Устройство для возбуждения и измерения электризации неметаллических материалов Советский патент 1985 года по МПК G01R29/12 

г

00 4;;

СО

(риг. г Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для возбуждения и измерения степени электризащ и неметаллических материалов в условиях, когда требуется установить предельно допустимые нормы электризации , неметаллических материалов. Известно устройство для исследования электростатических характерис тик неметаллических материалов под действием трения, содержащее возбуж элемент в виде узла трения, который установлен с возможностью прижима к образцу, приспособление для. взаимного перемещения узла трения 1, образца измеритель зарядов, 1.;одкллочеиньгй между съемником зарядо .и емкостью, которая подбирается в каждом конкретном случае fl. Известное устройство непригодно для Еыявленяя пределт ных уровне: электризащ, так как. интенсификация гпэоцесса трения (возбуждения ста.тического электричества) может бьгг)--. произведена только за счет уве рабочего давления между обра:;(дом я элементом трения. Устройст во обладает также невысокой точностью оценки электризации неметаллических материалов, так как последня зависит от номинала подбираемых емкостей. Наиболее близким к изобретению является устройство для возбуткдения и 1 змерения электризации неметаллических материалов, содержащее приспособление для крепления образца, возбзжп.ающий элемент в виде узла трения, систему обеспечения возврат но-поступательного относительного двгтжения возбуждающего элемента и образца н систему регистрации заряд возбужденного на поверхности образ Н v. Недостатком данного устройства является невозможность интенсификации процесса трения в области незна чительных давле1 ий (по нормали) , а также исгшючения паразитных эффектов сглаживания и прививания продуктов деструкции в области элемент трения. Устройство не содержит также нейтрализаторов статического электричества. Цель изобретения - интенсификаци процесса трения при механическом возбуждении предельных уровне: электризации неметаллических материалов. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем корпус, в котором установлены основание для крепления образца, узел возбуждения статического электричества трением, расположенный напротив образца, приспособление для взаимного перемещения узла возбуждения и образца и преобразователь электростатического поля, соединенный с измерительным прибором, в корпусе дополнительно установлен вибратор, рабочая часть которого сопряжена с Упомянутым основанием. Кроме того, основание для крепле 1ия образца установлено на упругих опорах, прикрепленных к корпусу. На фиг. 1 показана конструкция предлагаемого устройства; па фиг. 2 то же, вид сверху. Устройство содержит основание 1 (корпус не показан), на котором с помощью фиксаторов 2 и 3 крепится исследуемый образец 4. Основание 1 установлено на упругих опорах 5, ко- торые жестко прикреплены к корпусу 6. вибратора, активный элемент .7 которого непосредственно сопряжен с основанием 1. Во внутренней части корпуса 6 установлен электромеханический возбудитель 8 вибрации. Корпус 9 уз-, ла возбуждения статического электричества трением посредством шарнира 10 через промежуточный элемент 11 соединен с приводом 12 приспособления; для взаимного перемещения узла возбуждения и образца (показан условно). На корпусе 9 вголовных его частях по направлению возвратно-поступательного двгокения соответственно установлены два преобразователя 13 и 14 электростатического поля. Преобразователи 13 и 14 представляют собой металлические пластины, активированные радиоактивным изотопом, они электрически изолированы от корпуса 9 и подключены к измерительному прибору 15 электростатического поля. В нижней части корпуса 9 закреплен плоский элемент 16 трения, который в зависимости от поставленной задачи может быть выполнен в виде двух цилиндрических роликов установленных на подшипниках. При таком варианте исполнения устройства возбуждение статического электричества происходит в результате процесса трения-каченияf Преобразователи 13 и 14 выполняют одновременно и функции нейтрализатог ра статического электричества. Устройство функционирует следующим образом. . После закрепления на основагши 1 исследуемого образца 4 с помощью фиксаторов 2 и 3 на привод 12 и возбудитель 8 вибрации подается электро питание, Вследствие этого активный элемент 7 приводит в состояние вибра ции основание 1 с образцом 4 по горизонтали, т.е.по направлению перемещения возбудителя 8. Одновременно по поверхности образца 4 возвратнопоступательно движется корпус 9. При этом на поверхности образца 4 возникает электростатический заряд. При каждом холостом цикле возвратнопоступательного движения, т.е. когда элемент 16 движется в правую сторону остаточный заряд нейтрализуется, а при рабочем, когда элемент 16 движет ся в левую сторону, преобразователь 13 воспринимает возбужденный электро статический заряд, который измеряется прибором 15. Таким образом, процесс тренияскольжения, который происходит на фоне сопутствующей вибрации, а следовательно, и электризация образца в сильной степени интенсифицируется, Это происходит вследствие уплотнения I гибких статических и матричных струк тур, что в свою очередь увеличивает Площадь соприкосновения поверхности образца 4 с рабочей поверхностью элемента трения 16. Указанное обстоятельство имеет исключительное практическое значение, особенно в случае образцов с ворсистой поверхностной структурой, при исследовании которых на предмет электризации сопутст

2 1 ff S 10 13 вующая вибрация не только уплотняет поверхность трения-возбуждения, но также в значительной степени исключает эффект прививания полимера к поверхности элемента трения (возбуждегшя). Это возможно за счет эффекта проникновения продуктов деструкции полимеров в зоны поверхностных дефектов элемента трения, вследствие чего поверхность электрода пластифицируется и, следовательно, меняются его характеристики. Наряду со значительным ослаблением процесса прививания сопутствующая вибрация образца при возвратнопоступательном движении элемента трения исключает также эффект продольного сглаживания поверхностных структур образца. Это происходит вследствие того, что процесс вибрации в реальной технической системе является асимметричным и в локальных поверхностных зонах образца (микроэлементах поверхности) подчиняется статическим закономерностям хаотического движения. Использование изобретения позволяет выявить предельно допустимые нормы электризации в условиях, близких к зксплуатагщонным, повьюить статистическую достоверность полученных результатов. При этом учитывается то, что стабилизация и стандартизация условий возбуждения статического электричества является неотъемлемой частью процесса измерения электризации неметаллических материалов в целом,так как процесс рассеяния заряда в объеме большинства технических неметаллических материалов происходит в течение доли секунды (т.е. процесс возбуждения и измерения статического электричества является непрерывной функцией( времени).

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУ(ДЕ НИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЗАЦИИ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее корпус, в котором установлены основание для крепления образца, узе.п возбуждения статического электричества трением, расположенный напротив образца, приспособление для взаимного перемещения узла возбуждения и образца и преобразователь электростатического поля соединеннмй с измерительным прибором, отличаю- сификации процесса трения при механическом возбуждении предельных уровней электризации неметаллических материалов, в корпусе дополнительно установлен вибратор, рабочая часть которого сопряж ана с упо инутым основанием. 2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что основание для крепления образца установлено на упругих опорах, прикрепленных к пусу.