路斷開，彈性氣囊式氣動泵I中的彈性氣囊通過相應的換向電磁閥收縮放氣，同時儲液腔吸入樣品/參比液。(8)向氣-液隔離注入樣品和參比液過程為控制系統控制相關的電路接通，同時相應的電路斷開，氣動系統通過相應的換向電磁閥向彈性氣囊式氣動泵I中的彈性氣囊充氣，把彈性氣囊式氣動泵I的儲液腔中的樣品/參比液注入氣-液隔離器中，同時氣囊式氣動閥門關閉。(9)測量樣品過程為控制系統控制相關的電路接通，同時相應的電路斷開使氣囊式氣動閥門開通，氣動系統通過相應的換向電磁閥，向氣-液隔離器充氣，參比液/樣品在氣壓作用下流入毛細管中，爾后流入稱重瓶里，由稱重裝置對其稱重，其信號經放大器放大后送控制系統處理，完成樣品測量。測量完畢后，參比液和樣品可通過上述步驟(5) (6)排到廢液瓶中。本實用新型的全自動多管毛細管粘度計，其主要元件的作用和特點如下氣-液隔離器的作用是當儲液腔充入液體后，氣壓通過柔性隔膜的無阻力傳遞作用到液體上，使之流入毛細管中(氣-液隔離器是本實用新型的獨創部件)，它即保證了每個毛細管受到相同氣壓作用，又能使氣液相互隔離，同時每個毛細管中的液體不能相混。由于結構簡單緊湊，又是通過氣體傳動的，所以可以通過氣囊式氣動閥門直接與毛細管連接(使連接管路很短)，這樣可以消除管路的影響，耐腐蝕，因成本很低，可以一次性使用，當更換樣品時可省去清洗工作。彈性氣囊式氣動泵作用是把樣品瓶中的樣品或參比液瓶中的參比液送入氣-液隔離器中；另一個作用是把稱重瓶中的液體抽出送入廢液瓶中(彈性氣囊式氣動泵是本實用新型的獨創部件)，當向彈性氣囊充氣時，儲液腔的液體被泵出，當彈性氣囊彈性收縮時，從外部吸入液體，液流向由氣囊式氣動閥門和單向閥確定，這為自動取液提供了保證。由于結構簡單緊湊，又是通過氣體傳動的，很方便于管路的連接，可一次性使用，省去對泵的清洗，耐腐蝕，彈性氣囊式氣動泵的容積比氣-液隔離器大很多，能充分保證向氣-液隔離器注液，因不存在像機械泵那樣卡死的問題，因此不用再設置判斷充液情況的傳感器了(因氣體具有傳遞速度快的特點只要很短時間就能完成注液)。氣囊式氣動閥門的作用是在控制系統作用下控制流體通斷(氣囊式氣動閥門是本實用新型的獨創部件)，特點是開閉可靠，對流體的阻力可以忽略不計，是專為本粘度計設計的，特別適合在低壓管路中使用，與機械結構的閥門相比，結構非常簡單(可以和管 子做一體使管路連接簡單方便)，尺寸小，耐腐蝕，成本很低，可以一次性使用，可免去清洗工作。換向電磁閥的作用是在控制系統作用下控制氣動系統與彈性氣囊式氣動泵和氣囊式氣動閥門作相應的動作，以完成取液測量等自動控制，這對所屬領域技術人員而言是常規的，容易實現的。氣動系統分A、B兩路輸出，A路給氣-液隔離器提供氣壓，壓力采用PID控制，并且氣壓可以調節，以適應測量不同流體的需要。B路氣壓大于A路，給彈性氣囊式氣動泵和氣囊式氣動閥門供氣。本實用新型的全自動多管毛細管粘度計，與傳統的毛細管粘度計相比，由于采用獨特的氣-液隔離器，把多個毛細管并聯在一起，使每個毛細管的兩端任何時刻都受到相同壓力的作用，(當壓力變化時，因為變化量相同，所以變化量在V。與Vn的比中被消去，這樣可以消除壓力的波動的影響，使得測量精度得以大大提高。