Устройство для контроля реологи-чЕСКиХ ХАРАКТЕРиСТиК пОлиМЕРОВ Советский патент 1981 года по МПК G01N11/08 

. - ; .- -1

изобретение относится к автоматизации процесса производства полимер- ных материалов, а именно к устройствам контроля качества их, и предназначено для автоматического непрерывного экспресс-контроля показателя текучести расплава, индекса течения и козффициента консистенции расплава полимера непосредственно на технологических установках.

Известно устройство для автоматического непрерывного контроля индекса расплава или показателя текучести расплава на технологическом потоке, принцип действия которого основан на непрерывном измерении величины давления, возникающего при продавлйвании контролируемого продукта с заданной температурой и постоянной скоростью через капилляр определенного размера lU.

известно также устройство, действие которого основано на иепре|ртавноцикличесйом измерении времени продавливания через фильеру столбика поли мерного материала определенной длины при постоянной температуре и давлении .2J.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, принцип действия которого основан на непрерывном измерении скорости контролируемого полимера при продавливании через капилляр при по- . стоянной температуре и давлении. Это устройство имеет источник расплава полимера (экструдер), отборное устройство, шестеренчатый насос для продавливания полимера в отборном устройстoве, капилляр, датчик давления, регулятор давления с регистратором, регулятор скорости.электропривода, электропривод и тахометр, отградуированный в единицах показателя честя расплава полимера. Этим устройством автоматически непрерывно измеряется одна из реологических характеристик полимера - показатель текучести расплава 13.

0

Однако известно, что показатель текучести расплава, характеризующий реологические свойства полимера и, в более узком смысле, способность

5 его к переработке в вязкотекучем согстоянии на самом деле часто не отражает перерабатываемость полимера, поэтому не может служить надежной и достаточной характеристикой качества

