一种旋转柱体法测量液体粘滞系数的装置

1.本实用新型涉及测量液体粘滞系数技术领域，更具体地说，它涉及一种旋转柱体法测量液体粘滞系数的装置。


背景技术：

2.粘滞系数是表征液体粘滞性大小的物理量，粘度的准确测定在许多工业部门和科学研究领域中都具有重要意义。目前常规的测定方法主要有毛细管法、扭摆振动法、落球法、旋转法等，其中，旋转柱体法是旋转法的一种，特别适用于粗分散体系的粘度测量。目前旋转柱体法测量装置的结构比较简单，测量结果的准确度容易受到影响。本实用新型提出一种新的旋转柱体法测量液体粘滞系数的装置。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种旋转柱体法测量液体粘滞系数的装置，细绳通过定滑轮拉动旋转圆柱套筒的内套筒平稳旋转，减少实验误差，通过测速装置高效准确测量内套筒转速，利用力矩-转速数据线性拟合得到待测液体的粘滞系数。
4.本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
5.一种旋转柱体法测量液体粘滞系数的装置，包括支撑框架及设置在支撑框架内的旋转圆柱套筒、定滑轮、细绳及测速装置；
6.所述旋转圆柱套筒包括同轴的外套筒、内套筒和中间柱，所述中间柱的底端与外套筒固定连接，所述中间柱的高度与内套筒的高度相同，且所述中间柱的高度大于外套筒的高度，所述内套筒套设在中间柱外，且内套筒的下半部分嵌入外套筒内，内套筒的外壁与外套筒的内壁之间存在空隙，内套筒的下半部分与中间柱之间也存在空隙，所述中间柱的上半部分侧面设置有轴承，所述中间柱的上半部分通过轴承与内套筒可转动地连接；
7.所述定滑轮位于内套筒的上半部分外侧，所述细绳的一端绕过定滑轮与内套筒的上半部分固定连接，所述细绳的另一端挂放有钩码；
8.所述测速装置的测速探头水平设置于内套筒的上半部分外侧，且对准内套筒。
9.在其中一个实施例中，所述中间柱包括一体成型且同轴的上柱体和下柱体，所述上柱体的外径小于下柱体的外径，所述下柱体的外径小于内套筒下半部分的内径，所述下柱体的高度与外套筒内壁的高度相同，所述轴承设置在上柱体的外壁，且所述内套筒的上半部分通过轴承与上柱体可转动连接，所述内套筒的下半部分套设在下柱体外。
10.在其中一个实施例中，所述轴承包括上轴承和下轴承，所述上轴承和所述下轴承均套设在上柱体的外壁。
11.在其中一个实施例中，所述内套筒的上半部分内壁设置有与上轴承和下轴承适配的安装槽，所述上轴承固定设置于上方的安装槽内，所述下轴承固定设置于下方的安装槽内，所述内套筒与中间柱可拆卸地连接。
12.在其中一个实施例中，所述支撑框架内设置有升降机构，所述升降机构包括连接部及竖直设置的导向杆，所述导向杆与支撑框架固定连接，所述连接部与导向杆连接，所述定滑轮与连接部固定连接。
13.在其中一个实施例中，所述测速装置是霍尔测速仪，所述内套筒的上半部分侧面设置有磁体，所述测速探头与磁体处于同一水平面上。
14.在其中一个实施例中，所述支撑框架的底部设置有多个调平支脚。
15.在其中一个实施例中，所述升降机构还包括升降电机和升降螺杆，所述升降螺杆竖向设置且与导向杆平行，所述连接部与升降螺杆螺纹连接，且所述连接部与导向杆可滑动地连接，升降电机与升降螺杆连接，驱使连接部升降。
16.综上所述，本实用新型具有以下有益效果：
17.本实用新型设计了一个由轴承、内外套筒构成的同轴旋转圆柱套筒，通过定滑轮用钩码拉细线使内套筒平稳旋转，用霍尔测速仪高效且准确地测量转速，收集并利用力矩-转速数据，进行数据和图像的处理，线性拟合、计算得到待测液体的粘滞系数，有效地减少实验误差，提高测量精度。
附图说明
18.图1是本实用新型的结构示意图；
19.图2是本实用新型的旋转圆柱套筒的结构示意图。
20.图中：1-支撑框架，2-旋转圆柱套筒，3-细绳，4-定滑轮，5-导向杆，6-连接部，7-测速探头，8-磁体，9-调平支脚，10-外套筒，11-中间柱，12-内套筒，13-上轴承，14-下轴承。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细描述。
22.值得注意的是，本文所涉及的“上”“下”等方位词均相对于附图视角而定，仅仅只是为了便于描述，不能够理解为对技术方案的限制。
23.如图1-2所示。本实用新型提供了一种旋转柱体法测量液体粘滞系数的装置，包括支撑框架1及设置在支撑框架1内的旋转圆柱套筒2、定滑轮4、细绳3及测速装置，支撑框架1的底部设置有多个调平支脚9；
24.所述旋转圆柱套筒2包括同轴的外套筒10、内套筒12和中间柱11，所述中间柱11的底端与外套筒10固定连接，所述中间柱11的高度与内套筒12的高度相同，且所述中间柱11的高度大于外套筒10的高度，所述内套筒12套设在中间柱11外，且内套筒12的下半部分嵌入外套筒10内，内套筒12的外壁与外套筒10的内壁之间存在空隙，内套筒12的下半部分与中间柱11之间也存在空隙，所述中间柱11的上半部分侧面设置有轴承，所述中间柱11的上半部分通过轴承与内套筒12可转动地连接；
