[发明专利]具有整体集成压力传感器的微缝隙式粘度计

说明书

技术领域

本发明属于测量液体真实粘度的小型装置领域。

背景技术

粘度是液体流动阻力的量度且粘度值取决于非牛顿液体的变形率，正如作者为R.B.Bird，R.C.Armstrong和O.Hassager在Dynamicsof Polymeric Liquids(聚合物液体的动力学)Vol.1，1987中所描述的那样。所述变形率由单位(时间)^-1的切变率确定。在已公知的切变率下测得的粘度是“真实”粘度。真实粘度与切变率的关系曲线是表现材料特性的粘度曲线并且是在有效加工过程中考虑的重要的因素。但是在多种情况下粘度是在不定的试验条件下测得的，这使得不能获知或计算切变率。在不定条件下，测量到的粘度值仅仅是“表观的”。由于真实粘度是在已知的切变率下测得的，因此真实粘度是通用的，而表观粘度并非如此。代替地，表观粘度取决于测量系统。例如，作为一般惯例，当浸没在大量试验液体中的轴以恒定速率旋转时，测量轴的扭矩。在这种情况下，扭矩值仅产生表观粘度，这是因为试验条件不定且未获知切变率。在最佳情况下，可测得作为轴旋转速率函数的表观粘度。事实上，只有当获知试验液体的“本构方程”时，轴的旋转速率才可能与切变率相关。然而，几乎所有的非牛顿液体的“本构方程”都不是已知的。因此，对于大多数非牛顿液体而言，无法在不定试验条件下测量真实粘度。

已经开发出仅给出表观粘度的方法且所述方法在制造过程和材料特性表征过程中用于进行质量控制。已经设计了用于进行实时粘度测量的多种在线粘度计。现有技术专利Nos.5,317,908(Fitzgerald等)和4,878,378(Harada)关注于测量表观粘度以进行工艺控制的系统。现有技术专利No.6,393,898(Hajduk等)描述了同时测量多种试验液体的系统。这些粘度计测量的是表观粘度。然而，由于表观粘度测量的非通用性，当需要时，必须单独找出通过特定方法测量的特定样品的表观粘度与真实粘度之间的关系。剂型或材料的根本发展需要真实粘度测量。此外，加工设备和附件如模具、模型、挤塑螺钉等的设计需要材料的真实粘度资料。然而，表观粘度测量已被用于进行快速试验作为指标，这是因为表观粘度的测量更简易且更快速且通常更经济。真实粘度更难以获得且仅可通过几种仪器：流变计和毛细管粘度计测量所述真实粘度。流变计在试验样品上施加精确且已知的切变率由此测量真实粘度。流变计具有多种用途且配备用以测量其它性质。因此，它们通常比较昂贵。通过流变计测量粘度通常需要大量样品。此外，流变计不太适于在线应用。圆形毛细管粘度计是另一类仪器，所述仪器可根据是否考虑适当补偿而测量表观和真实粘度。毛细管粘度计需要沿毛细管测量压力降以确定粘度。由于毛细管是圆形的，因此仅可测量入口和出口处的压力。由于这种限制，因此除非通过利用具有不同长度直径比的两条不同的毛细管修正入口效应，否则毛细管粘度计仅能测量表观粘度。然而，利用两条毛细管使得粘度计体积庞大且测量变得耗时。现有技术中示出了毛细管粘度计：专利Nos.6,575,019(Larson)；4,920,787(Dual等)；4,916,678(Johnson等)；和4,793,174(Yau)。现有技术中也披露了微流控粘度计：6,681,616(Michael Spaid等)；20030182991(Michael Spaid等)。利用标志器在流体通道中的滞留时间测量粘度，除非试验液体是牛顿液体，否则所述粘度不是真实粘度。