Устройство для исследования твердофазной полимеризации Советский патент 1988 года по МПК G01N25/02 

Устройство относится к изучению физико-химических превращений веществ под действием механических сил, в частности к проведению процессов по- лимериэации и изучению фазовых переходов при механических воздействиях на вещество, преимущественно к определению параметров твердофазной полимеризации в условиях деформации сдвига и высоких давлений.

Целью изобретения является повышение достоверности и производительности измерений.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - расположение датчика теплового потока на наковальне.

Устройство для исследования твердофазной полимеризации при механических воздействиях на вещество содержит неподвижную наковальню 1 и подвижную наковальню 2, установленную на опоре 3 качания и кинематически связанную с приводами поворота 4 и осевого на- гружения 5. Между наковальнями 1 и 2 помещено исследуемое вещество 6, а, в наковальнях 1 и 2 установлен датчик 7 теплового потока, выполненный в виде термоэлектрических измерительных .батарей, закрепленных на поверхностях наковален 1 и 2, непосредственно примыкающих к их рабочим поверхностям с веществом. Устройство включает также датчик 8 углового перемещения нако- нальни 2 и датчик 9 скорости ее пово- ворота,датчик 10 усилия поворота и датчик 11 нагружения, задатчик 12 вводимой в вещество мощности деформации, механизм 13 поворота, измеритель ный усилитель 14, дифференциальный усилитель 15, блок 16 умножения, делитель 17, регулятор 18 привода поворота, блок 19 регистрации, блок 20 термостатирования и регулятор 21 усиЛИЯ нагружения. Датчик 7 теплового потока подключен на неинвертирующий вход измерительного усилителя 14. Выходы блока 16 умножения и задатчика 12 мощности включены на разные входы дифференциального усилителя 15, выход которого связан с входом регулятора 18 привода 4 поворота. Датчики скорости поворота 9 и усилия поворота 10 включены на входы блока 16 умножения

выход которого связан также через делитель 17 с инвертирующим входом иэг-1ерите.пьного усилителя 14, выход которого с;.вязан с блоком 19 регистра

5

0 5 0 5 о 5 Q

5

ции. к блоку 19 регистрации подключены выходы датчиков усилия нагружения 11 и углового перемещения 8, Датчик 7 теплового потока вьшолнен в виде двух соединенных последовательно одинаковых секций термобатарей, каждая из которых связана с соответствующей наковальней и расположена на поверхности углубления, выполненного со стороны ее рабочей поверхности. Со стороны опорных поверхностей наковален 1 и 2 установлены теплоизоляционные подкладки 22, выполненные, например, из слюды, привод 4 поворота выполнен электрическим, а привод 5 осевого нагружения - гидравлическим.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемое вещество 6 помещают между наковальнями 1 и 2, с помощью регулятора 21 осевого нагружения и блока 20- термостатирования устанавливают соответственно рабочие значения величины осевого усилия и температуры процесса полимеризации. Включают привод 5 осевого нагружения наковален 1 и 2, производящий через опору 3 качения сжатие вещества 6, При достижении наковальнями 1 и 2 заданной температуры включают в работу привод 4 поворота, который, передавая с помощью механизма 13 поворота через теплоизоляционные подкладки 22 крутящий момент на наковальню 2, осуществляют ее непрерывное угловое перемещение. Поскольку наковальня 1 благодаря больщой опорной поверхности, наличия теплоизоляционных подкладок 22 неподвижна, то происходит сдвиговая деформация вещества 6. I

Параметры углового перемещения и

усилия нагружения измеряют соответственно датчиками 8 и 11 и передают в блок 19 регистрации параметров.Сигнал, пропорциональный вводимой в вещество 6 механической мощности, величину которой устанавливают с помощью ее задатчика 12, определяется блоком 16 умножения по сигналам датчика 9 скорости поворота и датчика 10 усилия поворота и поступает на выход этого блока. Датчик 7 теплового потока от вещества подает на неинвертирующий вход измерительного усилителя 14 сигнал, пропорциональный общей тепловой мощности, выделяющейся в веществе в результате химического превращения и механической мощности, расходуемой в

- 1402884

веществе на сдвиговую деформацию.Сигнал с выхода блока 16 умножения поступает через делитель 17 на инвертирующий вход измерительного усилителя 14 и на вход дифференциального усилителя 15, на другой вход которого подают постоянный в одном эксперименте сигнал с задатчика 12 мощности.

известной мощностью, помещенного ме ду наковальнями 1 и 2.

Определение начальных и граничны параметров производят следующим образом: отключают от дифференциально усилителя 15 задатчик 12 мощности, регулятору 21 усилия подключают про

граммное устройство (не показано), Сигнал с выхода дифференциального уси- осуществляющее линейный закон изме- лителя 15, пропорциональный разности входных сигналов, поступая в регулятор 18 привода 4 поворота, обеспечивает с его помощью постоянство величины вводимой механической мощности. 15

нения осевого усилия сжатия наковале 1 и 2, включают в работу устройство производят сканирование регулятора усилия по программе, что позволяет установить граничные параметры нагру жения и суммарного теплового потока при заданной температуре блока 20 термостатирования, значения которых при исследовании заводятся в виде на

Сигнал с измерительного усилителя 14, пропорциональный тепловой мощности, вьщеляющейся в веществе в результате химического превращения, подают в

нения осевого усилия сжатия наковале 1 и 2, включают в работу устройство производят сканирование регулятора 2 усилия по программе, что позволяет установить граничные параметры нагру жения и суммарного теплового потока при заданной температуре блока 20 термостатирования, значения которых при исследовании заводятся в виде на

блок 19 регистрации параметров процес о пряжений соответственно в регулятор

са. Дополнительная запись блоком 19 регистрации сигналов, поступаюш их на входы измерительного усилителя 14 (не показана), является контрольной и служит для оценки достоверности и 25 точности работы устройства. Для обеспечения достоверной записи блоком 19 регистрации процесса твердофазной полимеризации, протекающего с существенно боЛЬЩИМИ скоростями, чем жид- gg

когазофазный процесс, необходимо, чтобы делитель и датчик теплового потока имели одинаковые величины постоянных времени.

