Прибор для определения размеров образца при температурном воздействии Советский патент 1985 года по МПК G01N15/02 G01N33/44 

4; ч1

о ел

Изобретение относится к исследованиям физических свойств веществ, а именно к определению размеров образца при температурном воздействии, и может быть использовано при определеНИИ способности к вспениванию, например, кинетики вспен геания твердых термопластов, в частности полистирола

Известен прибор для определения кинетики вспенивания часТиц твердых термопластов, включающий неподвижньш элемент для установки образца, соосно с ним установленный датчик перемещений, уравновешивающий механизм, соединенный с датчиком перемещений, и преобразователь перемещений датчика. Неподвижный элемент выполнен в виде ситовой рамки, установленной в неподвижной стеклянной трубке, и образующий вместе с ней емкость для установки испытуемого образца. Датчик перемещений вьшолнен в виде подвижной ситовой рамки, установленной в неподвижной стеклянной Трубке с возмощностью перемещения по ее оси, Уравновешивающий механизм, соединенный с датчиком перемещений, вьтолнен в виде уравновешивающей массы. Преобразователь перемещений датчика выполнен в виде механической тяги Cl3Однако этот прибор характеризуется недостаточной точностью измерения кинетики вспенивания вследствие использования навески испытуемого полимера, состоящей из множества частиц. При вспенивании в процессе температурной обраЬотки увеличение объема вспениваемого полимера затрудняется вследствие трения частиц друг о друга и о неподвижные стенки ограничивающей емкости и, кроме того, вследствие слипания друг с другом полимерных частиц.

Из-за, большого объема навески полимера и малой его теплопроводности, особенно во вспененном состоянии, невозможно быстрое создание достаточно равномерного температурного поля по всему сечению вспениваемой навески полимера, что также пр шодит к ис кажению истинной картины кинетики йспенивания тем больше, чем большая степень вспенивания достигнута полимере.

Между вспениваемыми частицами полимера существует не контролируемое воздушное пространство, увеличение которого йри вспенивании также искажает результаты.

Наличие между датчиком перемещений и самописцем механического преобразователя перемещений также существенно -ухудшает точность измерений.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является прибор для определения размеров образца при температурном воздействии, включающий неподвижней стержень для установки образца, соосно ему расположенный датчик перемещений в виде подвижного подпружиненного стержня, и преобразователь перемещений датчика со средством их регистрации t2J.

Однако известный прибор не позволяет с достаточной точностью определить кинетику вспенивания термопластов. Наличие направляющей обоймы препятствует расширению при вспенивании частицы термопласта вследствие потерь на трение. Мягкая, легко деформируемая вспенив.ающаяся частица термопласта не способна создать усилие, необходимое для полного перемещения датчика с регистрацией его перемещения с помощью механического индикатора. Все это существенно снижает точность измерений.

Цель изoбpeтeн iя - повьпиение точности измерения размеров образца при определении кинетики вспенивания

Указанная цель достигается тем, что в приборе для определения размеров образца при температурном воздействии, включaющe f неподвижный стежень для установки образца, соосно ему расположенный датчик перемещений в виде Подвижного подпружиненного стержня, преобразователь перемещений датчика со средством их регистрации, нижняя контактирующая с образцом часть подвижного стержня выполнена из полимерного материала, а верхняя из металла, причем последняя установлена в полости преобразователя перемещений датчика, выполненного в виде электромагнитной катушки.

Кроме того, на торцах подвижного и неподвижного стержней выполнены конические углубления для установки образца

На фиг. 1 изображен прибор, общий вид; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1.

Прибор содержит корпус 1, на дне которого укреплен неподвижньй элемент, выполненньй в виде стержня 2 с коническим углублением а на торцовой поверхности для размеп1ения на нем одной члстиш-. твердсто термоплас та. Над стержнем 2 размещен датчик перемещения в виде стержня, нижний конец 3 которого выполнен из полимер ного материала, а верхний 4 - из ме талла. Нижний конец 3 стержня также выполнен с коническим углублением на торцовой поверхности, а в качестве полимерного материала может быть применен, например фторопласт, также, как и для стержня 2 для исключения прилипания к ним образца. Металлический конец А стержня размещен с зазором и возможностью перемещения внутри преобразователя перемещений, выполненного в виде электромагнитной катушки 5. Стержень 3 и 4 соединен с уравновешивающим механизмом 6, которьй может быть выполнен, например, в виде пружины, которая отрегулирова на так,, что в отсутствие образца рабочие торцы стержней 2 и 3 отстоят друг от друга на расстоянии 0,2-0,3 Прибор содержит также датчик 7 температуры, выполненный в виде термопа ры, размещенный в непосредственной близости от образца 8. Прибор работает следующим образом В коническое углубление сх торца стержня 2 устанавливают образец 8 частицу термрпласта, например полистирола, содержащего вспенивающий агент. Частицы представляет собой сферу, диаметром 0,5-4 мм, которая при вспенивании увеличивается -в диаметре и сохраняет сферическую форму. Сверху на образец коническим углублением Ъ устанавливают датчик лёре мещения концом 3, При этом происходит самоцентрирование образца относительно оси стержней 2 и 3. Прибор устанавливают в устройство для тепловой обработки - автоклав (не показан), куда подается нагревающий агент. При вспенивании образца датчик перемещений - стержень. 3 и сво бодно перемещается внутри электромагнитной катушки 5. При этом липейнос перемещение датчика преобралуется в электрический сигнал в катушке 5, откуда он подается через усилитель на записывающий потенциометр (не показан). Температура нагрева среды в непосредственной близости от вспениваемой частицы измеряется датчиком 7, сигнал с которого подается на записывающее устройство. Предлагаемый прибор позволяет определять размер образца при определении кинетики вспенивания с более высокой точностью за счет следующих факторов. В приборе отсутствуют элементы крепления образца к стержням и механическое воздействие этих элементов на образец, при этом удержание и центрирование образца производится с помощью конических выемок на стержнях. Отсутствует налипание и трение образца в процессе вспенивания о поверхности стержней, а также значительное искажение температурного поля вокруг образца, так как неподвижный стержень, и нижняя часть составного подвижного стержня вьшолнены из полимерного материала, обладающего низкими фрикционными свойствами и низким коэффрщиентом теплопроводности, например фторопласта. Элементы системы измерения и регистргщии размера образца характеризуются малой инерционностью и минимальным сопротивлением изменению размеров образца, поскольку преобразователь перемещения выполнен в виде электромагнитной катушки, а металлическая верхняя часть составного стержня, являющаяся элементом электрома:гнитного датчика перемещения, установлена в полости катушки с зазором. С помощью предлагаемого прибора можно изучать кинетику вспенивания способных к вспениванию твердых термопластов, таких, как полистирол, сополимеры стирола, ударопрочный полистирол, полиолефины и др.

сэ

V

фиг,1

fput,2

1. ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ ОБРАЗЦА ПРИ ТЕМПЕРАТУРНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ, включающий неподвижный стержень для установки образца, соосно ему р положенный датчик перемещений в виде подвижного подпружиненного стержня, преобразователь перемещений датчика со средством их регистрации, о т л и ч а Д щ .и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения размеров образца при определении кинетики вспенивания, нижняя контактирующая с образцом часть подвижного стержня выполнена из полимерного материала, а верхняя - из металла, причем последняя установлена в полости преобразователя перемещений датчика, выполненного в виде электромагнитной катушки. 2. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что на торцах подвижяого и неподвижного стержней выполнены конические углубления для установсл ки образца.