[实用新型]一种悬吊式高温高压流变仪系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及流变仪技术，特别是一种悬吊式高温高压流变仪系统。

背景技术

在能源危机、工业化生产自动化程度愈来愈高的当今时代，粘度计量在国民经济的地位与作用更加明显。目前用于计量粘度的设备以流变仪为最佳选择，现有的流变仪包括旋转流变仪、转矩流变仪、毛细管流变仪等。流变仪的功能比较齐全，不仅能够测定聚合物熔体、聚合物溶液等多种流体的粘度，而且可以测量流体的流动、流变等特性。

流变仪可应用在石油化工、钢铁冶金、油井水泥等众多领域。在油、气井现场，现场需要模拟加压的井下环境、进行快速粘度测试，包括压裂液、钻井泥浆、水泥等，都需要在高温模拟井下的条件；在石油化工行业，大型化工炉内高温熔体的黏度、流动及流变特性实时参数对化工炉正常连续运行有很强的指导意义，直接影响化工炉窑的安全生产；在钢铁冶金行业中，经常研究钢坯在热压缩变形过程中流变应力行为的变化规律，来保证样品质量和成型性能等等。

目前，现有的流变仪能测试压力达4Mpa的功能很有限，而且最高温度只能达到300℃；而且较好的高温高压流变仪产品价格昂贵，结构复杂，操作较困难，同时不能兼顾高温与高压要求，对于苛刻条件下的测试还存在一定的困难。

基于此，需要提出一种更高使用温度、多气氛条件下满足多种高温熔体的粘度、流动和流变特性测试和计量的高温流变仪系统，该系统能同时满足于石油、化工、电力、冶金等众多行业。

实用新型内容

本实用新型针对现有高温流变仪技术存在的缺陷和不足，开发一种多功能性的悬吊式高温高压流变仪系统，能够满足超高温条件同时能适用于真空及多气氛（惰性、还原性、氧化性气体）条件下，对牛顿流体和非牛顿流体的流动性和流变性测试，该系统结构简单，可靠性高，价格低廉。

为了达到上述技术要求，本实用新型采用如下的技术方案：

一种悬吊式高温高压流变仪系统，其特征在于：包括流变特性测量系统和加热系统，流变特性测量系统安装于加热系统的上端；

所述流变特性测量系统包括流变仪主机、流变仪升降装置、刚玉转子和用于盛放高温熔体的刚玉坩埚，流变仪主机固定于流变仪升降装置上，流变仪主机的底部安装有连接杆，连接杆穿过流变仪升降装置的底板与刚玉转子连接，刚玉坩埚固定安装于流变仪升降装置的底板的下端，底部下端的连接杆和刚玉转子伸入刚玉坩埚内；

所述流变仪升降装置的底板下端的两侧设置有用于流变特性测量系统升降的进炉升降装置。

为了减少刚玉转子和流变仪主机之间的导热、增大导热热阻，连接杆采用导热系数极低且耐温特性好的氧化镐材料制成。

刚玉转子与连接杆通过铂金丝或者钨丝穿孔连接，适合刚玉转子深入坩埚中的流体表面下承受高温。

所述加热系统采用特制的高温炉，主要由加热棒、温度传感器、绝热耐火材料及加热炉外壳组成。采用独特的PID温度控制系统，有分段加热以及过温报警保护等功能，温度测量精确，能够快速升降温，长期工作温度为1650℃。炉子进口处配有水冷系统，避免炉口过热。所述高温炉的炉膛中间设置有圆柱形的间隙，间隙的直径略大于刚玉坩埚的直径，圆柱形的间隙的大小于刚玉坩埚的大小相适配，通过圆柱形的间隙将高温炉炉膛和流变特性测量系统分离，并且间隙内部的自然对流较小，完全可以满足流变特性测量系统在温度不超标的前提下正常工作。

为了保证严格气氛条件下的测试环境，所述悬吊式高温高压流变仪系统还设置有气氛控制系统，气氛控制系统包括钢化玻璃罩、进气管、冷却套、泄压阀；钢化玻璃罩罩于流变仪主机上，固定于流变仪升降装置的底板上端，钢化玻璃罩顶部安装泄压阀和管路；进气管连接于流变仪升降装置的底板设置的进气管孔。

系统在使用前可以预抽真空，再通入所需要的气氛气体。在加热过程中钢化玻璃罩和流变仪升降装置的底板形成了一个密封空间，当该密封空间内的压力过高时，通过钢化玻璃罩顶部的泄压阀来安全泄压，在试验台架周围安装有气氛气体测试仪，可以在发生泄漏事故后报警。

进气管与进气管孔的连接处采用密封螺纹连接方式，底板采用不锈钢板，底板与刚玉管连接，此处可使用循环水冷降低刚玉管上部温度，保护流变仪的电子部分，避免过热。在钢化玻璃罩流变仪的上方也配有冷却水管，进一步加强流变仪的电子部分过热保护，达到降低流变仪工作温度的目的，使试验更加安全。

所述流变仪升降装置和进炉升降装置均分别采用步进电机控制。