液隔离式毛细管粘度计设计

1、本发明涉及一种液一液隔离式毛细管粘度计。 粘度测量在许多工业部门和科学研究领域的重要性是众所周知的，在石油、化工、医学等行业应用非常广泛，例如应用粘度计可以监测合成反应生成物的粘度，自动控制反应终点，某些食品和药物等的生产过程自动控制，各种石油制品和油漆的品质检验等，都需要进行粘度测量，在医学中测量血液及生物液体的粘度有着很重要的临床意义。常用的粘度测量有毛细管粘度计（如奥氏粘度计），用毛细管粘度计测量粘度，采用是比较法（分时比较）。用这种方法测量粘度时，每次测量的条件很难保证相同，所以精度比较低，受温度影响大，操作步骤繁琐，难于实现自动化。

2、针对上述现有技术，本发明提供了一种液一液隔离式毛细管粘度计，本发明采用两个毛细管串联中间设置一个液一液隔离器（这是保证同时测量的关键）同时测量的方案，很好地解决了测量精度低的问题并可以实现自动在线测量。

3、本仪器是通过以下技术方案实现的： 一种液一液隔离式毛细管粘度计，包括样品瓶、溶剂瓶、液一液隔离器、毛细管I、毛细管II、气囊式气动泵、控制系统、气动系统，其中，毛细管I，液一液隔离器和毛细管II依次管路连接，毛细管I的另一端与气囊式气动泵连接；在液一液隔离器和毛细管II连接的管路上设有支路，样品瓶和溶剂瓶分别与支路管路连接；所述毛细管I、毛细管II的两端分别设有一个压差传感器，压差传感器通过放大电路与控制系统电路连接；

4、所述液一液隔离器包括壳体，壳体两侧各设有一霍尔传感器，霍尔传感器与控制系统电路连接；壳体的一侧设有参比液体进出口，另一侧设有样品液体进出口；壳体内设有柔性隔膜，柔性隔膜中段设有圆片形磁铁。]弹性气囊，壳体上端设有充气口，充气口与弹性气囊连通，壳体的下端设有液体出入口。弹性气囊式气动泵与气囊式气动泵结构类似，唯一不同之处在于：弹性气囊式气动泵的气囊具有弹性，当气囊内气体压力不大时，可以自行收缩。[0020]  所述弹性气囊式气动泵包括壳体，壳体内形成一个空腔——储液腔，空腔内设有弹性气囊，壳体上端设有充气口，充气口与弹性气囊连通，壳体的下端设有液体出入口。弹性气囊式气动泵与气囊式气动泵结构类似，唯一不同之处在于：弹性气囊式气动泵的气囊具有弹性，当气囊内气体压力不大时，可以自行收缩。

5、工作原理：把两个毛细管串联在一起中间设置一个液一液隔离器，使溶剂液体和样品液体以相同的流速在管路中流动（但不流过压差传感器），同时又不能相混。两个压差传感器分别接在两个毛细管的两端，当两种液体流过两个毛细管时，分别在两个毛细管两端产生压降，由压差传感器测量两个毛细管两端的压力差（压差信号经放大电路放大后送A/D转换器再送入微处理器中，A/D转换器、微处理器是控制系统中的常规部件），再依据泊

肃叶定律(P=KQ n)，并根据两个毛细管中Q（体积流速）相同。

6、工作过程：当液一液隔离器充入样品液体后，气囊式气动泵中的溶剂液体在气压的作用下，流入毛细管I和液一液隔离器中，液一液隔离器中的柔性隔膜在溶剂液体的挤压下向右运动并驱动样品液体流向毛细管II，由于液体的不可压缩和柔性隔膜的无阻力传递（两种液体充满液一液隔离器内腔），保证了两种液体以相同的流速流动（类似电路中的电容器）。两个霍尔传感器的作用是用于确定柔性隔膜移动到两端的位置。

7、气囊式气动泵的作用是把溶剂送入毛细管I和液一液隔离器中，同时液一液隔离器中的溶剂也能反送到气囊式气动泵中（是本发明的独创部件，当向气泵充气时，储液腔中的液体被挤出，当放气时液体可回流到储液腔中），它可以实现流体在气囊式气动泵与液一液隔离器之间相互流动，这样可以使溶剂反复使用为实现在线自动测量提供了保证，还可以节省溶剂。见图4。

8、 弹性气囊式气动泵作用是把样品瓶中的样品或溶剂瓶中的溶剂送入液一液隔离器中（是本发明的独创部件，当向弹性气囊充气时，储液腔的液体被泵出，当弹性气囊弹性收缩时，从外部吸入液体，液流向由单向阀确定），这为自动取液提供了保证，由于结构简单可以一次性使用，可省去对泵的清洗。

9、开关电磁阀的作用是在控制系统作用下控制流体流向，换向电磁阀的作用是在控制系统作用下控制气动系统与气动泵和气动阀门作相应的动作，以完成取液测量等自动控制，这对所属领域技术人员而言是常规的，容易实现的。

10、本仪器的液一液隔离式毛细管粘度计，与传统的毛细管粘度计相比，有以下特点：由于液一液隔离器保证了两个毛细管中的流速相同，因而可在计算粘度(nr)的公式中精确消去了Q项，使粘度(T1 r)值仅取决于压力的比值，这样可以消除泵的波动对测量精度的影响，使得测量精度得以提高。由于粘度(n r)只取决压力的比值，压力的检测由压力传感器完成，又因为现有压力传感器具有很高的灵敏度和稳定性（现有成熟的压力传感器技术完全可以满足我们对测量精度的要求），因此，我们可以得到精度很高的压力参数。由于本发明可以做到在相同的温度环境下同步测量，在粘度(n r)值仅取决于压力的比值的情况下，温度的影响也得以被消除，所以受温度影响小。而且与样品密度无关不需要进行密度校正（公式中不含密度项）。由于溶剂可以在气囊式气动泵和液一液隔离器之间相互流动（液一液隔离器和气囊式气动泵创造的条件），所以只要把样品瓶换成在线测量的液体源，就可以很方便实现在线自动测量。目前，诸如石油、化工、医药、食品、染料、制胶等工业系统中，很多工序节点都迫切需要自动在线精确监测粘度参数以作为判断各种反应进行到何种程度的指标以及自动控制反应终点。该发明的实施，将对上述工业系统的生产效率和产品质量带来革命性的提高（由于实现了自动在线精确监测粘度参数，再与现有已经成熟的自动控制设备配套，立刻就可以生产出上述相关工业系统迫切需要的自动在线精确监测粘度参数和自动控制生产过程的自动控制设备），所以，本发明具有自动化程度高的特点。另外，本发明还有操作简单、使用方便、节省溶剂、制做容易，结构简单，测量快速，成本低廉等优点。