由于相對粘度(Hr)只取決體積的比值，體積比值(vyvn)的檢測是通過稱重傳感器來完成的，因為現有稱重傳感器具有很高的靈敏度和穩定性(如電子天平的精度可達O. OOlmg)，因此，測量靈敏度非常高(由粘度的微小變化引起的流量的微小變化，都能通過稱重傳感器被測量出來)，并且穩定性很聞。由于溶劑和樣品液體的粘度是在相同的溫度環境下同步測量的，測量的又是相對粘度(其它粘度可根據它計算出來)，在本儀器中，相對粘度值只取決于體積的比值(vyvn)，當測定V。與Vn的比值時，相同的變化量在相比中被抵消了，因此溫度的擾動被大大的消弱了，所以受溫度影響小(這對高精度的儀器是很重要)，對恒溫槽的溫度的控制要求也低。總之由于通過積體同比測量和采用高精度的重量傳感器，實現了對粘度的很高精度的測量。因采用的是間接測量，稱重器傳感不與管路系統相連，所以不會對管路產生干擾，這進一步提高了精度，同時方便于擴充。能自動同時進行多個樣品的測量(并且隨時可以擴充，增加樣品檢測回路，可以以擴充模塊的形式擴充加入，不用增加稱重裝置，方法是共用稱重裝置分時進行，這對所屬領域技術人員而言是容易實現的)。而且測量速度快，非常省時省力(只要把樣品放到樣品瓶中就行了)，因此大大提高了效率。可以進行在線自動測量，只要把樣品瓶換成在線測量的液體源，就可以很方便實現在線自動測量，這有利于實現生產過程的自動控制。由于氣體傳動是柔性傳動，使得毛細管與管路的連接和安置都很靈活，這樣可以使更換毛細管變的非常簡單方便，在更換樣品時，只要換上一個新的毛細管馬上就可以進行測量了。因使用的毛細管結構很簡單(就是一根細直筒)很容易清洗，也可以一次性使用。因采用的是氣動傳動加上獨特的氣動元件(囊式氣動泵，氣-液隔離器，氣囊式氣動閥門三者有機組合)，所以使得自動部分的結構非常簡單緊湊。在精度要求不高時，可不用參比溶劑作參比，直接通過測量體積來測樣品的粘度，(nn=kPt/v ；v=w/p ；p可由查表得到，也可通過測量得到，壓力P是采用PID控制的，精度可以滿足要求)。壓力源A的壓力可以調節可以適應測量不同流體的需要。另外，本實用新型還有操作簡單，使用方便，少維護，制做容易，成本低等優點。
圖I為本實用新型的全自動多管毛細管粘度計的結構示意圖。圖2為本實用新型的測量原理示意圖。圖3為本實用新型的氣-液隔離器的結構示意圖。圖4為本實用新型的彈性氣囊式氣動泵的結構示意圖。圖5為本實用新型的氣囊式氣動閥門的結構示意圖。圖6為本實用新型的恒溫槽中的配置情況示意圖。其中，I、氣動系統；2、控制系統；3、彈性氣囊式氣動泵I ;4、彈性氣囊式氣動泵II ;5、換向電磁閥；6、彈性氣囊式氣動泵；7、氣-液隔離器；8、單向閥；9、氣囊式氣動閥門；10、參比液瓶I ;11、手動換向閥；12、毛細管；13、樣品瓶；14、稱重瓶；15、廢液瓶；16、稱盤；17、稱重傳感器；18、放大器；19、注液口 ；20、手動注液器；21、手動閥門；22、參比液瓶II ;23、充放氣口 ；24、殼體；25、充氣腔；26、柔性隔膜；27、儲液腔；28、液體入口 ；29、液體出口 ；30、彈性氣囊；31、恒溫槽。A表示A輸出路；B表示B輸出路；小寫字母a、b、c、d……q、m、X、γ、z表示電路連接,如圖中有兩處a,則表示此兩處電路連接。