Вискозиметр Советский патент 1992 года по МПК G01N11/08 G01N11/04 

Изобретение относится к области измерительной техники и можег быть использовано для опредепе ,ия реологичвг их свойств полимеров

Известен вискозиметр содержащий термостат с экструзиончой камерой, поршень с гоузами следящий зтектроприьод, состоящий из ходового винта, электродвигателя, червячного ред/ктора и усилителя следящего электропривода импульсного датчика процессора, ачалого-цифрсво о преобразователя, 1ульга и (формации, принтера информационного табло, /с- довой винт перемещается г ткой, выполненной в теле червячного колеса редуктора приводимого в движение от электродвигателя

Известен вискозиметр, содержащий термостат с экструзионной камерой, плунжзр, следтщин л ктропоивоц cot м из шагового двигатепр г ервр - и ip°, г- ром, ходозот t интз г тчнкс NM ю npoi.oc- , аналс1 г-цис ровою югеЬрз (.аэтеля, ny/,oia ввод инфор ч34 1 и, нтроа ь.- форадацмонього тг6го, иутотоэп ток шагового двиглсля , егисгра рч Oi (1 информации о tT -jjasreini л гер°г „и ч.1-1 i глунжера, поеобр зовате . дзо.о i. к /. з -исло импу ьсов регистра хог г и я Формации о ьс к ео„г еиьг ) г жера, упраг i о .е гс .Г1- -3 тактовых i N iy,iif-c-i сеги. х,м ь1 мч ипср-ме -н, пл N1 ра, гр.1из ,1л , -,1 i t. соединен с cajsbM bi h i м i ь, ад- г- -v входом соеди, ен с пп м-чес j j я eof P CKMVJ выход: - с о зл -0-uvd лсь, v, г гс- разовзте в а,а;ооым спо к

I4JI

,

валом соединен с входным валом червячного редуктора, а обмотками - с выходом коммутатора, первый вход которого связан с зыходом регистра хранения инфо;мацми о направлении перемещения поршня, а второй вход связан с выходом преобрезовате- ля двоичного кода в число импульсов, преобразователь информационным входом связан с выходом регистра хранения инфор - мации о величине перемещения поршня, а тактовым входом - с выходом управляемого по частоте генератора тактовых импульсов, вход которого связан с выходом регистра хранения информации ; скорости перемещения плунжера, пои -- регистры своими входами присоединены к выходу процессоров.

Наиболее близок к предлагаемому вискозиметр, содержащий термостат с проточной дву хканальной зкструзионной камерой, плунжер, обеспечивающий сдвиг слоев расплава в зазоре между своей наружной поверхностью и поверхностью камеры, следящий электропривод, состоящий из шагового двигателя с червячным редуктором и ходового винта, реверсивную гидрокамеру, датчик силы, процессор, аналого-цифровой преобразователь, блок свода информации, принтер, информационное табло, коммутатор обмоток шагового двигателя, регистр хранения, информации о направлении перемещения плунжера, преобразователь дво- ичного кода в число импульсов, регистр хранения информации о величине перемещения плунжера, упрэзляемого по частоте генератора тактовых импульсов, регистр хранения информации о скорости перемещения плунжера, причем датчик силы механически связан с плунжером м ходовым винтом, а электрический выходом - со входом аналого-цифрового преобразователя, шаговый двигатель своим взлом соединен с входным валом червячьопэ редуктора, а обмотками - с выходом коммутатора, соединенного первым входом с выходом регистра хранения информации о направлении перемещения плунжера и вторым входом - с выходом преобразователя двоичного кода я число импульсов - через таймер и сумматор импульсов; преобразователь двоичного кеда а число импульсов информационным ехо- дом связан с выходом регистра .:я информации о величине перемеще ип плунжера и тактовым входом - с выходом ляемого по частоте генератора ia-огооых импульсов, вход которого соединен с выходом регистра хранения информации с zro- рости перемещения плунжера, при гтом кс: регистры своим входом присоединены к третьему выходу процессора, второ iceтий выходы которого подключены, соответственно, к принтеру и к информационному табло

Данный вискозиметр может быть использован при непрерывном измерении вязкости расплава поличапро мида на выходе из аппарата непрерывной полимеризации, При уплотнении выходящей за пределы измерительного канала части плунжера и

0 хорчуса дс хкзнальной зкструз Юпноп камеры, предотвращающего окисление или проникновение расплава поликапооамидав корпус термссга. о. при движении тунжера возникает неучтенная по величине я иреме5 --и в процессе автоматического слежения за заданной нагрузкой на плун.чео сила тре ния, что снижает достоверность измерений. Целью изооретеиия является повышение д остове-: - к. сти измерений.