25.所述定滑轮4位于内套筒12的上半部分外侧，所述细绳3的一端绕过定滑轮4与内套筒12的上半部分固定连接，所述细绳3的另一端挂放有钩码；
26.所述测速装置的测速探头7水平设置于内套筒12的上半部分外侧，且对准内套筒12，具体地，所述测速装置是霍尔测速仪，所述内套筒12的上半部分侧面设置有磁体8，所述测速探头7与磁体8处于同一水平面上。
27.具体地，旋转圆柱套筒2是测试液体粘滞系数的关键装置，本实用新型的工作原理是：在外套筒10与内套筒12之间的空隙加入待测液体如蓖麻油，待测液体充满外套筒10与内套筒12之间的空隙及内套筒12下半部分与中间柱11之间的空隙，钩码下坠，通过细绳3拉动内套筒12旋转，测速装置测得内套筒12旋转的转速，根据力矩-转速数据，线性拟合得到待测液体的粘滞系数。
28.在本实用新型中，外套筒10、内套筒12和中间柱11是同轴的，中间柱11的底部通过固定螺栓与外套筒10固定连接，中间柱11作为内套筒12的转轴，内套筒12通过轴承与中间柱11可转动地连接，内套筒12凸出于外套筒10的部分即内套筒12的上半部分是作为细绳3的缠绕面，容易理解的是，内套筒12的上半部分侧面至少设置一个细绳3固定点，与细绳3的一端固定连接，便于细绳3缠绕在内套筒12侧壁。
29.如图2所示，所述中间柱11包括一体成型且同轴的上柱体和下柱体，所述上柱体的外径小于下柱体的外径，所述下柱体的外径小于内套筒12下半部分的内径，所述下柱体的高度与外套筒10内壁的高度相同，所述轴承设置在上柱体的外壁，且所述内套筒12的上半部分通过轴承与上柱体可转动连接，所述内套筒12的下半部分套设在下柱体外。
30.具体地，外套筒10的内壁与内套筒12下半部分外壁存在空隙，外套筒10的内底部与内套筒12的底部存在空隙，内套筒12下半部分内壁与下柱体外壁之间存在空隙。当向旋转圆柱套筒2注入液体时，液体会充盈上述三个位置的空隙。
31.在本实用新型中，所述轴承包括上轴承13和下轴承14，所述上轴承13和所述下轴承14均套设在上柱体的外壁。本实用新型采用双轴承的结构，是为了确保内套筒12在旋转过程中保持与中间柱11同轴，不会发生偏转，有效地减少误差。
32.进一步地，所述内套筒12的上半部分内壁设置有与上轴承13和下轴承14适配的安装槽，所述上轴承13固定设置于上方的安装槽内，所述下轴承14固定设置于下方的安装槽内，所述内套筒12与中间柱11可拆卸地连接。
33.容易理解的是，当向旋转圆柱套筒2注入液体时，先取出内套筒12，向外套筒10与中间柱11之间注入待测液体后再回装内套筒12，待测液体会自动充满外套筒10、内套筒12下半部分及下柱体之间的空隙。另外，内套筒12设置为可拆卸的结构，也便于实验后对旋转圆柱套筒2的清洗。
34.在本实用新型中，所述支撑框架1内设置有升降机构，所述升降机构包括连接部6及竖直设置的导向杆5，所述导向杆5与支撑框架1固定连接，所述连接部6与导向杆5连接，所述定滑轮4与连接部6固定连接。为了减少实验误差，定滑轮4与内套筒12之间的细绳3应当处于水平状态，使内套筒12受到的拉力变化尽量小。在实验开始前，调整连接部6在导向杆5上位置，直至定滑轮4与内套筒12之间的细绳3处于水平状态，然后在导向杆5上固定连接部6。
35.以待测液体是蓖麻油为例，使用本实用新型测量液体粘滞系数的过程如下：
36.通过调平支脚9调整支撑框架1至水平状态，此时旋转圆柱套筒2也处于水平状态；
37.细绳3的一端与内套筒12外壁固定连接，将细绳3紧密缠绕在内套筒12外壁处，取出内套筒12，测量蓖麻油的温度，向外套筒10与中间柱11之间注入蓖麻油，回装内套筒12，细绳3的另一端绕过定滑轮4且挂放有钩码；
38.通过升降机构调整定滑轮4与内套筒12之间的细绳3处于水平状态，调整测速装置
的测速探头7水平朝向内套筒12外壁，使测速探头7与内套筒12的磁体8处于同一水平面；
39.释放钩码，待内套筒12转速稳定后记录下转速计测出内套筒12的转速，完成以上操作后，再次测量旋转圆柱套筒2内蓖麻油的温度，以两次测得温度取平均值作为温度数据；
40.增加钩码数量，并重复以上操作，记录力矩-转速数据，线性拟合得到蓖麻油的粘滞系数。
41.由于细绳3在内套筒12缠绕多圈时会有一定的高度，每圈细绳3的位置高度不同，因此定滑轮4到内套筒12之间的细绳3不完全水平。进一步地，所述升降机构还包括升降电机和升降螺杆，所述升降螺杆竖向设置且与导向杆5平行，所述连接部6与升降螺杆螺纹连接，且所述连接部6与导向杆5可滑动地连接，升降电机与升降螺杆连接，驱使连接部6升降。
42.具体地，定滑轮4随着内套筒12旋转而下降，升降电机为伺服电机，预先设定升降电机，在实验过程中，驱使定滑轮4缓慢下降，尽量保持定滑轮4到内套筒12之间的细绳3处于水平状态。
43.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。