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明。—種全自動多管毛細管粘度計，如圖I所示，包括控制系統2、氣動系統I、參比液公共注入回路、參比液檢測回路和三條樣品檢測回路，其中，參比液公共注入回路的結構為包括彈性氣囊式氣動泵6和參比液瓶I 10，彈性氣囊式氣動泵6的液體入口端與參比液瓶I 10管路連接；所述參比液檢測回路的結構為包括參比液瓶II 22、氣-液隔離器7、毛細管12、稱重瓶14、稱重裝置(包括秤盤16、稱重傳感器17和放大器18，為現有技術中的常規結構)、廢液瓶15以及兩個彈性氣囊式氣動泵彈性氣囊式氣動泵I 3、彈性氣囊式氣動泵II 4，其中，彈性氣囊式氣動泵I 3的液體入口端與參比液瓶II 22管路連接，彈性氣囊式氣動泵I 3的液體出口端與氣-液隔離器7的液體入口端管路連接，氣-液隔離器7的液體出口端與毛細管12管路連接，毛細管12與稱重瓶14管路連接；彈性氣囊式氣動泵II 4的液體入口端與稱重瓶14管路連接，彈性氣囊式氣動泵II 4的液體出口端與廢液瓶15管路連接；稱重瓶14位于稱重裝置上；所述樣品檢測回路的結構為包括樣品瓶13、氣-液隔離器7、毛細管12、稱重瓶14、稱重裝置、廢液瓶15以及兩個彈性氣囊式氣動泵彈性氣囊式氣動泵I 3、彈性氣囊式氣動泵II 4，其中，彈性氣囊式氣動泵I 3的液體入口端與樣品瓶13管路連接，彈性氣囊式氣動泵I 3的液體出口端與氣-液隔離器7的液體入口端管路連接，氣-液隔離器7的液體出口端與毛細管12管路連接，毛細管12與稱重瓶14管路連接；彈性氣囊式氣動泵II 4的液體入口端與稱重瓶14管路連接，彈性氣囊式氣動泵II 4的液體出口端與廢液瓶15管路連接；稱重瓶14位于稱重裝置上；所述彈性氣囊式氣動泵6與參比液瓶I 10連接的管路上、彈性氣囊式氣動泵I 3與參比液瓶II 22連接的管路上、彈性氣囊式氣動泵I 3與樣品瓶13連接的管路上以及氣-液隔離器7與毛細管12連接的管路上均設有氣囊式氣動閥門9 ；所述氣動系統I上設有兩個輸出端A輸出路和B輸出路；所述彈性氣囊式氣動泵6、彈性氣囊式氣動泵I 3、彈性氣囊式氣動泵II 4的充放氣口端通過換向電磁閥5與氣動系統I的B輸出路管路連接；所述氣-液隔離器7的充放氣口通過換向電磁閥5與氣動系統I的A輸出路管路連接；所述參比液公共注入回路的彈性氣囊式氣動泵6的液體出口端分別與每條樣品檢測回路的氣-液隔離器7的液體入口端管路連接；所述氣動系統I、換向電磁閥5、稱重裝置分別與控制系統2電路連接。所述彈性氣囊式氣動泵6 (彈性氣囊式氣動泵I 3、彈性氣囊式氣動泵II 4同彈性氣囊式氣動泵6)的結構為包括殼體24，殼體24內形成一個空腔——儲液腔27，儲液腔27內設有彈性氣囊30，殼體24上端設有充放氣口 23，充放氣口 23與彈性氣囊30連通，殼體24的下端設有液體出口 29和液體入口 28，液體出口 29和液體入口 28與儲液腔27連通，如圖4所示。所述氣-液隔離器的結構為包括殼體24，殼體24內設有柔性隔膜26，從而將殼體24內部分為兩部分柔性隔膜26上方為充氣腔25，下方為儲液腔27 ;殼體24上端設有充放氣口 23，充放氣口 23與充氣腔25連通，殼體24下端設有液體出口 29和液體入口 28，液體出口 29和液體入口 28與儲液腔27連通，如圖3所示。