0 Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащее т.рмостат с проточной двухканальной зкструзионной камерой, имеющей измерительный и обводной каналы, плунжер, следящий электропривод,

5 состоящий из шагового двигателя и червячного редуктора, реверсивную гибкую гидро- кзмеру, блок ввода информации, принтер, информационное табло, коммутатор, счет- 1 ..к импульсов, таймер, преобразователь

0 ппоично о кода ч число импульсов, управля- по частср и генератор, три регистра, зк -логс-цифоозой преобразователь и дат- сил-л закрепленный к сси червячного теф;кторз и ;; плунжеру и подсгедикеннь й

5 5 рсцом ко входу аналого-цифрового пре- оСразозателя, процессор подключен пер- о лг с;,ог.эм к гыхсду бло: г чг,з,пз .:форг-,ации первый v, вю,7ым ( Ч , - f зхсд&м, соответсчвеьно, принтера и v,n0 фоомэ1 ./,оиного габпо и ретьип выходом - кс входам регистров, выход посвсго регистре соединен с и,чформг 0г;пь..;м охо.-.ом г.о.мн/тгтооа. пыхсд второго подсоединен к информационному ходу преоб5 разователя двоичного кода в число импульсов подключенного дыходсм к гчег- иог- у входу счетчика импульсов и вторым о/.одоп к выходу управляемого пи часготэ го ераторя, вход которого соединен с вы/о0 дом третьего регистра, ьыхи , им- п ГиСоо подключен ко вхолу таймер, выход которого соединен с управляющие) зхсдом

AiJi iM /ТЗТОра, ПОДСОеДИНекНОГО .ХОДОМ КО

Е)оду шагового двигателя, ЕЕ день: нтегра5 тор и гидросопритивленме измерительны /1

канал проточной двуканальной зкстр/зион-io/ камеры соеди .ен с оиоомным

чоэиЗ гидросопро Г авлен: е, плунжер ВУПОЛiea о ьмпг- дзойиого nopi jup, а гев--рС1- ,;-.

гиб гидрокамерг рас. Сл j4 :cf a го «свной части плунжиоа и контактирует с расплавом полимеоч , JI-IXOA реверсивной ги,ц- DOKSMPOV . с- ески соедиче4 с входом ачтмик i fin j лод аналого-цифрового .Ч ro6;-a3Ja Tf я «единен со входом ин- с/ч т иного выходом ко вто- р) rjyu.j т -pa.

f ,-) , и ч. г едставлена функциональна v. v . /счозиметра. Вискозиметр со- i (г термостат 1 с экструзионной Kd -cef L i , f нжер 3 с гидрокамерой 4 в B v-oc1 .v,/ - или мембраны, соединенной .-/1 с датчика 5 силы, ходовой t-i-.i- , г и редуктор, шаговый дви- (зтел t r . г го-цифровой преобразова- теч-э ( ,., . -чегратор 10, процессор 11, fy Oi t v o информации, Принтер 13, ин- «, эрм:цлоньо, 14, коммутатор 15 об- . юток ш.лочсг :; двигателя, первый регистр 11; чрркэни информации о направлении пе- ое..1ещеш.я плунжера 3, преобразователь n,3on4t oro кода в число импульсов, вто- L м регистр 18 хочнения информации о ве- чмине перемещения плунжера 3, уп,).лй по частоте генератор 19,тре- 1 fi рептто 0 хранения информации о скорости передо1 с,мя плунжера , таймер 21, ,in-- и к 2 i ; соз, Экструзионнэч каме- |. 1М . .гме л тельный канал 23/юбвод- ои i- сое лняемые между собой . рез t дг)1 :,с ; глу гление 25.