0 полимера. Цель изобретения - расширение функционсшьных возможностей устройст ва, о Поставленная цель достигается тем что устройство, содержащее источник расплава полимера (экструдер), отбор мое устройство расплава, шестеренчатый насос, капилляр, датчик давления регулятор давления с регистратором электропривод, регулятор скорости электропривода и тахометр, дополнительно снабжено программньм задатчиком давления воздействующим на регулятор давления двумя блоками памяти числа оборотов электропривода, ре гистратором показателя текучести рас плава полимера, блоком управления, вычислительным устройством с регистратором индекса течения и коэффициента консистенции полимера, причем входы блоков памяти подключены к тахометру и датчику давления, а выходы - к блоку управления и вычислительному устройству, выход первого блока памяти соединен с регистратором показателя текучести расплава, а выход блока управления - с вычислительным устройством и с регистратором индекса течения и коэффициента консистенции расплава полимера. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - графики реологических характеристик полимеров. Устройство содержит источник 1 расплава полимеров (экструдер), отбо ное устройство 2,шестеренчатый насос 3,капилляр 4, датчик 5 давления, регулятор б давления с регистратором, регулятор 7 скорости электропривода, электропривод 8, тахометр 9,программ ный задатчик 10,первый блок 11 памят числа оборотов электропривода, регистратор 12 показателя текучести расплава полимера, второй блок 13 памяти числа оборотов электропривода блок 14 управления, вычислительное устройство 15 с регистратором 16 индекса течения и коэффициента консистенций расплава полимера. Выход регистратора показателя текучести расплава и регистратора индекса течения и коэффициента консистенции полимера являются выходами устройства. Полимер из экструдера 1 по отборному, устройству 2 подается шестеренчатым насосом 3 через капилляр 4 в атмосферу. .Давление расплава полимера перед капилляром 4 замеряется датчиком 5 давления и регистрируется скоростью шестеренчатого насоса 3, управляемого регулятором б давления с регистра тором, регулятором 7 скорости электр привода и электроприводом 8. Для измерения числа оборотов электропривода 8 установлен тахометр 9. Программ ным задатчиком 10 непрерывно изменяется задание регулятору 6 давления, например, в виде трапецеидальной формы, что приводит к изменению во время t давления Р расплава полимера перед капилляром и соответственно числа оборотов п электропривода, как показано на графиках фиг. 2 а и б. Первым блоком 11 памяти запоминается значение числа оборотов электропривода, когда давление перед капилляром 4 достигает значения, при котором тахометр отгращуирован в единицах показателя текучести расплава полимера, например, в точках с графика на фиг. 2 а..Это значение показателя текучести расплава фиксируется регистратором 12 (фиг. 26). Вторым блоком 13 памяти запоминается значение числа оборотов электропривода, когда давление перед капилляром достигает значений, необходимых для расчета индекса течения и. коэффициента консистенции полимера, например, в точках d графика на фиг. 2 а. При наличии в блоках пампти значений числа оборотов электропривода блок 14 управления включает вычислительное устройство 15, которое определяет индекс течения и коэффициент консистенции полимера как функции К f (ППТР , п, РИТР , Р) К-г. f (п , п. А) , где К - индекс течения; ППТР число оборотов электропривода в первом блоке памяти; п - число оборотов электропривода во втором блоке памяти; К 2 - коэффициент консистенции; А (РПТР . Р, i, (-, О const; Р птр - давление перед капилляром, при котором определяется число оборотов электропривода первым блоком памяти; Р - давление перед капилляром, при котором определяется число оборотов электропривода вторым блоком памяти; Диаметр и длина капилi - передаточное число между электроприводом и шестеренчатым насосом. Значения величины индекса течения К-| и коэффициента консистенции полимера Ki фиксируются регистратором 16, как показано на графиках фиг. 2 г и д соответственно. Найдено, что определяемые экспресс-методом реологические, характеристики связаны с его перерабатываемостью. Так,на фиг. 3 иэобрс1жен график зависимостей максимальной :скорости переработки V на агрегате Иддон полиэтилена высокого давления с одинаковым показателем текучести расплава, получаемого в трубчатом реакторе (1) или в автоклав ,ном (2), от величины коэффициента консистенции К. Таким образом, величина Kj служить критерием выбора оптимального режима перерабатывающего оборудования.Так, скорость изолирования телефонного кабеля на установке фирмы Нокиа (Финляндия) увеличиласБ с 13 до 33 м/с при смене полимеров с одинаковыми значениями показателя текучести расплава (0,3 г/10 мин), но отличающихся индексом течения К., и коэффициентом консистенции расплава К2Использование новых элементов, программного задатчика давления, блоков памяти числа оборотов электропривода регистратора показателя текучести расплава, блока управления, вычислительного устройства с регистратором индекса течения и коэффициента конси тенции расплава полимера выгодно отличает предлагаемое устройство от из вестного, так как позволяет получить информацию о показателе текучести расплава, индексе течения и коэффициенте консистенции, тем самым, стабилизировать качество выпускаемой продукции на стадии синтеза-и конфек цио.нирования и увеличить производительность перерабатывающего оборудования. Формула.изобретения Устройство для контроля реологиче ких характеристик полимеров, содержа щее источник расплава полимера, отборное устройство, шестеренчатый насос, капилляр, датчик давления, регулятор давления с регистратором, регулятор скорости электропривода, электропривод и тахометр, отличающее с я тем« что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно дополнительно снабжено программным задатчиком, воздействуияцим на регулятор давления, первым и вторым блоками памяти числа оборотов электродвигателя, регистратором показателя текучести расплава, блоком управления, вычислительным устройством с регистратором индекса течения и коэффициента консистенции полимера, причем входал блоков памяти подключены к тахометру и датчику давления, а выходы - к блоку управления и вычислительному устройству, выход первого блока памяти присоединен к регистратору показателя текучести расплава, а выход блока управления - к вычислительному устройству с регистратором индекса течения и коэффициента консистенции расплава полимера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе , 1.Патент ОНА № 3209581, кл. 73-55,. 1965.г 2.Авторское свидетельство СССР 372548, кл. G 01 N 11/04, 1973. 3.Патент США 3048030, кл. 73-56, 1962 (прототип).

л « Й(1.;