所述氣囊式氣動閥門9的結構為包括閥體，閥體內形成一個空腔，空腔兩側為液體通道，空腔內設有彈性氣囊30，彈性氣囊30上設有充放氣口 23 ;彈性氣囊30通過換向電磁閥5與氣動系統I的B輸出路管路連接，如圖5所示。所述彈性氣囊式氣動泵I 3與參比液瓶II 22連接的管路上設有管路回路，管路回路的末端與稱重瓶14連通，管路與管路回路連接處設有手動換向閥11，目的是當需要在線測量時，通過手動換向閥11可以使彈性氣囊式氣動泵I 3轉換成從稱重瓶14中取參比液，這樣可以節省參比液。所述彈性氣囊式氣動泵I 3與氣-液隔離器7連接的管路上、彈性氣囊式氣動泵II 4與稱重瓶14連接的管路上、彈性氣囊式氣動泵II 4與廢液瓶15連接的管路上以及參比液公共注入回路的彈性氣囊式氣動泵6與每條樣品檢測回路的氣-液隔離器7連接的管路上均設有單向閥8。所述參比液公共注入回路的彈性氣囊式氣動泵6與每條樣品檢測回路的氣-液隔離器7連接的管路上設有注液口 19和手動閥門21，使用時可以通過手動注液器20向注液口 19中手動注液。所述彈性氣囊式氣動泵6 (彈性氣囊式氣動泵I 3、彈性氣囊式氣動泵II 4同彈性氣囊式氣動泵6)以及氣-液隔離器7的殼體均是由通過螺栓連接的上下兩部分構成。工作原理把每個毛細管12的一端通過氣-液隔離器7連到同一個氣源上(同一個氣壓源，壓力可調且穩定)，另一端處在相同的大氣環境中，這樣就可以保證每個毛細管12兩端的壓力都相同，當流體流過每個毛細管12時，時刻都受到相同的壓力作用。通過檢測在相同時間(t)內流過毛細管12的參比液與樣品的體積(Vtl和Vn)的比值，再根據泊肅葉定律(P=KQ Π )推導出的計算流體粘度的公式[nr = K(V0An)]，由微處理器(控制系統2 的部件)計算出相對粘度。公式推導如下P=K0Q0Il0(參比液毛細管)P=KnQn nn(樣品毛細管)K0=8L0/ JIR04Kn=8Ln/JIRn4P :毛細管兩端的壓力；(P=P2-P1 P2氣源壓力P1 :大氣壓)Q0 :參比液的體積流量；Qn:樣品的體積流量；％ :參比液的粘度；nn:樣品的粘度A :參比液毛細管的幾何常數；Kn :樣品毛細管的幾何常數(L :毛細管的長度；R :毛細管的半徑)。由壓力相等得KnQnηn=K0Q0 η0η n/η 0=K0Q0 / KnQn=K0Q0t / KnQnt=K0V0 / KnVn得到公式Ilr=K(VVn)κ (K=KcZKn)粘度儀常數；nr (nr=nn/n0)相對粘度；v0:參比液的體積；vn:樣品的體積，如圖2所示，圖中，最左端的毛細管12為參比液檢測回路上的毛細管，其余為樣品檢測回路上的毛細管。流體體積比值(VcZVn)的測量是通過稱重裝置間接得到的(這也是本實用新型的一個創新點)，方法是每次測量前先定一下標，用精密微量吸液器(特制的專用精密量具，比如微量注射器)分別量出相同體積的參比液和樣品進行稱重，然后以參比液為一個標準單位，對樣品進行定標，同樣定為一個單位(這樣可以消去常數mymn)，這樣就實現了用稱重裝置(稱重傳感能達到到很高的精度)測量流體的體積比值(VcZVn)，不用再進行密度測量了(對所屬領域技術人員而言，很容易實現)。