Устройство для испытания листовых материалов на прочность Советский патент 1986 года по МПК G01N17/00 

Изобретение относится к контрольно-иэмерительной технике и может найти применение в химической промышленности для оценки качества полимерных материалов.

Цель изобретения - расширение фунциональных возможностей путем обеспечения испытаний полимерных материало на прочность под действием агрессивной среды.

На фиг. 1 приведена схема устройсва; на фиг. 2 - блок-схема регистратора; на фиг. 3 - диаграммы (АБВГ), поясняющие принцип работы устройства i Устройство содержит испытательную камеру I, в которой вьтолнены сооб- ;1цаю1циеся между собой рабочая полость

2и заливочная полость 3, заполняе- мые при испытании агрессивной средой 4. Камера содержит диэлектричес- кую крьппку 5, а образец 6 закрепляется в поперечном направлении между .камерой 1 и ее крышкой 5 с помощью .болтов 7 по периметру. Нагружатель :Выполнен в виде установленного вдол |Оси камеры подпружиненного диэлект- |рического стержня 8, взаимодействующего посредством выступа 9 с выступом 10 в отверстии диэлектрической крьшки 5, груза, выполненного в виде охватьтающего стержня 8 металлического стакана 11, диэлектрической втулки 12, установленной на внутренней поверхности стакана 11 у его кромки,

и шарнирно закрепленных на стержне 8 фиксирующих стакан 11 планок 13, :взаимодействующих с втулкой 12. Фиксатор стрелы прогиба вьтолнен в виде закрепленного на крьппке 5 с помощью винта 14 и охватьшающего стакан П электрода 15 и коаксиально установленного в полости стакана 11 электрода в виде второго стакана 16, охватьшающего стержень 8 и закрепленного на крьшпсе 5 винтами 17, Дно второго стакана 16 взаимодействует с пружиной 18 стержня 8, а в стенках стакана I6 выполнены прорези для размещения фиксирующих планок 13. На диэлектрической крышке 5 камеры 1 установлен штатив 19 с зажимом 20. . в котором закреплена бюретка 21. Носик бюретки 21 через отверстие 22 в крьшже 5 введен в заливочную полость

3камеры 1.

Связанный с фиксатором стрелы про- гиба регистратор вьтолнен в виде LC- генератора 23, электрически связанно го с электродом 15 и стаканом 16,

умножителя 24, резонатора 25, индикатора 26 тока, источника 27 опорного напряжения, компаратора 28, электронных часов 29 и блока 30 управления. Соединительные провода (не показаны) от винтов 14 и 17 подсоединены к входам LC-генератора 23, выход которого подсоединен к первому входу згмножителя 24, источник 27 опорного напряжения подключен к первому входу компаратора 28 и через индикатор 26 тока - к вторым входам умножителя 24 и компаратора 28, выход которого подсоединен к первому входу электронных часов 29, к второму входу которых подключен первый выход блока 30 управления, второй выход которого подсоединен к третьему входу LC-геиератора 23, а в.ыход умножителя 24 подключен к резонатору 25.

Устройство работает следующим образом.

На камеру I поверх рабочей полости 2 устанавливается образец 6, на который помещают диэлектрическую крьшгку 5, закрепляя его относительно камеры 1 при помощи болтов 7, затем на крышке 5 в полости цилиндрического электрода 1.5 закрепляют груз в виде стакана II. Из бюретки 21 через отверстие 22 наполняют заливочную полость 3, а следовательно, и рабочую полость 2 камеры 1, агрессивной средой 4. После этого, нажатием на стержень 8, вводят в зацепление выступ 10 с выступом 9, при этом фиксирующие планки 13 опускаются вместе с основанием стержня 8 и освобождают стакан 11, который опускается вниз до соприкосновения с образцом 6.С блока 30 управления подается команда на запуск LC-генератора 23 и на его выходе появляется синусоидальный сигнал (фиг.ЗБ), частота которого зависит от величины электрической емкости С между электродом 15 и стаканом 16. Этот сигнал поступает на вход умножителя 24 час.тоты и на его выходе появляется сигнал увеличенной в п раз частоты (фиг. ЗВ). С выхода умножителя 24 сигнал поступает на резонатор 25, который представляет со бой, например, регулируемый колебательный контур. Настраивают резонатор 25 на частоту колебаний LC-генератора 23, при равенстве частот ток потребления умножителя 24, поступающий от источника 27 опорного напряжения через индикатор 26 тока, минимальный (фиг. ЗГ). Затем с блока 30 управления подается команда на запус электронных часов 29.

По мере воздействия на образец 6 агрессивной среды 4 и под тяжестью груза образец 6 деформируется (прогибается) , что приводит к перемещению стакана 11 вниз. Электрическая емкость между электродом 15 и металлическим стаканом 16 изменится, так как металлический стакан 11 экранирует площадь перекрытия между электродом 15 и стаканом 16, а следователно, любое перемещение стакана 11 вверх или вниз ведет к изменению электрической емкости между ними, что приводит к изменению частоты на выходе LC-генератора 23. На фиг.ЗА и ЗБ показан характер зависимости частоты LC-генератора 23 от абсолютного значения емкости, из чего видно

что любое увеличение или уменьшение емкости Cj( приводит к изменению частоты геиерации LC-генератора 23. При этом возрастает ток потребления умножителя 24, что приводит к возрастанию напряжения на входе компаратора 28 (чем больше ток, проходящий через индикатор 26 тока, тем больше падение на нем напряжения, следовательно, тем больший сигнал подается на вход компаратора 28). По мере отклонения частоты LC-генератора 23 от начального значения увеличивается ток, протекающий через индикатор 26 тока (фиг. ЗГ). В случае, если величина тока достигнет значений, эквивалентных порогу сра- батьюания компаратора 28, он изменит свое состояние, что приведет к остановке электронных часов 29. Время, зафиксированное при этом на цифровом табло электронных часов 29, соответс вует времени t перемещения стакана 11 на фиксированную величину, характеризующую стрелу прогиба образца 6- в агрессивной среде. Изменяя величин порога срабатьшания компаратора 28, можно регулировать величину фиксированного перемещения стакана 11.

