粘度计和使用该粘度计的方法技术

一种粘度计，包括粘度传感器，该粘度传感器具有液体流通道和至少两个压力传感器，该压力传感器沿着液体流通道定位并被构造成测量流过液体流通道的液体的压降；包括分配机构，该分配机构被构造成使得液体在已知流率下从注射管分配到粘度传感器。分配机构和粘度传感器被构造成与注射管联接，该注射管被构造成容纳液体。粘度计进一步包括电子控制器，该电子控制器被构造成控制分配机构的操作以及接收并处理来自粘度传感器的数据。粘度计包括试样装载接口，该试样装载接口包括在注射管中，粘度计被构造成通过该试样装载接口接收液体。试样装载接口包括选择阀，该选择阀与粘度传感器和注射管联接并且位于两者之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请一般涉及粘度计，该粘度计包括但不限于利用流通过（flow-through）型粘度传感器来测量液体的粘度的粘度计。
技术介绍
粘度是液体流阻的量度，并且粘度值取决于用于非牛顿液体的变形率，如在R.B.Bird,R.C.Armstrong和O.Hassager创作的DynamicsofPolymericLiquids,Vol.1,1987中描述的。变形率由以（时间）-1为单位的剪切率给出。在已知剪切率下测得的粘度是“真实”粘度。真实粘度对剪切率的依赖性是粘度曲线，该粘度曲线表征材料并且是考虑有效加工的重要因素。然而，在许多情况下，粘度在不明确的测试状况下被测量，使得剪切率不可能是已知或计算得到的。在不明确的状况下，测量粘度值仅是“表观”的。由于在已知剪切率下测量真实粘度，因此真实粘度是通用的，而表观粘度不是通用的。相反，表观粘度取决于测量系统。例如，作为公知常识，浸没在测试液体池中的心轴的扭矩在该心轴以恒定速度旋转时被测量。在该情况下，扭矩值仅产生表观粘度，这是因为测试状况不明确并且剪切率是未知的。至多，表观粘度能够被测量为心轴的旋转速度的函数。仅在用于测试液体的“本构方程”已知的情况下，心轴的旋转速度事实上可以与剪切率相关。然而，“本构方程”对于几乎所有非牛顿液体是未知的。因此，对于大多数非牛顿液体来说，不可能在不明确的测试状况下测量真实粘度。仅给出表观粘度的粘度测量方法已经被研究并用于制造和材料表征的质量控制。各种在线粘度计被设计用于实时粘度测量。美国专利5,317,908（Fitzgerald等人）和4,878,378（Harada）与用于处理控制的测量表观粘度的系统相关。美国专利6,393,898（Hajduk等人）描述了一种同时测量许多测试液体的系统。这些粘度计测量表观粘度。然而，由于表观粘度测量的非通用性，在需要时必须单独地寻找借助具体方法测量的特定试样的表观粘度与真实粘度之间的相关性。用于材料的配方的基础研究需要真实粘度测量。加工设备和附件（例如，模具、模、挤出螺杆等）的设计同样需要材料的真实粘度。然而，表观粘度测量已经在快速测试中被用于指示，这是因为它更易于并且被更快地测量并且通常更为经济。真实粘度更难以获得并且仅能够借助下述数种类型的仪器来测量：流变仪和毛细管粘度计。流变仪对测试试样获得精确且已知的剪切率，由此测量真实粘度。流变仪是多种多样的，并且通常装备成还测量其他属性。因此，流变仪通常是昂贵的。另外，大量的试样需要借助流变仪来进行粘度测量。同样，流变仪不是很适于在线应用。圆形毛细管粘度计能够测量表观粘度和真实粘度，这取决于是否考虑到合适补偿。毛细管粘度计需要沿毛细管的压降测量，以用于粘度。由于毛细管是圆形截面的，因此仅可以测量在入口和出口处的压力。由于这种限制，毛细管粘度计仅测量表观粘度，除非通过使用具有不同长度-直径比的两个不同毛细管来校正入口效应。然而，使用两个毛细管使得毛细管粘度计是庞大的和/或费时的。毛细管粘度计在专利6,575,019（Larson）、4,920,787（Dual等人）、4,916,678（Johnson等人）以及4,793,174（Yau）中被描述。微流体粘度计在专利6,681,616（MichaelSpaid等人）和公布2003/0182991（MichaelSpaid等人）中被公开。流体通道中的标记器的驻留时间被用于测量粘度，只有在测试液体是牛顿液体的情况下该粘度才是真实粘度。仅测量非牛顿液体的表观粘度。在专利5,503,003（Brookfield）中公开的便携式粘度计采用在用于粘度测量的液体池中旋转的心轴的已知扭矩测量。如所示的并且如已知的，本方法仅测量表观粘度。