依據是VQ/Vn=(WQ/Wn)(mn/m。)。(mn/m。)為常數(質量是個常數)公式證明如下P o=mo/Vo P n=mn/Vn 令Vn=VtlP o/ P n= (m0/V0) / (mn/vn) =m。/mn P 0=P n (m。/mn)V0/Vn= (m0/ P0)/ (mn/ Pn) = (m0g/ P0)/ (mng/ P n) =W0/ [ P n (m。/mn) ] /Wn P n= (ff0/ffn) (mn/
m0)[0113]得到公式VcAn=(ff0/wn) (mn/m0)P n :樣品密度；P ο :溶劑的密度；ffn :樣品重量；ff0 :溶劑重量；Vn :樣品體積；V0 溶劑體積；mn :樣品質量m。;溶劑質量；g :重力加速度。工作過程如下(I)排空氣囊式氣動泵(包括彈性氣囊式氣動泵I 3、彈性氣囊式氣動泵II 4和彈性氣囊式氣動泵6)和氣-液隔離器7中的儲液腔27，為吸液準備過程為控制系統2控
制相關的電路(a、b、......i、n、o、p、q)接通(注j、k、l、m不接通),氣動系統I通過相應的
換向電磁閥5 (5a、5b、…5i、5n、5o、5p、5q)，向全部彈性氣囊式氣動泵中的彈性氣囊30和 全部氣-液隔離器7中的充氣腔25充氣，把儲液腔27中的氣體排出(通過氣囊式氣動閥門9和4個毛細管)。(2)吸入參比液過程為控制系統2控制相關的電路(a、b)斷開，彈性氣囊式氣動泵6以及參比液檢測回路的彈性氣囊式氣動泵I 3中的彈性氣囊30通過相應的換向電磁閥5 (5a、5b)收縮放氣(注換向電磁閥通電時充氣，斷電時放氣)，同時儲液腔吸入參比液(從參比液瓶I 10和參比液瓶II 22中吸取)。(3)向氣-液隔離器7注入參比液過程為控制系統2控制相關的電路(a、b、j、k、I、m)接通，同時電路(c、e、g、i)斷開(使氣-液隔離器7的充氣腔25通過對應的電磁閥5c、5e、5g、5i放氣)，氣動系統I通過相應的換向電磁閥5 (5a、5b、)向彈性氣囊式氣動泵6以及參比液檢測回路的彈性氣囊式氣動泵I 3中的彈性氣囊30充氣，把彈性氣囊式氣動泵6中的參比液注入三個樣品檢測回路的氣-液隔離器7中，把參比液檢測回路的彈性氣囊式氣動泵I 3中的參比液注入參比液檢測回路的氣-液隔離器7中，同時，氣囊式氣動閥門9關閉。(4)測量粘度計常數K值過程為控制系統2控制相關的電路(c、e、g、i)接通，同時電路(j、k、I、m)斷開使氣囊式氣動閥門9開通，氣動系統I通過相應的換向電磁閥5 (5c、5e、5g、5i)，向氣-液隔離器7充氣，參比液在氣壓作用下流入相應的毛細管12中，爾后流入稱重瓶14里，由稱重裝置對其稱重，其信號經放大器18放大后送控制系統2處理，完成測量K。(5)排空稱重瓶過程為控制系統2控制相關的電路(n、o、p、q)斷開，相應的彈性氣囊式氣動泵II 4中的彈性氣囊30通過換向電磁閥5 (5n、5o、5p、5q)收縮放氣，同時相應的儲液腔27吸進稱重瓶14中的參比液。