силы ( еоим корпусом соедиt I И ,i/i .. ij С Л С / С ХОДОВЫМ БИНТОМ 6,

t-ходом елан1 ч&ск соединен с гидрокаме- 4 хеоа а электрическим выходом инснчер г яь зл-го-цифоовой преобра- t vnjrefl, 9 ее п чО оь интегратора 10. Шаговый т и-&тель В . валом соединен с червячным редуктором 7, а обмотками - с зыходом коммутйтср; 15, вход которого свя- заи с вихсдом регистра 16 хране-ir У ифорнау. -1 о направлении г-зосче ений ; iyn сора 3. Второй вход ком- r-iyraropt 15 через таймер 21 и счетчик 22 мпулисов свяпан п выходом преобразова-и. ч 1 кода в число импульсов, Пр эо5ро ;оватол - 11 информационным входов срчзан с о дом второго регистра 18 храь м й иг фоом&и-ии о величине переме- | с nfiynxpfjo j а тактовым входом - с Г-ЫАС эм уг.рати мого по частоте генератора 19, вход, о-opera соединен с выходом третьего регистра 20 хранения информации о скорости перемещения плунжера 3.

Регистры 16, 18, 20 своим входом подсоединены к первому выходу процессора 11, подключенного первым входом к выходу блока 12 ввода информации, вторым входом

-к выходу интегратора 10, вторым выходом

- ко входу принтера 13 и третьим выходом - входу информационного табло 14.

Вискозиметр работает следующим об- .

Расплав поликапроаммдэ, сдно из отверстий фильеры литьекого насосв попадает в термостатируемую экструз ои ную камеру 1, стабилизируется пс том -г ра- туре, заполняет измерительный кэьз 23 с

плунжером 3 и направляется через обходной канал 24 в литьевую ван «у на охлаждение.

Через блок 12 вводят в ПГМРГ сора 1 i величину заданной сгоро.и г-у,жера 3, как в одну так и в другу .о сторону его движение, .причем скорости логу- Ьыть разными по ве1ичине. Запускается следящая система с шаговым двигателем 8 вой винт 6 двигает вниз плунжер 3, который

вытесняет из зкструзионной камеры 2 рас- плаз через гидросспротивление 5. Возникающее при давлении плунжера 3 на расплав усилие передается «ерез гидрокамеру 4 на тензопоеобрззователь - датчик 5

силы, воздейс вует на мембрану тензопре- образоватолр, вызывая ее поогиб и изменение сопротивления тензорезисторов, соединенных в мостовую схему, а также пропорциональный усилию электрический

сигнал.

Так как геометрические размеры измерительного канала 23 зкстоузионной камеры 2 и гидоосопротивпения 25,- выполненного, например, в виде сквозной

щели постоянной площади поперечного сечения и длины, неизменны, то CHI нал U на выходе датчика 5 силы пропорционален напряжению Р сдвига слоев расплава, в установившемся режиме, т.е.

40

U АР А-Ј,

где А - чувствительность системы измерения, мВ Н/см7,

F - сила сдвига, Н;

fy

S - площадь трения, см .

Зависимость между напряжением сдвига и сигналом тензопреобразователя датчика 5 силы может быть выражена в виде

(U+°dl

где 8 - постоянная времени системы ме- рения.

Отсюда площадь, опись1 г р1 -ой измерения сигнала U во cpeN циональна вязкости t рзспг

выхода датчика 5 силь с -v - паетнавходаналого-цифров ч ,пе г- вателя 9, затем суммиоует - гее. -

интегратором 10 и подается на второй вход процессора 11, который сравнивает оелмчи- ну заданной скорости сдвига и фактической, рассчитывает регулировочныэ nanf N етры и засылает рассчитанную информацию в регистры 16, 18 и 20. Информация о направлении перемещения плунжера с выхода первого регистра 16 поступает на первый вход коммутатора 15, по сигналу с выхода которого осуществляется изменение направления вращения шагового двигателя 8,

На второй вход коммутатора 15с преобразователя 17 дыщчного кода через счетчик 22 и таймер 21 поступав, сигнал в зиде импульсов, причем количество импульсов Е пачке задается двоичным числом, записзк- ным во втором регистре 18 хранения информации о величине перемещения плунжера о. В результате чего вал шагового двигателя 8 повернется на число шагов, соответствующее числу импульсов в пачке. Скорость вращения вала шагового двигателя 8 определяется частотой следования импульсов внутри пачки, которая устанавливается управляемым по частоте генератором 19 о соответствии с величиной двоичного числа, записанного в третьем регистре 20 храпения информации о скорости перемещения плунжера 3.