总之，大多数粘度测量技术得到表观测量并且需要相对大体积的试样。同样，这些仪器在测量下一试样之前需要清洁与液体接触的部件（例如，容器、心轴等）。这种清洁是费时的，从而粘度测量从设置到测试通常花费30分钟。在当前技术下较大的试样体积需求也增加了清洁时间和浪费。因此，不存在测量小量试样的真实粘度并且快速地测量的名副其实的便携式粘度计。本申请人的专利7,290,441中公开的狭缝粘度计使得可能测量小试样的真实粘度。然而，该狭缝粘度计需要精密液体分配系统以及相关电子器件，以提供并且控制通过粘度计的液体流。在现有技术中并未公开便携并且可以结合各种试样使用的简单的精密液体分配系统。
技术实现思路
根据一些实施例，便携式粘度测量仪器或粘度计包括：微型粘度测量传感器；用于迫使液体试样通过该微型粘度测量传感器的便携精密液体分配系统；用于控制粘度计的操作的控制器；以及用于显示液体的测量粘度的显示器。传感器设计在本申请人的专利6,892,583和7,290,441中被描述，这些文献以引用的方式结合到本文，就像在本文被全文阐述的那样。该便携系统测量液体的真实粘度并且仅需要小体积的液体试样以用于测量。本专利技术还提供获得待被测试的液体试样并且将该液体试样置入粘度计中以用于测试的快速且简单的方法。根据一些实施例的便携精密液体分配系统包括正排量泵，该正排量泵结合将在下文中称为正排量移液管的正排量试样容器操作，在该正排量试样容器中供应待测量其粘度的液体试样。移液管可以从粘度计被移除以及被更换，使得当移液管被移除并且与粘度计分离时，待被测试的液体试样能够被抽吸到移液管中，并且然后在其中具有液体试样的移液管被插入到粘度计中，用于测量移液管中液体试样的粘度。移液管包括柱塞，该柱塞在所述移液管中滑动以将试样抽吸到移液管中（这能够用手完成）以及当移液管在粘度计中时迫使试样离开移液管。在正排量泵的一个实施方式中，精密马达驱动丝杠，当移液管柱塞被定位在粘度计中时，所述丝杠移动推回部以使其接触移液管柱塞。当推回部使柱塞在移液管中移动时，液体从移液管被分配到微型粘度测量传感器的流通道中。控制电子器件控制精密马达的操作，以在已知的流率下将待测试的液体从移液管分配到微型粘度测量传感器的流通道中。微型流通过粘度测量传感器包括微米级流通道，该微米级流通道结合压力传感器阵列，该压力传感器阵列测量流通道中的液体的完全展开流的压降。在一些实施例中，当流的速度场达到稳定状态时（通过从流通道的入口的过渡），该流被认为是完全展开的。在一些实施例中，液体的完全展开流沿着流通道的长度具有相同的速度分布。例如，接近流通道的第一端部的在流通道中心处的液体的完全展开流的速度与接近流通道的与第一端部相对的第二端部的在流通道中心处的液体的完全展开流的速率相同。该压降与流动通过该通道的液体的剪切应力成比例。剪切率与流率成比例。通过将剪切应力除以剪切率来计算试样液体的粘度。粘度的得到测量结果能能被显示在显示器中。微控制器或基于微处理器的电子器件能够形成粘度计的控制器电子器件（也本文中还称作电子控制器）以控制泵的马达并且处理来自压力传感器的数据。已处理的数据能够被显示并且还可以被存储和/或发送到远程装置。在一些实施例中，如果期望实现试样的温度控制，那么粘度计、粘度传感器和/或移液管中的试样可以借助基于帕尔贴的温度控制装置或其他通常接受的温度控制装置被调节至设置温度。在一些实施例中，粘度计被构造成存储测量粘度值的历史以用于各种用途，和/或可以存储各种液体（诸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粘度计，包括：粘度传感器，所述粘度传感器具有液体流通道和至少两个压力传感器，所述压力传感器沿着所述液体流通道定位并且被构造成测量流动通过所述液体流通道的液体的压降；分配机构，所述分配机构被构造成引起液体在已知流率下从注射管到所述粘度传感器的分配，其中，所述分配机构被构造成与注射管联接，以及所述注射管与所述粘度传感器联接并且被构造成容纳液体；电子控制器，所述电子控制器被构造成控制所述分配机构的操作并且从所述粘度传感器接收并处理数据；以及试样装载接口，所述粘度计被构造成通过所述试样装载接口接收所述液体，其中，所述注射管包括所述试样装载接口，并且所述试样装载接口包括与所述粘度传感器和所述注射管联接的选择阀，并且所述选择阀位于所述粘度传感器和所述注射管之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.11 US 61/9787351.