(6)把液體排到廢液瓶15中過程為控制系統2控制相關的電路(n、o、p、q)接通，氣動系統I通過相應的換向電磁閥5 (5n、5o、5p、5q)，向對應的彈性氣囊式氣動泵II 4中的彈性氣囊30充氣，把參比液擠到廢液瓶15中。(7)吸入樣品和參比液過程為控制系統2控制相關的電路(13、(1^、11)斷開，彈性氣囊式氣動泵I 3中的彈性氣囊30通過相應的換向電磁閥5 (5b、5d、5f、5h)收縮放氣，同時儲液腔27吸入樣品/參比液。(8)向氣-液隔離注入樣品和參比液過程為控制系統2控制相關的電路(b、d、f、h, j、k、l、m)接通，同時電路(c、e、g、i)斷開,氣動系統I通過相應的換向電磁閥5 (5b、5d、5f、5h)向彈性氣囊式氣動泵I 3中的彈性氣囊30充氣，把彈性氣囊式氣動泵I 3的儲液腔27中的樣品/參比液注入氣-液隔離器7中，同時氣囊式氣動閥門9關閉。[0124](9)測量樣品過程為控制系統2控制相關的電路(c、e、g、i)接通，同時電路(j、k、l、m)斷開使氣囊式氣動閥門9開通，氣動系統I通過相應的換向電磁閥5，向氣-液隔離器7充氣，參比液/樣品在氣壓作用下流入毛細管12中，爾后流入稱重瓶14里，由稱重裝置對其稱重，其信號經放大器18放大后送控制系統2處理，完成樣品測量。換向電磁閥5通電時充放氣口與氣源連通進行充氣，斷電時充放氣口與大氣連通進行放氣。三個樣品檢測回路的毛細管12可測同樣的樣品，也可測不同的樣品。為保證測量過程中不受溫度變化的干擾，參比液瓶、樣品瓶、彈性氣囊式氣動泵、氣-液隔離器、氣囊式氣動閥門、毛細管等均可以放入恒溫槽中，如圖6所示。·
權利要求1.一種全自動多管毛細管粘度計，其特征在于包括控制系統、氣動系統、參比液公共注入回路、參比液檢測回路和至少一條樣品檢測回路，其中， 參比液公共注入回路的結構為包括彈性氣囊式氣動泵和參比液瓶I，彈性氣囊式氣動泵的液體入口端與參比液瓶I管路連接； 所述參比液檢測回路的結構為包括參比液瓶II、氣-液隔離器、毛細管、稱重瓶、稱重裝置、廢液瓶以及兩個彈性氣囊式氣動泵彈性氣囊式氣動泵I、彈性氣囊式氣動泵II，其中，彈性氣囊式氣動泵I的液體入口端與參比液瓶II管路連接，彈性氣囊式氣動泵I的液體出口端與氣-液隔離器的液體入口端管路連接，氣-液隔離器的液體出口端與毛細管管路連接，毛細管與稱重瓶管路連接；彈性氣囊式氣動泵II的液體入口端與稱重瓶管路連接，彈性氣囊式氣動泵II的液體出口端與廢液瓶管路連接；稱重瓶位于稱重裝置上； 所述樣品檢測回路的結構為包括樣品瓶、氣-液隔離器、毛細管、稱重瓶、稱重裝置、廢液瓶以及兩個彈性氣囊式氣動泵彈性氣囊式氣動泵I、彈性氣囊式氣動泵II，其中，彈性氣囊式氣動泵I的液體入口端與樣品瓶管路連接，彈性氣囊式氣動泵I的液體出口端與氣-液隔離器的液體入口端管路連接，氣-液隔離器的液體出口端與毛細管管路連接，毛細管與稱重瓶管路連接；彈性氣囊式氣動泵II的液體入口端與稱重瓶管路連接，彈性氣囊式氣動泵II的液體出口端與廢液瓶管路連接；稱重瓶位于稱重裝置上； 所述彈性氣囊式氣動泵與參比液瓶I連接的管路上、彈性氣囊式氣動泵I與參比液瓶II連接的管路上、彈性氣囊式氣動泵I與樣品瓶連接的管路上以及氣-液隔離器與毛細管連接的管路上均設有閥門； 所述氣動系統上設有兩個輸出端A輸出路和B輸出路； 所述彈性氣囊式氣動泵的充放氣口端通過換向電磁閥與氣動系統的B輸出路管路連接； 所述氣-液隔離器的充放氣口通過換向電磁閥與氣動系統的A輸出路管路連接； 所述參比液公共注入回路的彈性氣囊式氣動泵的液體出口端分別與每條樣品檢測回路的氣-液隔離器的液體入口端管路連接； 所述氣動系統、換向電磁閥、稱重裝置分別與控制系統電路連接。
