流体剪切力发生器制造技术

本发明专利技术涉及流体实验设备领域，公开了一种流体剪切力发生器。所述流体剪切力发生器，包括支撑架、固定桶、旋转桶、旋转轴和立式旋转驱动部件；所述固定桶位于所述支撑架的上部，所述立式旋转驱动部件位于所述支撑架的下部，所述旋转桶位于所述固定桶的内部且与所述固定桶同轴，所述旋转轴的上端穿过处于所述固定桶底部中心的圆孔并轴连接所述旋转桶的底部，所述旋转轴的下端轴连接所述立式旋转驱动部件。所述流体剪切力发生器构成一同轴圆筒式结构，不但能够产生流体剪切力呈线性变化的流体，并精确获取各处流体剪切力的大小，还具有结构简单、成本低、产生流体剪切力稳定、容积大和易调节的优点，进而能够广泛被应用于各类流体的剪切力实验。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及流体实验设备领域，具体地，涉及一种流体剪切力发生器。
技术介绍
由于流体剪切力是流体的重要性质之一，因此其与血管疾病研究、聚合物熔体研 究和水体净化研究等科研项目有着极为重要联系。现阶段研究流体剪切力的仪器设备主要 为流变仪（包括椎板流变仪、平板流变仪、毛细管流变仪等）和流动槽-剪切力测压管等， 前者产生的流体剪切力大小具有稳定均匀、易调节及数据测量精度高的优点，但是也存在 价格高、容积小等局限性，限制了其应用空间；而后者虽然具有制作简单和成本低的优点， 但是产生的流体剪切力大小却具有流动不均匀、调节缓慢且不准确和数据测量有限（其中 的剪切力测压管只能测定流体中某一面的流体剪切力）的缺点，对真实情况的仿真度有 限。 针对上述现有研究流体剪切力的仪器设备的局限性，有必要提供一种新型的、用 于研究流体剪切力的仪器设备，不但能够产生流体剪切力呈线性变化的流体，并精确获取 各处流体剪切力的大小，还可使其具有结构简单、成本低、产生流体剪切力稳定、容积大和 易调节的优点，进而能够广泛被应用于各类流体的剪切力实验。
技术实现思路
针对前述现有仪器设备的局限性，本专利技术提供了一种流体剪切力发生器，其不但 能够产生流体剪切力呈线性变化的流体，并精确获取各处流体剪切力的大小，还具有结构 简单、成本低、产生流体剪切力稳定、容积大和易调节的优点，进而能够广泛被应用于各类 流体的剪切力实验。 本专利技术采用的技术方案，提供了一种流体剪切力发生器，包括支撑架、固定桶、旋 转桶、旋转轴和立式旋转驱动部件；所述固定桶位于所述支撑架的上部，所述立式旋转驱动 部件位于所述支撑架的下部，所述旋转桶位于所述固定桶的内部且与所述固定桶同轴，所 述旋转轴的上端穿过处于所述固定桶底部中心的圆孔并轴连接所述旋转桶的底部，所述旋 转轴的下端轴连接所述立式旋转驱动部件。所述流体剪切力发生器构成同轴圆筒式结构， 其中，由所述固定桶和所述旋转桶围成的间隙空间即为实验仓，用于容纳各种实验液体；所 述立式旋转驱动部件用于通过所述旋转轴驱动所述旋转桶在所述固定桶中实现同轴心线 旋转，进而带动所述实验仓中的实验液体，并产生具有一定流速的流体，同时可根据实验液 体的粘度系数、旋转角速度、固定桶的内径和所述旋转桶的外径精确获取各处流体剪切力 的大小。由于流体剪切力的大小与所述旋转轴的转速的呈线性关系，因此通过所述流体剪 切力发生器，能够产生流体剪切力呈线性变化的流体，并精确获取各处流体剪切力的大小。 同时还具有结构简单和成本低的优点，进而能够广泛被应用于各类流体的剪切力实验。 具体的，由所述固定桶和所述旋转桶围成的实验仓的径宽比λ不小于25 :1 ;所述 径宽比式中，Ri为所述固定桶⑵的内径，1?2为所述旋转桶⑶的外径。由于 实验仓的所述径宽比设计为足够大，可使处于所述实验仓中流体的流体剪切力，在同一转 速下且从所述旋转桶外侧面到所述固定桶内壁面方向的变化率不高于4%，从而可使产生 的流体剪切力保持良好的稳定，进而更好地模拟自然状态下的流体剪切。进一步具体的，所 述旋转桶的外径R2不小于250_。通过对所述旋转桶外径大小的设置，可使所述实验仓具 有足够大的容积，进而容纳足够体积的实验液体进行研究。详细的，所述旋转桶的外径私为 280_，且所述径宽比λ为28 :1。 具体的，所述立式旋转驱动部件包括电动机和电动机变频控制器；所述电动机立 式放置并轴连接所述旋转轴的下端，同时电性连接所述电动机变频控制器。所述电动机变 频控制器用于实现对电动机旋转频率的人工控制，进而通过控制所述旋转轴的转速，快速 且精确地调节流体剪切力的大小。