Устройство для исследованияРЕОлОгичЕСКиХ СВОйСТВ МАТЕРиАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G01N11/10 

I

Изобретение относится к технике измерения реологических показателей вязких систем и может быть использовано в тех отраслях промышленности, где разрабатываются,выпускаются и используются пастообразные продукты.

Известен сдвиговый реометр, основанный на методе тангенциального смещения для определения амплитудночастотных характеристик анизотропных упруго-вязких жидкостей и паст в режимах периодического сдвигового деформирования Ц.

Однако этот прибор характеризуется сложностью конструкции и связанной с ней недостаточной точностью измерений. Использование такого прибора целесообразно только при измерении реологических величин анизотропных ,паст.

Наиболее близким к предлагаемому является установка, включающая динамометр, смонтированный на базе электролитических весов,блок согласования и двухкоординатный самописец; динамо метр содержит также кювету с образцом, силоизмеритель, узел регистрации деформации и узел привода I2j .

К недостаткам данной установки относятся сложность процедуры заполнения кюветы испытуекюй пастой и необходимость точной установки

гофрированной пластннки. Кроме того, неудобен переход от одного предела измерения к другому, который осуществляется либо путем ручной замены одной динамометрической систе , либо путем замены го аркрованной пластинки.

Б тех случаях, когда производятся массошле измерения образцов с различной вязкостью, применение известных устройств не позволяет, щразу получить точные значения измеряем величин при изменении вязкости образцов, дачя уточнения значений изM&paewsx. величин необходимо проводить

повторные из лерения на другом пределе измерения, переход же от одного предела измерений к другому для всех известных уистрюйств сложен.

Цель изобретения - повышение точности яэмереакя и упрощение перехода от одного предела измерений к другому.

Эта цель достигается тем,что в устройстве, содержащем рабочий орган с

гофрированной поверхностью, нагружающий узел,силоизмеритель и узел регистрации деформации, рабочийорган представляео собой ряд коаксиальных цилиндров, внешний из которых служит корпусом, выполнен неподвижным и имеет дно, центральный связан с приводом нагружающего узла через силоиз. ритель, а промежуточные выполнены с возможностью, поворота относительно общей оси и один относительно другог и снабжены кольцами и упорами.

На чертеже изображен рабочий узел общий вид.

Рабочий узел содержит внешний корпус 1 и опущенные в него полые цилин.дры 2 и 3, свободно поворачивающиеся вокруг оси центрального цилиндра 4, соединенного с приводом прибора чере силоизмеритель (на чертеже не показан). Пары пальцев 5 и б жестко связаны с цилиндрами 2 и 3 и при их повороте упираются в стойки 7 и 8, с помощью которых цилиндры крепятся на центральной оси. Продолжения пальцев 9-11 вынесены за внешний корпус и связаны с датчиком деформаций (также не показан на чертеже).

Устройство работает следующим образом.

Пространство между цилиндрами заполняется исследуемым материалом и через силоизмеритель приводится в движение центральный цилиндр. По мере увеличения нагрузки, приложенной к центральному Цилиндру, увеличивается относительная деформация слоя материала, прилегающего к поверхности цилиндра,и возрастает измеряемое напряжение сдвига. Напряжение сдвига в прилегающем слое пропорционально приложенному вращающему моменту, регистрируемому силоизмерителем, и обратно пропорционально плечу действия силы (т.е. радиусу цилиндра) и величине поверхности цилиндра (опятьтаки пропорциональной радиусу). Таки образом, при переходе от цилиндра к цилиндру диапазоны измеряемых напряжений сдвига изменяются обратно пропорционально квадратам радиусов цилиндров.

После достижения предельного значения напряжения сдвига материала внутренний цилиндр перемещается относительно своего наружного при постоянном значении вращающего момента до тех пор, пока пара связанных с ним- пальцев не упрется в стойки следующего цилиндра. Затем работа прибора аналогичным образом автоматически продолжается в следуквдем диапазоне до тех пор, пока не закончатся измерения в наименьшем диапазоне измеряемых напряжений сдвига.

При использовании двухкоординатного самопишущего прибора на диаграмме могут быть записаны зависимости напряжения сдвига от деформации для всех диапазонов, причем каждая последующая кривая будет изображать в более подробном масштабе напряжений интересующую нас зависимость.

Для материалов, обладающих большой вязкостью, предельное напряжение сдвига может быть достигнуто только в области, прилегающей к поверхности первого, (центрального) и второго рабочих цилиндров. Для еще более вязких материалов предельное напряжение достигается только на поверхности центрального цилиндра. Таким образом, в зависимости от вязкости измеряемого материала получаются одна, две или три зсе более точных) диаграммы напряжение-деформация при использовании двухкоординатного самописца или соответствующее число площадок при записи зависимости вращающий момент-время. Первая площадка на диаграмме соответствует предельному напряжению сдвига измеренному на наибольшем пределе прибора, вторая - второму диапазону измерения и т.д. Для большинства случаев соотношение крайних диапазонов 1:25 является вполне достаточным и можно ограничиться тремя диапазонами измерений с соотношением 1:5:5. По мере перехода от диапазона к диапазону предел измерения понижается и повышается точность измерения, так как при сохранении-точности силоизмерите-льного устройства уменьшается абсолютная погрешность измерения напряжения сдвига.

Таким образом, предлагаемое устройство для исследования логических свойств материалов позволяет измерить реологические величины в широком диапазоне напряжений сдвига с высокой степенью точности.Исследования реологических свойств материалов облегчаются за счет того, что перехо от диапазона к диапазону осуществляется автоматически (без участия оператора) , что особенно важно при проведении большого числа измерений для материалов различной вязкости.

Устройство может быть использовано при проведении измерений и в одном диапазоне, если тот предварительно известе. Это достигается жестким coeдинeн -i неиспользуемых промежуточных . с внешним или внутренним цилиндром- посредством тех же пальцев и упоров.

Кроме того, данное устройство может быть использовано как ротационны вискозиметр при определении реологических параметров жидкостей,при этом используются цилиндры с гладкой поверхностью, а одна из пар пальцев отключается, чтобы не ограничивать вращение соответствующего цилиндра относительно своего внешнего цилиндра. Формула изобретения

Устройство для исследования реологических свойств материалов, содержащее рабочий орган с гофрированной поверхностью, нагружакмций узел, силоизмеритель и узел регистрации деформации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и упрощения перехода от одного предела измерений к другому, рабочий орган представляет собой ряд коаксиальных цилиндров, внешний из которых служит корпусом, выполненным неподвижным и имеет дно, центральный связан с приводом нагружающего узла через силоизмеритель, а промежуЙ

I

it:

«Si

точные выполнены с возможностью ловорота относительно оси и один относительно другого и снабжены кольцами и упорами. .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство .СССР № 441476, кл, G 01 N 11/00, 1972.

2.Новиков В. П. и др. Автоматическая установка для изучения структурно-механических свойств паст. Лакокрасочные материалы и их применение, № 5, 1974, с.46-47 (прототип).

КHazpy aroui fiff yempouctnSt} и салоиьмерипецю