Прибор для определения реологических свойств полимерных материалов Советский патент 1980 года по МПК G01N11/14 

1

Изобретение относится к устройствам для исследования реологических свойств текучих сред с помощью вращающихся тел и может быть использовано, например, для исследования пластичности и скорости отверждения расплавов полимеров в химической промыщленности.

Известны устройства для определения технологических свойств полимерных материалов, содержащие обогреваемую прессформу плунжерного типа, щтырь, приводимый во вращение с помощью привода и связанный с силоизмерительным устройством, и пуансон, свйзанный с устройством для создания давления на испытываемый материал, выполненным, например, в виде гидравлического пресса, и образующие испытательный узел 1.

Пресс-фор.ма известного устройства выполнена разъемной и состоит из двух частей, соединенных с помощью штифтов по плоскости разъема. Все детали разъемной пресс-формы, входящей в испытательный узел, термообработаны, выполнены очень точно и требуют, в силу своего назначения, зеркальных поверхностей.

Недостатки устройства заключаются в том, что после каждого проведения испытания материала, пресс-форма извлекается из прибора, разделяется на две половины по плоскости разъема, и ее рабочие поверхноJ сти подвергаются чистке специальным инструментом с целью удаления остатков предыдущей дозы испытываемого материала. Затем пресс-форма монтируется, и цикл исследования повторяется вновь. Вследствие необходимости разборки пресс-формы после

10 каждого проведения испытания материала время исследования увеличивается. Кроме того, вследствие частых механических воздействий на рабочие поверхности пресс-формы, они быстро изнащиваются, что приводит к необходимости замены пресс-формы, а тем

15 самым к повышению эксплуатационных затрат.