После этого LC-генератор 23 от- ключается, крышка 5 снимается, стакан 11 занимает исходное положение, образец 6 удаляется из устройства, и агрессивная среда 4 из полостей 2 и 3 сливается. Устройство вновь готово к работе. Аналогично описанному устанавливается второй образец такого же полимерного материала, но

полости 2 и 3 на этот раз заполняются дистиллированной водой. Определяют время tag перемещения груза в виде стакана 11 на ту же самую фиксированную величину, характеризующую стрелу прогиба. После приведения устройства в исходное состояние определяют время tg , за которое третий образец того же полимерного материала продеформируется иа ту же фиксированную величину под действием того же самого груза, но в этом случае образец не контактирует с жидкими средами (полости 2 и 3 не заливаются жидкостью, а заполнены воздухом) .

Способность материала противостоять воздействию механической нагрузки и химически агрессивных сред

оценивают по коэффициентам Л, и J,

которые вычисляют по следующим зависимостям

tie. t,

т - т

4 - , J.2

top

-ср -ер

Кроме этого, для каждого полимер- ного материала по отношению к конкретной агрессивной среде определяют коэффициенты J( и Jj при нормальных условиях и те же коэффициенты J , Jg при повышенных и пониженных температурах (индекс заменяется в каждом конкретном случае абсолютным значением температуры). В эТом случае предлагаемое устройство устанавливается в

термостат (ввиду малости размеров устройство без регистратора входит в камеру термостата). Таким образом, образцы испытуемого полимерного материала подвергаются трем воздействиям: механическому, химическому и температурному. Формула изобретения 1. Устройство для испытания листовых материалов на прочность, содержащее испытательную камеру для закрепления в ней в поперечном направлении испытуемого образца по его периметру, крьшпсу камеры, установленные в ней нагружатель и фиксатор стрелы прогиба образца и связанный с фиксатором регистратор, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных в6змо51шостей устройства путем обеспечения испытаний полимерных материалов под действием агрессивной среда1, крьшка камеры вьтолнена из диэлектрического материала, нагружатель выполнен в виде установленного вдоль оси камеры подпружиненного диэлектрического стержня,грузав виде охватывающего стержень металлического стакана, наруж ная поверхность которого предназначена для взаимодействия с образцом,диэлект- j ричексой втулки, установленной на внутренней поверхности стакана у его кромки, и шарнирно закрепленных на стержне фиксирующих стаканпланок ,взаимодейст- вующих с диэлектрической втулкой, а ю фиксатор стрелы прогиба выполнен в виде установленного на крышке и охватывающего стакан полого цилиндрического электрода и коаксиально размещенного в полости стакана электрода в видевто- is рого стакана, охватьшающего стержень и закрепленного на крьппке, дно второго стакана взаимодействует с пружиной, а в его стенках выполнены .прорези для размещения фиксирующих планок.

2. Устройство по п. ),отличаю щ е е с я тем, что регистратор выполнен в виде LC-генератора, умножителя, резонатора, индикатора тока, источника опорного напряжения, компаратора, электронных часов и блока управления, выход LC-генератора подсоединен к первому входу умножителя, источник опорного напряжения подключен к первому входу компаратора и через индикатор тока к вторым входам умножителя и компаратора, выход которого подсоединен к первому входу электронных часов , к второму входу которых подключен первый выход блока управления, второй выход которого подсоединен к третьему входу LC-генератора, а выход умножителя подсоединен к резонатору.

Устройство предназначено для оценки качества полимерных материалов и содержит камеру с заливочной . л рабочей полостями и крьппку, выпол- ненные из диэлектрического материа- ла, средство крепления образца в по- леречном направлении по его перимет-j ру между камерой и крьшпсой, установленный на крьшпсе нагружатель, вьтол- ненный в виде диэлектрического стержня, озсватьшающего стержень груза в виде металлического стакана с диэлектрической втулкой, и установленных на стержне фиксирующих планок, взаимодействующих с втулкой. Фиксатор стрелы прогиба образца вьшолнен в виде установленного на крьппке и охватывающего груз полого цилиндрического электрода и размещенного в полости груза электрода в виде второго стакана. Кроме того, устройство содержит регистратор момента достижения заданной стрелы прогиба. При испытании под действием груза образец прогибается, груз перемещается вслед за образцом и изменяет величину диэлектрической проницаемости между электродами, фиксируемую регистратором. По достижении заданной величины стрелы прогиба образца устройство отключается, испытания проводят в жидкой агрессивной среде; в дистиллированной воде и на воздухе. . Полученные данные сравнивают и по ним судят о влиянии среды на полимерные материалы, что расширяет функциональные возможности устройства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. 0 д X} х

/

Фиг.1

i

Составитель Э.Карпиловская Редактор Н.Рогулич Техред В.КадарКорректор С.Шекмар

Заказ 1704/45 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ШШ Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Фт.З