一种粘度计，包括：粘度传感器，所述粘度传感器具有液体流通道和至少两个压力传感器，所述压力传感器沿着所述液体流通道定位并且被构造成测量流动通过所述液体流通道的液体的压降；分配机构，所述分配机构被构造成引起液体在已知流率下从注射管到所述粘度传感器的分配，其中，所述分配机构被构造成与注射管联接，以及所述注射管与所述粘度传感器联接并且被构造成容纳液体；电子控制器，所述电子控制器被构造成控制所述分配机构的操作并且从所述粘度传感器接收并处理数据；以及试样装载接口，所述粘度计被构造成通过所述试样装载接口接收所述液体，其中，所述注射管包括所述试样装载接口，并且所述试样装载接口包括与所述粘度传感器和所述注射管联接的选择阀，并且所述选择阀位于所述粘度传感器和所述注射管之间。2.根据权利要求1所述的粘度计，其中，所述试样装载接口包括选择阀，所述选择阀与所述粘度传感器和所述注射管联接并且位于所述粘度传感器和所述注射管之间。3.根据权利要求1或2所述的粘度计，进一步包括输送装置，所述输送装置被构造成与所述注射管和所述分配机构联接，其中，所述输送装置被构造成在第一位置和第二位置之间移动所述注射管，所述第一位置用于将测试液体抽吸到所述注射管中，所述第二位置用于将所述注射管与所述粘度传感器联接，其中，所述第二位置与所述第一位置不同，并且所述输送装置被构造成独立于使用者的干涉而在所述第一位置和所述第二位置之间移动所述注射管。4.根据权利要求3所述的粘度计，其中，所述粘度计被构造成独立于使用者的干涉而将所述测试液体抽吸到所述注射管中。5.根据权利要求1或2所述的粘度计，进一步包括粘度传感器模块，所述粘度传感器模块包括多个粘度传感器。6.根据权利要求1或2所述的粘度计，其中，多个液体流通道被限定在所述粘度传感器中，并且至少两个压力传感器沿着所述多个液体流通道的两个或更多个液体流通道的每一个定位。7.根据权利要求1或2所述的粘度计，进一步包括温度控制装置。8.根据权利要求7所述的粘度计，其中，所述温度控制装置与所述电子控制器联接，并且所述电子控制器被构造成控制所述温度控制装置。9.根据权利要求8所述的粘度计，其中，所述电子控制器被构造成：确定在多个温度下的所述液体的粘度值，所述液体包括第一类型的蛋白质；以及通过在所述多个温度下的所述液体的粘度值来确定所述第一类型的蛋白质的溶解温度。10.根据权利要求9所述的粘度计，其中，所述电子控制器被构造成：确定在多个温度下的第二液体的粘度值，所述第二液体包括第二类型的蛋白质；以及通过在所述多个温度下的所述第二液体的粘度值来确定所述第二类型的蛋白质的溶解温度。11.根据权利要求1或2所述的粘度计，其中，所述粘度传感器是温度受控的。12.根据权利要求1或2所述的粘度计，其中，所述注射管是温度受控的。13.根据权利要求1或2所述的粘度计，进一步包括混合器，所述混合器与所述电子控制器联接并且被构造成将所述液体与溶剂混合以获得混合溶液，其中，所述混合溶液中溶质的浓度与所述液体中溶质的浓度不同，其中，所述电子控制器被构造成：测量所述混合溶液的粘度；以及开始重复混合和测量以获得多个溶质浓度的所述混合溶液的粘度值。14.根据权利要求1或2所述的粘度计，包括试样注射器，所述试样注射器被构造成将液体的连续流分配到所述粘度传感器，所述液体的连续流包括两个或更多个批次的测试液体，其中，所述两个或更多个批次的测试液体的任意两个相邻批次的测试液体由至少一个惰性液体隔开，所述惰性液体与所述两个相邻批次的测试液体不可混溶。15.根据权利要求1或2所述的粘度计，进一步包括泵，所述泵被构造成分配清洁溶液通过所述粘度传感器的所述液体流通道。16.根据权利要求15所述的粘度计，其中，所述粘度计被构造成与气体的源联接并且提供所述气体通过所述液体流通道。17.根据权利要求1或2所述的粘度计，其中，所述粘度计被构造成通过使用预选择的参考液体而自校准。18.根据权利要求1或2所述的粘度计，进一步包括下述内容的一个或多个：pH计、密度计和电导率计。19.根据权利要求1或2所述的粘度计，其中，所述液体流通道包括矩形液体流通道。20.根据权利要求1或2所述的粘度计，其中，所述粘度传感器具有入口和出口，所述入口被构造成与...

【专利技术属性】
技术研发人员：白成基，
申请(专利权)人：电流感应器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US