[发明专利]高温高压高剪切率润滑油流变仪

说明书

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别是涉及一种高温高压高剪切率润滑油流变仪。

背景技术

虽然目前市场中的流变仪已经日趋成熟，但大部分流变仪是在常规状态下运行，即常温、常压和低剪切率，与实际工况差别极大，所测得数据实用参考价值不大。而某些专用的高剪切率或高压粘度计也只是针对单一环境因素，排除了多重环境因素的综合影响。

以外筒旋转内筒固定的旋转流变仪为例，在扭矩测量方面，动态扭矩传感器所测量的是外筒转轴所受到的扭矩。由于在旋转剪切过程中，旋转外筒除了受到剪切间隙内部润滑油的反作用力外，还存在剪切间隙外部润滑油对外筒的黏性摩擦以及转轴所受的其他阻力，所以转轴本身所受扭矩要大于剪切间隙内部的样品润滑油实际所受的剪切扭矩。除此之外，温度传感器测温位置距离润滑油剪切位置较远，而不同润滑油的导热率不同且流变仪内部流通不通畅，所以这种情况下测得的温度参数不准或者时效滞后。

由牛顿流体黏性定律公式：γ=V/d（γ剪切率，V外筒转速，d剪切间隙尺寸），可见剪切间隙尺寸d在一定程度上影响到剪切率γ的精确度。现有的流变仪中，d是预先设计好且固定不变的，但在高剪切率条件下，电机输的出轴产生扰动，d会产生偏差，预先设计的间隙大小并不能反映实际测试时的剪切间隙的尺寸大小，在后续数据计算过程中会产生误差，使得计算结果不准确。在高压和高温的环境下，流变仪零件会受压变形和热胀冷缩，真实的剪切间隙并不会如预先设定的那样保持固定不变。

发明内容

本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷、性能优良的高温高压高剪切率润滑油流变仪，其技术方案如下：高温高压高剪切率润滑油流变仪包括锁紧螺母、缸体、静态扭矩传感器、温度传感器、分隔板、微间隙测量器、缸盖、电机架、联轴器、转轴密封、转轴、螺纹孔、外筒、内筒、加热器、内筒孔；电机架下端通过螺钉固定在缸盖上部，电机架中自上而下安装有电机输出轴、联轴器、止推轴承和转轴，转轴下部加工有螺纹孔，螺纹孔与外筒上部的外螺纹配合连接，内筒上部直径较大的部分被外筒罩住，外筒和内筒之间存有剪切间隙，在外筒的内壁和内筒的外壁上安装有微间隙测量器，内筒内部开有内筒孔，内筒孔通过其内部的螺纹连接温度传感器，内筒下部柱体上安装有扭矩传感器，内筒通过其下部的内筒轴肩和锁紧螺母固定在缸体上，缸体的内部被隔板分成上下两部分，转轴和缸盖之间用转轴密封进行密封，缸盖通过螺纹固定在缸体上，加热器包围在缸体外围。

所述的高温高压高剪切率润滑油流变仪，在内筒和外筒的同一高度上装有微间隙测量器的对应测量部件。

所述的位于内筒内部的温度传感器靠近剪切间隙。

所述的不同直径大小的外筒都可以通过螺纹连接在转轴上。

所述的分隔板将缸体内部分隔开。

其工作原理为：流变仪工作时，外筒旋转运动，样品润滑油在剪切间隙内受到旋转外筒和固定内筒的剪切作用；同时由于润滑油具有一定粘度，内筒受到样品润滑油的剪切力，使得内筒下部柱体发生一定扭转变形。静态扭矩传感器根据扭转变形来测量内筒受到的扭矩数值，即样品润滑油受到的剪切力矩；微间隙测量器实时测量外筒与内筒之间的间隙，温度传感器、扭矩传感器、压力表和电机的转速计数器等都与计算机连接，将数值信息通过数据线传递给计算机。通过计算机内的专用程序绘制出润滑油的流动曲线，进而确定润滑油的本构方程，为理论和工程实践提供较准确的润滑油流变模型。

本发明与背景技术相比具有的优点是：

1、通过微间隙测量器的实时测量，得到真实的剪切间隙d的大小，排除了环境因素迫使实验器材变形和转轴扰动的影响，确保了间隙尺寸和实验结果的准确性。

2、温度传感器靠近剪切工作表面，测量到的温度数值接近实际。同时内筒采用导温良好的材料，使得温度数据和扭矩数据同步，重复性良好。

3、外筒是可更换的零件，通过外筒尺寸的改变，可以使剪切间隙能够在较大范围内改变，模拟不同的工况条件。

4、将静态扭矩传感器安装于内筒上，通过内筒下部柱体的扭转变形测量扭矩数值，使所测得的扭矩结果更接近样品润滑油实际受到的扭矩。

5、位于缸体内部中央的分隔板，把缸体内部一分为二，将外筒旋转时样品润滑油的剧烈旋转运动控制在上部腔内，而下部腔内润滑油旋转轻缓，减小了润滑油对内筒下部柱体的剪切作用，减小了扭矩误差。

6、缸体内部零件完全处于同样的高压环境中，并不承受过大压力差，所以可以减少零件材料，提高零件使用寿命，降低成本。