Ротационный реометр Советский патент 1985 года по МПК G01N11/14 

Изобретение относится к устройст вам для определения реологических характеристик материалов, преимущественно свежеуплотненных бетонных смесей, а также грунтов и других подобных дисперсных материалов по м тоду объемной реологии. Известен одноплоскостной прибор, содержагчий верхнюю часть прямоугольной формы, сдвигаемую относительно нижней-неподвижной части . Недостатком устройства является то. Что формь имеют переменную гшощадь сдвига объема материала и огра ниченную величину деформации, что затрудняет определение фактического напряжения сдвига. Известен ротационный реометр, содержар{ий установленные соосно вер ний подвггжный и нижний неподвижньп : ци. линдры с внутренней радиальной нарезк и центрирующими поверхностями, систем сдвига, привод и систему измере-. ния 2 .. Однако это устройство обладает недостаточной точностью измерения, поскольку сдвиг верхнего цилиндра происходит по поверхности материала находящегося в нижнем цилиндре, что позволяет при действии вибрационной нагрузки определять с достаточной точностью изменение вязкостных . свойств только за счет эффекта тикс тропного разжижения материала. При уплотнении наблюдается эффект деформационного упрочнения структуры (эффект Б.аушингера), который данным реометром определен быть не может, кроме того, такой прибор не предусматривает определение величин напряжения и деформации материала, значения которых необходимы для суждения об эффективности параметров вибрации и пригрузочного давления во времени нагружения. Цель изобретения - повышение точ ности измерения при деформационном упрочнении структуры за счет исключения влияния явления дилатансии. Цель достигается тем, что в ротационном реометре для объемного ис пытания на сдвиг дисперсных материалов, содержащем установленные соосно верхний подвижный и нижний неподвижньй цилиндры с внутренней радиальной нарезкой и центрирующими поверхностями, систему сдвига, привод и систему измерения, система сдвига выполнена в виде не менее чем двух подвижных опор, установленных на фланцах цилиндров в плоскости сдвига, одна из которых установлена на внешней стороне фланца верхнего, цилиндра и снабжена ограничителем вертикальных перемещений, при этом зазор между цилиндрами в плоскости соосного центрирования составляет 8 0,5-1,( гдесЗд цц- минимальный диаметр частиц материала. Размер зазора между цилиндрами обусловлен необходимостью устранения проникания наименьших частиц материала к шариковой опоре. На фиг.1 схематично изображено устройство, общий BHAj рга фи1.2 двухрычаговая система измерения. Вискозиметр состоит из верхнего 1 подвижного и нижнего 2 неподвижного цилиндров диаметром Д и высотой h, имеюпдих внутреннюю радиальную нарезку 3, коническо-цилиндрические поверхности 4, фланцы 5 и 6, между которыми смонтирована шариковая 7. Между собой цилиндры устанавливаются с постоянным зазором о . К, фланцу нижнего цилиндра 2 присоединено наружное кольцо 8. Между кольцом 8 и фланцем 5 верхнего цилиндра 1 смонтирована шариковая опора 9. , Нижний цилиндр 2 имеет днище 10 с прикрепленным датчиком 11 давления, подсоединяемым к системе тензоизмерения. Этот цилиндр крепится к патрубку 12, соединяемому с рамой На верхней горизонтальной поверхности фпанца 5 цилиндра 1 смонтирована шариковая опора 14, на которой установлено с возможностью поворота зубчатое колесо 15, входящее в зацепление с шестерней 16 приводного электромеханизма t7, прикрепляемого с помощью кронштейна 18 к раме 13. К верхней части цилиндра 1 прикреплена втулка 19, к фланцу которой присоединяется воронка 20. Двухрычаговая система измерения сдвигающего усилия состоит из левого рычага 21 с тензорезисторами 22, соединяемого с зубчатым колесом 15, и правого рычага 23, присоединяемого к втулке 19. Между рычагами на расстоянии R от центра поворота установлен образцовый динамометр 24. Вискозиметр имеет пригрузочные диски 25, с верхней поверхностью од 3 ного из которьк входит в контакт датчик 26 перемещений, закрепленный на раме 13. Вискозиметр работает следующим образом. Вискозиметр устанавливается на раме 13, на которой с помощью кронштейна 18 крепится приводной электромёханизм 17. Между рычагами 21 и.23 устанавливается образцовьш динамометр 24 или, в случае записи на пленку, тензорезисторы 22 присое диняются к системе тензоизмерения. Включается приводной электромеханизм, и шестерня- 16 начинает вращат зубчатое колесо 15, которое передае усилие левому рычагу 21. Этот рычаг через динамометр передает усилие пр вому рычагу 23, .