[发明专利]用于对具有可变体积的材料进行流变测量的转子

说明书

本发明提供一种流变系统，该流变系统包括：样品室；压缩空气系统，该压缩空气系统被配置为提供压缩空气以对该样品室加压；和转子，该转子被配置用于对具有可变体积的材料进行流变测量，该转子包括延伸到测量部分的细长轴，该测量部分相对于该细长轴具有加宽的几何形状。该转子的尺寸设定成使得能够实现至少5比1的压缩比，同时在该转子的整个测量部分上保持样品的材料覆盖，该压缩比由该样品室未被加压时样品的解压缩体积与该样品室被加压时该样品的压缩体积之比限定。还公开了使用这种转子采用流变测量的方法。

相关申请

本专利申请是要求2019年10月15日提交的名称为“用于对具有可变体积的材料进行流变测量的转子(Rotor for Rheological Measurements of Material with VariableVolume)”的美国临时专利申请号62/915,266的优先权的非临时专利申请，该美国临时专利申请以引用方式并入本文。

技术领域

本发明整体涉及流变测量系统。更具体地，本发明涉及一种用于对具有可变体积的材料进行流变测量的转子及其相关系统和方法。

背景技术

流变仪是用于表征诸如油、分散体、悬浮液、乳液、粘合剂、生物流体、聚合物、凝胶、糊剂、浆料、熔体、树脂、粉末、泡沫或上述材料的混合物等材料的流变特性的仪器。如本文所用，术语“流变仪”应包括流变仪、黏度计、粘度计和可用于测量流体或粉末的粘弹性特性的任何其他仪器。典型的流变仪对流体施加特定的应力场或变形并监测所得变形或应力。旋转流变仪中的流变测量是通过沿旋转方向施加应力或变形来进行的。旋转流变仪可沿旋转方向向材料施加预定扭矩并测量待测材料的所得位移，或者另选地可测量获得预定位移所需的扭矩。

许多材料在生产、合成、运输、最终使用或处置期间会发生体积变化。由于环境变化(压力或温度)、组成变化(材料烧掉或单一或多种材料的反应)，或者由于机械输入(机械混合)，可能会发生体积变化。在这些变化过程中进行准确的流变测量对于新材料、新工艺和新设备的开发和制造至关重要。当前流变仪对材料体积很敏感，并且无法在材料体积可变的情况下进行准确的测量。例如，当受到比大气压力高100％的压力时，一些泡沫(液体/气体结构)的体积减少约50％。典型的流变仪几何形状将因这种体积减小而“填充不足”，这将导致测量不准确。

因此，提供对具有可变体积的材料进行准确测量的流变仪将在本领域中广受欢迎。

发明内容

在一个实施方案中，一种流变系统包括：样品室；压缩空气系统，该压缩空气系统被配置为提供压缩空气以对样品室加压；和转子，该转子被配置用于对具有可变体积的材料进行流变测量，该转子包括延伸到测量部分的细长轴，该测量部分相对于细长轴具有加宽的几何形状，其中该转子的尺寸设定成使得能够实现至少1.5比1的压缩比，同时在转子的整个测量部分上保持样品的材料覆盖，其中该压缩比由样品室未被加压时样品的解压缩体积与样品室被加压时样品的压缩体积之比限定。

除此之外或另选地，测量部分为圆柱形并且包括圆周和厚度，其中该圆周小于样品室的圆周并且大于细长轴的圆周。

除此之外或另选地，测量部分包括具有竖直取向的直纹滚花的圆柱壁。

除此之外或另选地，测量部分包括围绕圆周竖直设置的多个向外突出的叶片。

除此之外或另选地，圆周大于细长轴的圆周的两倍。

除此之外或另选地，测量部分的厚度小于细长轴的长度的1/5。

除此之外或另选地，空间将测量部分的底部和样品室的底部分开，并且其中空间的高度小于细长轴的半径与样品室的半径之间的差值。

除此之外或另选地，转子进一步包括第一端部和第二端部，转子进一步包括位于第一端部处的圆周板，其中测量部分位于第二端部处。