进一步具体的，所述电动机通过减速器和/或联轴器轴 连接所述旋转轴的下端。 具体的，所述旋转轴的上端与所述固定桶之间使用TC型密封圈实现旋转密封。 具体的，所述支撑架由顶板、底板和若干根支撑杆构成；所述固定桶固定在所述顶 板的中心区域，所述立式旋转驱动部件固定在所述底板的上表面上。进一步具体，所述顶 板、所述底板和所述支撑杆均由钢材质制成。 具体的，所述固定桶和/或所述旋转桶由亚克力材质制成。 综上，采用本专利技术所提供的流体剪切力发生器，具有如下有益效果：（1)能够产生 流体剪切力呈线性变化的流体，并精确获取各处流体剪切力的大小；（2)具有结构简单、成 本低、产生流体剪切力稳定、容积大和易调节的优点，进而能够广泛被应用于各类流体的剪 切力实验。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。 图1是本专利技术提供的流体剪切力发生器的结构示意图。 图2是本专利技术提供的流体剪切力发生器的结构剖视图。 上述附图中：1、支撑架101、顶板102、底板103、支撑杆2、固定桶3、旋转桶4、 旋转轴5、立式旋转驱动部件501、电动机502、电动机变频控制器503、减速器504、联轴 器。【具体实施方式】 以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本专利技术提供的流体剪切力发生器。 在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本发 明的限定。 本文中描述的各种技术可以用于但不限于流体实验设备领域，还可以用于其它类 似领域。 本文中术语"和/或"，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种 关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文 中术语"/和"是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表 示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符"/"，一般表示前后关联对象是 一种"或"关系。 实施例一 图1示出了本专利技术提供的流体剪切力发生器的结构示意图，图2示出了本专利技术提 供的流体剪切力发生器的结构剖视图。本实施例提供的所述流体剪切力发生器，包括支撑 架1、固定桶2、旋转桶3、旋转轴4和立式旋转驱动部件5 ;所述固定桶2位于所述支撑架1 的上部，所述立式旋转驱动部件5位于所述支撑架1的下部，所述旋转桶3位于所述固定桶 2的内部且与所述固定桶2同轴，所述旋转轴4的上端穿过处于所述固定桶2底部中心的圆 孔并轴连接所述旋转桶3的底部，所述旋转轴4的下端轴连接所述立式旋转驱动部件5。 如图1和图2所示，所述流体剪切力发生器构成一同轴圆筒式结构，其中，由所述 固定桶2和所述旋转桶3围成的间隙空间即为实验仓，用于容纳各种实验液体，例如水、血 液或细胞悬浮液等；所述立式旋转驱动部件5用于通过所述旋转轴4驱动所述旋转桶3在 所述固定桶2中实现同轴心线旋转，进而带动所述实验仓中的实验液体，并产生具有一定 流速的流体，同时可根据实验液体的粘度系数、旋转角转速、固定桶2的内径和所述旋转桶 3的外径精确获取各处流体剪切力的大小。 所述实验仓中流体的流体剪切力大小τ可以但不限于通过如下公式获取：当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流体剪切力发生器，其特征在于，包括支撑架(1)、固定桶(2)、旋转桶(3)、旋转轴(4)和立式旋转驱动部件(5)；所述固定桶(2)位于所述支撑架(1)的上部，所述立式旋转驱动部件(5)位于所述支撑架(1)的下部，所述旋转桶(3)位于所述固定桶(2)的内部且与所述固定桶(2)同轴，所述旋转轴(4)的上端穿过处于所述固定桶(2)底部中心的圆孔并轴连接所述旋转桶(3)的底部，所述旋转轴(4)的下端轴连接所述立式旋转驱动部件(5)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任强，蒋文涛，黄学进，陈宇，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51