который жестко присоединен к втулке 19, соединенной с верхним цилиндром 1. В результате этот цилиндр начинает вращаться вме те с рычагами и зубчатым колесом от носительно нижнего неподвижного цилиндра 2. Применение шариковых опор 7. и 14 до минимума снижает трение между фланцами 5 и 6 цилиндров и по вышает точность измерений. При уста новившемся движении фиксируется (визуально или на пленку) усилие хо лостого хода. Затем электромеханизм выключается, После этого в цилиндры через воронку 20 загружается навеска материала определенного гранулометрического состава (при известньк значениях ( 3мин. Затем включается прИводной злектромеханиз .и аналогичным образом осуществляется работа вискозиметра и сдвиг части объема материала в верхнем цилиндре относительно неподвижной его части, находящейся в нижнем цилинд.ре. Этот сдвиг становится возмож HbiM благодаря внутренней радиальной I нарезке в цилиндрах, что приводит |к возникновению силы трения, значи тельно больщей, чем в плоскости сдв га материала. По величине замеренно го-усилия сдвига Р за вычетом усилия холостого хода определяется йа.пряжение сдвига , для свеженасы-. панного материала по формуле TJ.Z.ij.r где Р - замеренное усилие сдвига; R - расстояние от центра вра24щения до места измерения усилия; А - внутренний диаметр цилиндра вискозиметра, расстояние до центра тяже.с-. ти полуокружности цилиндра вискозиметра, равное Га (здесь Го - внутренний радиус цилиндра вискозиметра) . При этом величину диаметра вискозиметра для исследования бетонных смесей целесообразно принимать M3w наибольший диаметр зерен крупного заполнителя, а высоту цилиндров ,8-1,ОД . Затем приводной электромеханизм выключается и вискозиметр при снятом динамометре устанавливается на виб- ровозбудитель (вибростенда виброплощадки и пр.). При необходимости материал пригружается дисками 25. Устанавливается датчик 26 перемещенияj который вместе с датчиком 11 давления присоединяется к системе тензоизмерения. В течение определенного времени на материал воздействуют вибрацией заданного амплитудно-частотного фона. При этом происходит изменение свойств материала и деформационное упрочнение структуры. Одновременно осуществляется запись показаний датчиков. По завершении динамических воздействий вискозиметр снимается с вибровозбудителя, устанавливается на раму с приводньм злектромеханизмом, а между рычагами устанавливается динамометр. Затем включается электромеханизм и производятся сдвиговые испытания свежеуплотненного материала. Одновременно фиксируется усилие сдвига Pj , по максимальному зиачению которого рассчитьшается напряжение cj,, Исключение влияния явления дилатансии обеспечивается постоянной величиной зазора о между цилиндрами за счет использование шариковой опоры 9 и наружного кольца 8. Предложенная конструкция вискозиметра, работающего по методу объемного .сдвига, обеспечивает высокую точность измерений за счет исключения влияния явления дилатансии. По величине(, -Dj) судят о величине деформационного упрочнения структуры и эффективности принятого амплитудно-частотного режима и пригрузочногр давления. В результате обеспечивается возможность комплексной оценки изменения свойств материала по ряду показателей: деформации В , напряжению d -, предельному напряжению при чистом сдвиге (/«ujtc также производным показателям скоростям деформации и напряжения ( , истинной вязкости 1, вязкости эластичности Ч , модулям упругости и деформации и другим реологическим показателям.

РОТАЦИОННЫЙ РЕОМЕТР, для объемньго кспытания на сдвиг дисперсных материалов, содержащий установленные соосно верхний и нижний цилиндры с внутренней радиальной нарезкой и центрирующими поверхностями и связанные с системой сдвига и систему измерения, отличающийся тем, что, с целью повышения точи ОСТИ;измерения при деформа1ЩННОМ упрочнении структуры за счет исключения влияния явления дилатансии, система сдвига выполнена- в виде не менее чем двух подвижных опор,. установленных на фланцах цилиндров в плоскости сдвига, одна из которыз4 установлена на внешней стороне фланца верхнего цилиндра и снабжена . ограничителем вертикальных перемещений, при этом зазор между цилиндрами в плоскости соосного центрирования составляет О d f/, минимальный диаметр частиц материала.

Нсистеме /77eH30(/3ff€pef u

/////Ji////////// /// j /jf///// ///// /// //// ////i

И W 12 7J

V////JV/// Фиг. 7 К системе темэо1/з е е 1/я