Известно также устройство для определения пластичности и скорости отверждения пластических масс, выполненное по типу ротационного вискозиметра, содержащее испытательный узел с образующими рабочую камеру матрицей, полым пуансоном, в полость которого помещен направляющий стержень, и измерительным ротором 2. Недостатком этого устройства является .необходимость извлечения пресс-формы из прибора после проведения испытаний, освобождения ротора, извлечения и чистки рабочих поверхностей обоймы и ротора и последующей сборки испытательного узла ддя проведения новых испытаний. Пресс-форма при испытаниях нагревается до высокой температуры (порядка 400°С), что вызывает или необходимость вь ждать длительное время, пока она остынет, или необходимость работать с горячей пресс-формой, оберегаясь от ожогов. Это создает неудобства в работе и увеличивает время исследований. Целью изобретения является уменьшение времени исследований за счет механизации очистки рабочих поверхностей камеры и ротора от испытываемого материала. Цель достигается тем, что в приборе для определения реологических свойств полимерных материалов, выполненном по типу ротационного вискозиметра и содержащем испытательный узел с образующими рабочую камеру матрицей, измерительным ротором и полым пуансоном, в полость которого помещен направляющий стержень измерительного ротора, измерительный ротор выполнен с возможностью вхождения в полость пуансона, а днище матрицы вынолнено подвижным и кинематически связано с приводом. Для дополнительной очистки шлицевых поверхностей матрицы и ротора конец полого пуансона снабжен коронкой, содержащей пластинчатые пружины, число которых соответствует числу шлицев матрицы и ротора. На фиг. 1 изображен один из вариантов конструкции прибора для определения реологических свойств полимерных материалов, общий вид; на фиг. 2 - узел I очистки, разрез. Прибор для определения реологических свойств полимерных материалов состоит из пуансона 1 и измерительного ротора 2, встав ленных в рабочую камеру матрицы 3. Пуансон 1 соединен с гидроцилиндром 4, соосно расположенным внутри гидроцилиндра 5. Пуансон I на всем протяжении снабжен цилиндрической полостью 6. Диаметр полости б равен или несколько больше диаметра измерительного ротора 2. Таким образом, измерительный ротор может входить внутрь пуансона и наоборот, пуансон, благодаря своему выполнению в виде цилиндра кольцевой формы, может проходить между стенкой матрицы 3 и измерительным ротором 2. Измерительный ротор 2 пропущен через крыщку 7 матрицы 3 и вставлен снизу в ее рабочую камеру. Направляющий стержень 8 измерительного ротора 2 выполнен гладким, а хвостовик 9 связан с приводом его вращения (на чертеже не показан). Матрица 3 с помощью крыщек 10 и 11 закреплена в полости нагревательного устройства 12 и одновременно неподвижно закреплена на корпусе прибора (на чертеже не показан). Вокруг матрицы навита нагревательная спираль 13. Крышка 7 закреплена на тягах 14, имеющих упорные выступы 15, поджата к нижне.му торцу матрицы 3. В свою очередь, тяги 14 жестко связаны с приваренными к наружному гидроцилиндру 5 диском 16. Гидроцилиндры 4 и 5 связаны с.исполнительным устройством командного агрегата (па чертеже не показан). Крыщка 11 снабжена цилиндрическим приливом 17, служащим для ограничения перемещения пуансона 1. В крыщке 7 предусмотрены фигурные переходы (соединения) 18, металлические уплотнения 19, служащие для предотвращения вытекания анализируемого материала. На конце пуансона 1 предусмотрена фаска 20, служащая для облегчения вхождения пуансона в зазор между измерительным ротором 2 и стенкой матрицы 3. Фаски предпочтительно выполнены под углом 45°-60°. В случаях, когда измерительный ротор и соответственно стенка матрицы снабжены щлицами, на конце пуансона 1 может быть закреплена, например, с помощью щтифтов, коронка 21. Коронка 21 может быть выполнена в виде втулки, в торцовой части которой предусмотрены радиально расположенные щлицьк В эти щлицы по прессовой посадке вставлены пластины 22, выполненные из пружинной стали. Пластины снабжены выступом 23, высота которого примерно равна расстоянию от основания выступа 23 до гладкой стенки пуансона 1. Дно щлицев при этом является продолжением гладкого конца 8 измерительного ротора 2. Нижняя часть пластин 22 снабжена скосом 24, служащим для облегчения вхождения пластин 22 в щлицы измерительного ротора 2. Для облегчения вхождения выступов 23 пластин 22 в шлицы, выполненные в стенке матрицы 3, выступы имеют с обеих сторон скосы. Кроме того, для облегчения вхождения выступов в щлицы пуансон имеет возможность проворачиваться вокруг оси. Прибор работает следующим образом. Испытываемый материал закладывается в полость 6 матрицы 3 и по сигналу с командоаппарата запрессовывается пуансоном 1 в рабочий зазор, образованный рифленой поверхностью матрицы 3 и измерительным ротором 2. При заданном давлении прессования включают привод (на чертеже не показан) измерительного ротора 2 и известным способом измеряют момент сопротивления измерительного ротора сдвигу испытываемого материала. По окончании цикла измерения исполнительное устройство (на чертеже не показано) по сигналу командоаппарата дополнительно воздействует на внешний гидроцилиндр 5 через диск 16 тяги 14 с выступами 15 и перемещает его до упора в прилив 17. При этом крышка 7 отходит в положение, изображенное на чертеже пунктиром. По мере отхода крышки 7 в нижнее положение, продолжает перемещаться и пуансон 1. При этом он выдавливает испытываемый материал через кольцевое пространство между измерительным ротором 2 и стенкой матрицы 3 в отверстие, образованное после отхода крышки 7, и падает на крышку 7, откуда материал может быть сдут струей воздуха из предусмотренного для этой цели шланга или просто сметен вручную. Если ротор 2 и, соответственно, матрица 3 имеют, например, шлицевую поверхность, конец полого пуансона 2 снабжается коронкой 21. В этом случае шлицевая поверхность очищается с помош,ью предусмотренных для этого пластин 22. После очистки рабочей камеры исполнительное устройство по сигналу с командоаппарата через диск 16, тяги 14 с выступами 15 возвращает крышку 7 в исходное положение, смыкаясь в фигурных переходах 18 и поджимая при этом металлическое уплотнение 19.

Прибор для определения реологических свойств полимерных материалов позволяет механизировать очистку рабочих поверхностей камеры от испытываемого материала, тем самым улучщить условия труда и техники безопасности при проведении испытаний.

Формула изобретения

1. Прибор для определения реологических свойств полимерных материалов, содержащий испытательный узел, выполненый в виде матрицы с рабочей камерой, полого пуансона, в полость которого помещен направляющий стержень, и измерительного ротора, отличаюш,ийся тем, что, с целью очистки рабочих поверхностей камеры матрицы, измерительный ротор выполнен с возможностью вхождения в полость пуансона, а днище матрицы выполнено подвижным и кинематически связано с приводом.

2. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью очистки щлицевых поверхностей ротора и матрицы, конец полого пуансона снабжен коронкой, содержащей пласстинчатые пружины, число которых равно числу шлицов ротора и матрицы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 231833, кл. G 01 N 11/14. 1968.

2.Авторское свидетельство СССР

.NO 246150, кл. G 01 N 11/14, 1969 (прототип).

it

Ii

2i