При прохождении заданно;о количества шагов шагового двигателя ft, r.e, количестваподанных .мпул сов. характеризующих ход плунжарэ 3, счетчик 22 выдает сигнал на таймер 21 который отключает шагозый двигзтел-j -З,изменяет направление его вращения, выдерживает заданное время. Ходовой винт 3 перемещает плунжер 3 вверх. Расплав всэсьшаегся через гидросопротивление 25, тс-к в гидрокамере 4 от высокой температуру возникло давление, сигнал от которого сбалансирован в измерительной мостовой схеме до нуля, то происходит расширение гидрокамеры А и снижение давления. Сигнал-отрицателен по знаку и суммируется в интеграторе 10 в виде площади, пропорциональной динамической вязкости.

При установившейся скорости наступает с учетом постоянной времени измерительной ч. системысостояние, характеризующееся и постоянной величиной усилил сдвига. Таким образом, через процессор 11 по программе задается, устанавливается, обеспечивается с коэффициентами пропорциональности и выдается на цифровое табло 14 и принтер 13 показания динамической вязкости, скорости сдвиги, усилия сдвига слоев расплава полимера, ход плунжера 3, что позволяет повысить достоверность измерения реологических

свойств расплава полякагфоаммда в процессе его полимеризации и поликонденсации. Перед каждым последующим измерением оператор осуществляет еруч- ную обнуление интегратора 10 и счетчика импульсов 22.

Использование изобретения позволяет повысить достоверность измерений.

0 Ф о р м у л а и о б р е т е к и я

Вискозиметр, содержащий термостат с проточной деухкзиальной зкструзионной камерой, имеющей измерительный и обеод5 ной каналы, плунжер, следящий электропривод, состоящий из шагового двигателя и червячного редуктора с ходовым бинтом, реверсивную гибкую гидрокамеру, блок ввода информации, принтер, информационное та0 ло, коммутатор, счетчик импульсов, таймер, преобразователь двоичного кода в число импупьсов, управляемый по частоте генератор, три регистра, аналого-цифровой преобразователь, датчик силы, прикрепленный к

5 оси червячного редуктора и к плунжеру и подсоединенный выходом к входу аналого- цифрового преобразователя, процессор подключен первым входом к выходу блока ввода информации, первым и вторым выхоJ дзми к входам соответственно принтера и информационного табло «третьим выходом - к вхол.зм регистров, выход первого регистра соединен с информационным входом чоммугэторз, выход пторогс регистра под5 соединен к информационному аходу преобразователя двсичного кода в число .пульсов, подключенного выходом к чет- hOfv.y входу ечегчикэ импульсое и вторым зходом к выходу управляемого по частоте

j генератора, вход которого соединен с выходом третьего регистра, зыход импульсов подключен к входу таймера, зыход которого соединен с у ч равняющим входов коммутатора, подсоединенное выходом к

j входу шагового двигателя, : , п и ч а ю щ и- й с я том, что, с целью повышения достоверности измерения, в него введены интегратор и гидросопротивление, измерительный канал проточной двухканальчой экструз:-0 онной камеры соединен с. обводным каналом через гидоосопротивление, плунжер выполнен в виде двойного поршня, ревер- СПЕНЭП гибкая гидрокамера расположена в головной части плунжера и контактиь-уется

li с расплавом полимера, выход реверсивной гидрокамеры механически соединен с входом датчика силы, яыход зна ого-цифрово- .о реог ;ззозате/т - с входом интегратор.., юд;;п;йченкого выходом к. гпорому входу про;, .. ора,

/ Я J 4

1Г 14

Л

/У