21 осевого усилия и задатчик 12 мощности.

Формула изобретения

1. Устройство для исследования твердофазной полимеризации при механических воздействиях на вещество, содержащее наковальни, привод осевого нагружения наковален с датчиком нагружения и регулятором усилия, привод поворота одной из наковален с датчиками ее углового перемещения усилия поворота и регулятором привод

При температурах термостатирования, поворота, блок термостатирования и значительно отличающихся от темпера- . блок регистрации, связанный с датчи- туры окружающей среды, возможна дополнительная установка идентичных по конструкции наковален с термобатареями, включенными навстречу термобатареям предлагаемого устройства. Эти наковальни должны находиться в тех же температурных условиях, что позволяет скомпенсировать сигнал от паразитных тепловых потоков. Такое включение широко применяется в технике, например в микрокалориметрии. Настройку делителя 17 ycTpofiCTBa осуществляют по веществу, недающему теплового эффекта реакции, например полимеру. При этом настройкой коэффициента передачи делителя устанавливают сигнал с измерительного усилителя 14, равным нулю.

Калибровку датчика 7 теплового потока, задатчика 12 мощности и измерительного усилителя 14 производят с помощью нагревательного элемента с

ком углового перемещения и нагружения отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности и про40 изводительности измерений, оно снабжено датчиком теплового потока, выполненным в виде термоэлектрической батареи, задатчиком вводимой в вещество мощности деформации, датчиком

45 скорости поворота, блоком умножения, делителем, измерительным и дифференциальным усилителями, при этом датчик теплового потока закреплен на поверхностях наковален, примыкающих к их

gQ рабочим поверхностям и подключен на неинвертирующий вход измерительного усилителя, выход которого связан с блоком регистрации, датчики скорости и усилия поворота включены на входы блока умножения, выход которого связа с одним из входов дифференциального усилителя, к другому входу которого подключен задатчик вводимой в исследуемое вещество мощности, а выход диф

55

известной мощностью, помещенного между наковальнями 1 и 2.

Определение начальных и граничных параметров производят следующим образом: отключают от дифференциального усилителя 15 задатчик 12 мощности, к регулятору 21 усилия подключают программное устройство (не показано), осуществляющее линейный закон изме-

нения осевого усилия сжатия наковален 1 и 2, включают в работу устройство и производят сканирование регулятора 21 усилия по программе, что позволяет установить граничные параметры нагру- жения и суммарного теплового потока при заданной температуре блока 20 термостатирования, значения которых при исследовании заводятся в виде напряжений соответственно в регулятор

21 осевого усилия и задатчик 12 мощности.

Формула изобретения

1. Устройство для исследования твердофазной полимеризации при механических воздействиях на вещество, содержащее наковальни, привод осевого нагружения наковален с датчиком нагружения и регулятором усилия, привод поворота одной из наковален с датчиками ее углового перемещения, усилия поворота и регулятором привода

поворота, блок термостатирования и блок регистрации, связанный с датчи-

ком углового перемещения и нагружения, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности и производительности измерений, оно снабжено датчиком теплового потока, выполненным в виде термоэлектрической батареи, задатчиком вводимой в вещество мощности деформации, датчиком

скорости поворота, блоком умножения, делителем, измерительным и дифференциальным усилителями, при этом датчик теплового потока закреплен на поверхностях наковален, примыкающих к их

рабочим поверхностям и подключен на неинвертирующий вход измерительного усилителя, выход которого связан с блоком регистрации, датчики скорости и усилия поворота включены на входы блока умножения, выход которого связан с одним из входов дифференциального усилителя, к другому входу которого подключен задатчик вводимой в исследуемое вещество мощности, а выход диф

5140288

ференциального усилителя соединен с входом регулятора привода поворота, причем выход блока умножения связан также через делитель с инвертирукяцим входом измерительного усилителя.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что в теле наковальни со стороны рабочей поверхнос

лового потока расположен на поверхности этого углубления.

3. .Устройство по ПП.1 и 2, о т - личающееся тем, что датчик теплового потока выполнен в виде двух связанных с каждой из наковален и соединенных последовательно одинаковых

Изобретение относится к области изучения физико-химических превращений веществ под действием механических сил, в частности определению параметров твердофазной полимеризации в условиях деформации сдвига и высоких давлений. Цель - повышение достоверности и производительности измерений. Исследуемое вещество помещают между наковальнями и с помощью регулятора осевого нагружения и блока термостатирова- ния устанавливают соответственно рабочие значения величин осевого усилия и температуры процесса полимеризации. Привод осевого нагружения наковален производит через опору качения сжатие вещества. После достижения заданной температуры включают в работу привод поворота, который, передавая с помощью механизма поворота через теплоизоляционные подкладки крутящий момент на наковальню, осуществляет ее непрерывное угловое перемещение. Поскольку другая наковальня благодаря большой опорной поверхности и наличию теплоизоляционных подкладок неподвижна, происходит сдвиговая деформация вещества. Устройство позволяет дополнительно определять энергетические соотношения в условиях совместного воздействия давления и сдвига на вещество. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. ш (Л С

ти выполнено углубление и датчик теп- ю секций термобатарей.

//////////////// Sd ,(рцг 1

/J

фие.2