[實(shí)用新型]流體剪切力發(fā)生器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201521004815.3
• 申請(qǐng)日: 2015-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN205246483U
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任強(qiáng);蔣文濤;黃學(xué)進(jìn);陳宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N11/00
• 分類號(hào): G01N11/00
• 代理公司: 成都頂峰專利事務(wù)所(普通合伙) 51224
• 代理人: 任遠(yuǎn)高

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及流體實(shí)驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域，具體地，涉及一種流體剪切力發(fā)生 器。

背景技術(shù)

由于流體剪切力是流體的重要性質(zhì)之一，因此其與血管疾病研究、聚合 物熔體研究和水體凈化研究等科研項(xiàng)目有著極為重要聯(lián)系。現(xiàn)階段研究流體剪切 力的儀器設(shè)備主要為流變儀(包括椎板流變儀、平板流變儀、毛細(xì)管流變儀等) 和流動(dòng)槽-剪切力測(cè)壓管等，前者產(chǎn)生的流體剪切力大小具有穩(wěn)定均勻、易調(diào)節(jié) 及數(shù)據(jù)測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)，但是也存在價(jià)格高、容積小等局限性，限制了其應(yīng)用 空間；而后者雖然具有制作簡(jiǎn)單和成本低的優(yōu)點(diǎn)，但是產(chǎn)生的流體剪切力大小卻 具有流動(dòng)不均勻、調(diào)節(jié)緩慢且不準(zhǔn)確和數(shù)據(jù)測(cè)量有限(其中的剪切力測(cè)壓管只能 測(cè)定流體中某一面的流體剪切力)的缺點(diǎn)，對(duì)真實(shí)情況的仿真度有限。

針對(duì)上述現(xiàn)有研究流體剪切力的儀器設(shè)備的局限性，有必要提供一種新 型的、用于研究流體剪切力的儀器設(shè)備，不但能夠產(chǎn)生流體剪切力呈線性變化的 流體，并精確獲取各處流體剪切力的大小，還可使其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、產(chǎn) 生流體剪切力穩(wěn)定、容積大和易調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而能夠廣泛被應(yīng)用于各類流體的 剪切力實(shí)驗(yàn)。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)前述現(xiàn)有儀器設(shè)備的局限性，本實(shí)用新型提供了一種流體剪切力發(fā) 生器，其不但能夠產(chǎn)生流體剪切力呈線性變化的流體，并精確獲取各處流體剪切 力的大小，還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、產(chǎn)生流體剪切力穩(wěn)定、容積大和易調(diào)節(jié)的 優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而能夠廣泛被應(yīng)用于各類流體的剪切力實(shí)驗(yàn)。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案,提供了一種流體剪切力發(fā)生器，包括支撐架、 固定桶、旋轉(zhuǎn)桶、旋轉(zhuǎn)軸和立式旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件；所述固定桶位于所述支撐架的上 部，所述立式旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件位于所述支撐架的下部，所述旋轉(zhuǎn)桶位于所述固定桶 的內(nèi)部且與所述固定桶同軸，所述旋轉(zhuǎn)軸的上端穿過(guò)處于所述固定桶底部中心的 圓孔并軸連接所述旋轉(zhuǎn)桶的底部，所述旋轉(zhuǎn)軸的下端軸連接所述立式旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部 件。所述流體剪切力發(fā)生器構(gòu)成同軸圓筒式結(jié)構(gòu)，其中，由所述固定桶和所述旋 轉(zhuǎn)桶圍成的間隙空間即為實(shí)驗(yàn)倉(cāng)，用于容納各種實(shí)驗(yàn)液體；所述立式旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部 件用于通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)桶在所述固定桶中實(shí)現(xiàn)同軸心線旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而 帶動(dòng)所述實(shí)驗(yàn)倉(cāng)中的實(shí)驗(yàn)液體，并產(chǎn)生具有一定流速的流體，同時(shí)可根據(jù)實(shí)驗(yàn)液 體的粘度系數(shù)、旋轉(zhuǎn)角速度、固定桶的內(nèi)徑和所述旋轉(zhuǎn)桶的外徑精確獲取各處流 體剪切力的大小。由于流體剪切力的大小與所述旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速的呈線性關(guān)系，因 此通過(guò)所述流體剪切力發(fā)生器，能夠產(chǎn)生流體剪切力呈線性變化的流體，并精確 獲取各處流體剪切力的大小。同時(shí)還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和成本低的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而能夠廣 泛被應(yīng)用于各類流體的剪切力實(shí)驗(yàn)。

具體的，由所述固定桶和所述旋轉(zhuǎn)桶圍成的實(shí)驗(yàn)倉(cāng)的徑寬比λ不小于25：1；所述徑寬比式中，R₁為所述固定桶(2)的內(nèi)徑，R₂為所述旋轉(zhuǎn)桶(3)的外徑。由于實(shí)驗(yàn)倉(cāng)的所述徑寬比設(shè)計(jì)為足夠大，可使處于所述實(shí)驗(yàn)倉(cāng)中流體的流體剪切力，在同一轉(zhuǎn)速下且從所述旋轉(zhuǎn)桶外側(cè)面到所述固定桶內(nèi)壁面方向的變化率不高于4％，從而可使產(chǎn)生的流體剪切力保持良好的穩(wěn)定，進(jìn)而更好地模擬自然狀態(tài)下的流體剪切。進(jìn)一步具體的，所述旋轉(zhuǎn)桶的外徑R₂不小于250mm。通過(guò)對(duì)所述旋轉(zhuǎn)桶外徑大小的設(shè)置，可使所述實(shí)驗(yàn)倉(cāng)具有足夠大的容積，進(jìn)而容納足夠體積的實(shí)驗(yàn)液體進(jìn)行研究。詳細(xì)的，所述旋轉(zhuǎn)桶的外徑R₂為280mm，且所述徑寬比λ為28：1。

具體的，所述立式旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件包括電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)變頻控制器；所述 電動(dòng)機(jī)立式放置并軸連接所述旋轉(zhuǎn)軸的下端，同時(shí)電性連接所述電動(dòng)機(jī)變頻控制 器。所述電動(dòng)機(jī)變頻控制器用于實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率的人工控制，進(jìn)而通過(guò)控 制所述旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，快速且精確地調(diào)節(jié)流體剪切力的大小。進(jìn)一步具體的，所 述電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器和/或聯(lián)軸器軸連接所述旋轉(zhuǎn)軸的下端。

具體的，所述旋轉(zhuǎn)軸的上端與所述固定桶之間使用TC型密封圈實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn) 密封。

具體的，所述支撐架由頂板、底板和若干根支撐桿構(gòu)成；所述固定桶固 定在所述頂板的中心區(qū)域，所述立式旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件固定在所述底板的上表面上。 進(jìn)一步具體，所述頂板、所述底板和所述支撐桿均由鋼材質(zhì)制成。

具體的，所述固定桶和/或所述旋轉(zhuǎn)桶由亞克力材質(zhì)制成。