Крутильный маятник Советский патент 1986 года по МПК G01N11/16 

112

Изобретение относится к крутильным маятникам и предназначено для определения реологических свойств полимеров.

Целью изобретения является повы- шение точности измерений и обеспечение удобства многократного использования за счет устранения влияния несоосности при креплении образца.

На чертеже приведена конструкция крутильного маятника,включающая устройство крепления образца.

Устройство крепления образп.а крутильного маятника состоит из верхнего 1 и нилшего 2 цилиндров, между которыми расположен исследуемый полимер 3, торсиона 4, винта 5 которым крепится верхний цилиндр на тор- сионе, стойки 6 станины и оснований

7 станины, штанги 8 обращенного торсионного маятника, зеркальца 9 для отсчета амплитуды крутильных колебаний, при этом маятник содержит инерционные массы 10, приспособление противовеса 11.

Полимерный образец имеет форму плоского кольца высотой 0,01-1 мм, .диаметром .10-15 мм и шириной 0,5- 1,5 мм.

Устройство помещают в печь I2 или криостат в зависимости от )зыполняемых исследований. В зазор между цилиндрами 1 и 2 вводят полимер и собирают упругий элемент,Сборка устройства крепления образцу крутильного маятника осутце.ствляется одеванием на торсион 4 цилиндра 1 штанги 8, приложения к торсиону 4 расчетного усилия растяжения, укрепления цилиндра 1 винтом 5 на торсионе 4.

Расчетное усилие растяжения, равное усилию сжатия образца во время испытания, прикладывается через приспособление противовеса путем установки дополнительного груза. Затем одевается печь 12 и с уравновешивающего приспособления снимают растягивающий груз,торсион сжимается и через верхний цилиндр 1 образец прижимается к тдалиндру 2,

Устройство крепления образца крутильного маятника работает следующим образом.

Возбуждают крутильные колебания

2С

2)

30

Поверхностям цилиндров 1 и 2, соприкасающимся с полимером, придают желаемую ,шероховатость, пористость, наносят электролитические или другие покрытия в соответствии с целью ис- следования.

Поскольку при малых угловых откло нениях- торсиона от вертикали кромка 1(илиндра. 1 смещается почти парал- лельно торцовой поверхности цилиндра 2, особо тщательная центровка не требуется, особенно если контак- .тирующие .через полимер поверхности цилиндров и 2 сделаны сферическими с радиусом в половину длины тор- сиона. .

Чтобы при йагреве зазор между цил.индрами измерительной ячейки не менялся, торсион 4 и стойка 6 изготавливаются из материалов с одинаковым коэффициентом теплового расширения.

Если в начале- исследования поли- мерная масса жидкотекуча, то ее вводят в -капиллярный зазор между цилиндрами ячейки. Если исследуют клеевые слои, то цилиндры ячейки- склеивают отдельно и затем в склеенном состоянии закрепляют на торсионе и стойке. Если исследуют твердые полимерные пленки, то вырезан- ньй кольцевой образец зажимают между цилиндрами, причем усилие прижатия создается пружиной в нижней части- торсиона и может быть отмерено подбором уравновещивающего груза

35

40

-«5

штанги 8, вследствие чего через верх-. 55 на обращенном маятнике. Если иссленюю часть торсиона 4 на цилиндр 1 действует крутящий момент, который создает в исследуемом полимере

периодические, сдвиговые напряжения и деформации. Внутреннее трение полимера, т,е. диссипация в нем механической энергии, вызьтает затухание . колебаний штанги 8. На зеркальце 9 от источника света попадает луч, который, отражаясь, дает на мерной линейке световой штрих (зайчик). При затухании колебаний амплитуда зайчика уменьшается.Внутренее трение упругого элемента рассчитывают по формуле:

Q(M((AjAu),

С

)

0

где А - начальная амплитуда колебаний штанги;

А - амплитуда п -го колебания. , Конструкция упругого элемента и пользование им. :

Поверхностям цилиндров 1 и 2, соприкасающимся с полимером, придают желаемую ,шероховатость, пористость, наносят электролитические или другие покрытия в соответствии с целью ис- следования.

Поскольку при малых угловых откло нениях- торсиона от вертикали кромка 1(илиндра. 1 смещается почти парал- лельно торцовой поверхности цилиндра 2, особо тщательная центровка не требуется, особенно если контак- .тирующие .через полимер поверхности цилиндров и 2 сделаны сферическими с радиусом в половину длины тор- сиона. .

Чтобы при йагреве зазор между цил.индрами измерительной ячейки не менялся, торсион 4 и стойка 6 изготавливаются из материалов с одина ковым коэффициентом теплового расширения.

Если в начале- исследования поли- t мерная масса жидкотекуча, то ее вводят в -капиллярный зазор между цилиндрами ячейки. Если исследуют клеевые слои, то цилиндры ячейки- склеивают отдельно и затем в склеенном состоянии закрепляют на торсионе и стойке. Если исследуют твердые полимерные пленки, то вырезан- ньй кольцевой образец зажимают между цилиндрами, причем усилие прижатия создается пружиной в нижней части- торсиона и может быть отмерено подбором уравновещивающего груза

5

0

«5

дуют исходный порошкообразный полимер, то из него предварительно дела-/ ют к:ольцевые образцы в специальной

31242760

пресс-форме. Если исследуют растворы полимеров, например лаков и кра-- сок, то один из цилиндров выполняют из пористого материала.

Ф ст ле

Соединенные полимером цилиндры ячейки могут быть вынуты из устрой- - ства крепления крутильного маятника, отдельно подвергнуты длительной термообработке или другим воздействиям, а затем снова помещены на свое место

для продолжения исследований.

I .

По окончании исследований цилиндры ячейки, соединенные полимером, вынимают из устройства крепления

крутильного маятника, механически разделяют, удаляют полимерное вещество, проводят -чистку загрязненной поверхности, т,е, все детали, уст: ройства используют неоднократ - но.

Редактор А.Шандор

X / / /с

Составитель В.Крутин

Техред О.Гортвай Корректор А.Обручар,

Формула изобретения ККрутильньш маятник, включающий станину, торсион с устройством крепления образца, выполненным в виде

статора и ротора, причем ротор укреплен на торсионе, а статор - на станине, отличающийся .тем, что, с целью повышения точности измерений и обеспечения возможности многократного использования за счет устранения влияния несоосности при креплении образца,в нем торцовые поверхности статора и ротора, KOHTafcтирующие с образцом, выполнены в виде частей концентрических сфер с общим центром, совпадающим с точкой крепления торсиона,

2. Маятник по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью обеспечения возможности испытания жидких образцов, статор и ротор выполнены из пористого материала.

Заказ 3691/38 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Изобретение предназначено для определения реологических свойств полимеров, что позволяет повысить точность измерений и обеспечить удобство многократного использования за счет устранения влияния несоосности при креплении образдА. Оно содержит станину, торсион с устройст;вом крепления образца, выполненным в виде статора и ротора, ротор укреплен на торсионе, а статор - на станине, причем торцовые поверхности статора и ротора, контактирующие с образдом, выполнены в виде частей концентрических сфер с общим центром, совпадающим с точкой крепления торсиона, а для обеспечения возможности испытания жидких образцов статор и ротор выполнены из пористого материала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. ш (О ее 4 ю