2.根據權利要求I所述的一種全自動多管毛細管粘度計，其特征在于所述彈性氣囊式氣動泵的結構為包括殼體，殼體內形成一個空腔——儲液腔，儲液腔內設有彈性氣囊，殼體上端設有充放氣口，充放氣口與彈性氣囊連通，殼體的下端設有液體出口和液體入口，液體出口和液體入口與儲液腔連通。
3.根據權利要求I所述的一種全自動多管毛細管粘度計，其特征在于所述氣-液隔離器的結構為包括殼體，殼體內設有柔性隔膜，從而將殼體內部分為兩部分柔性隔膜上方為充氣腔，下方為儲液腔；殼體上端設有充放氣口，充放氣口與充氣腔連通，殼體下端設有液體出口和液體入口，液體出口和液體入口與儲液腔連通。
4.根據權利要求I所述的一種全自動多管毛細管粘度計，其特征在于所述閥門為氣囊式氣動閥門，氣囊式氣動閥門的結構為包括閥體，閥體內形成一個空腔，空腔兩側為液體通道，空腔內設有彈性氣囊，彈性氣囊上設有充放氣口 ；彈性氣囊通過換向電磁閥與氣動系統的B輸出路管路連接。
5.根據權利要求I所述的一種全自動多管毛細管粘度計，其特征在于所述彈性氣囊式氣動泵I與參比液瓶II連接的管路上設有管路回路，管路回路的末端與稱重瓶連通，管路與管路回路連接處設有手動換向閥。
6.根據權利要求I所述的一種全自動多管毛細管粘度計，其特征在于所述彈性氣囊式氣動泵I與氣-液隔離器連接的管路上、彈性氣囊式氣動泵II與稱重瓶連接的管路上、彈性氣囊式氣動泵II與廢液瓶連接的管路上以及參比液公共注入回路的彈性氣囊式氣動泵與每條樣品檢測回路的氣-液隔離器連接的管路上均設有單向閥。
7.根據權利要求I所述的一種全自動多管毛細管粘度計，其特征在于所述參比液公共注入回路的彈性氣囊式氣動泵與每條樣品檢測回路的氣-液隔離器連接的管路上設有注液口和手動閥門。
8.根據權利要求I所述的一種全自動多管毛細管粘度計，其特征在于所述參比液檢測回路/樣品檢測回路中的稱重裝置共用。
9.根據權利要求I所述的一種全自動多管毛細管粘度計，其特征在于所述彈性氣囊式氣動泵以及氣-液隔離器的殼體均是由通過螺栓連接的上下兩部分構成。
專利摘要本實用新型公開了一種全自動多管毛細管粘度計，包括控制系統、氣動系統、參比液公共注入回路、參比液檢測回路和至少一條樣品檢測回路。本實用新型采用氣-液隔離器把多個毛細管并聯在一起，使每個毛細管的兩端任何時刻都受到相同壓力的作用，并且是同時進行測量的方案，很好地解決了現有技術中不能保證每次測量的條件相同、精度低、受溫度影響大、操作步驟繁瑣等難題，而且可以實現自動在線測量。
文檔編號G01N11/06GK202676569SQ20122036422
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月26日 優先權日2012年7月26日
發明者孫曉明, 萬桂怡, 崔建軍, 吳明海, 劉克敬, 魏欣冰 申請人:山東大學