Устройство для исследования процесса отверждения веществ Советский патент 1982 года по МПК G01N11/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОТВЕРЖДЕНИЯ ВЕЩЕСТВ

Изобретение относится к устройствам, основанным на динамических методах измерения Лизико-механических характеристик вегчеств и может быть использовано в химической, авиационной, радиотехнической и других отраслях промниленности для иссле дований структурных особенностей сред в процессе их отверждения.

Известно устройство для иccJleдoвания процесса отверждения веществ. Исследуемое вещество наносится на упругую консольно з.акрепленную подложку, котооая подвергается вынужденному деформированию при помовда генератора в виде электродвигателя с регулируемым числом оборотов. Измеряя Лазу отставания пластины от возбуждающего напряжения и амплитуду ее перемещения, рассчитывают все вязкоупругне характеристики исследуемой среды в процессе ее структурирования 1 ,

Недостатком устройства являетсябольшая погрешнрсть.определения a6i солютных значений физико-механических характеристик, связанных с неопределенностью формы исследуемого образца..

Наиболее близким по своей сущности к предлагаемому изобретению явля-, ется устройство для исследования процесса отверждения веществ (полимеров) , содержащее упругий чувствительный элемент, закрепленный одним концом в неподвижном зажиме, инерционный элемент с подвижным зажимом, в котором закреплен второй конец

10 упругого элемента возбуждающие и регистрирующие преобразователи, блок обработки информации. Исследование процесса отверждения полимеров осуществляют следующим образом. Упругий

15 чувстви.тельный элемент, изготовленный из пучка кварцевых, углеродистых или щлаковых высокомодульных волокон пропитывают исследуемым веществом, представляющим из себя 20 % раствор

20 полимера в растворителе и, по мере высыхания растворителя, измеряют логарифмический декремент и период колебаний, комбинированной колебательной системы, расчитывая по результа25там эксперимента физико-механические характеристики (динамический модуль, модуль потерь и т.д.) исследуемой среды 12.

Недостатком известных устройств

30 является большая погрешность определения физико-механических характеристик, а в большинстве случаев полная невозможность получать их абсолютные значения, что связано с неопределенностью формы и размеров исследуемого образца. Кроме того, требуемая длительная подготовка образцов делает устройство малоэкспрессным и неудобньм в эксплуатации.

Цель изобретения - повышение точности, экспрессности измерений и удобства эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем что предлагаемое устройство для исследования процесса отверждения веществ , содержащее упругий чувствительный элемент, закрепленный одним концом в неподвижном зажиме, инерционный элемент с подвижным зажимом, в котором закреплен второй конец упругого чувствительного элемента, возбуждающие и регистрирующие преобразователи и блок обработки информации, в котором чувствительный элемент выполнен в виде двух разъемных пластин с выступами, образующими прямоугольный внутренний объем, заполняемый исследуемым веществом.

На фиг. 1 показана конструкция измерительного преобразователя; на фиг. 2 и 3 - одна и вторая разъемные пластины чувствительного элемента, соответственно; «а фиг. 4 - предлагаемый чувствительный элемент в сборе; на Лиг. 5 и б - другие возможные варианты выполнения чувствительного элемента показывающие оптимальность предлагаемой конструкции (фиг. 4).

Измерительный преобразователь содержит упругий чувствительный элемент 1 (фиг. 1), одним концом закрепленный в неподвижном зажиме 2, инерционный элемент 3 с подвижным зажимом 4, в котором закреплен второй конец упругого чувствительного элемента 1, возбуждающие преобразователи, включающие катумки 5 и прикрепленные в диаметрально противо положных точках инерционного, элемента 3, сердечники 6, регистрирующие преобразователи, включающие источник света 7, фотоприемник В и, прикрепленную к инерционному элементу 3 оптическую шторку 9 . Упругий чувствительный элемент 1,и инерционный эл мент 3 образуют колебательную систему, совершающую крутильные колебания Демпфирование другого вида колебаHita осуществляется при помощи подшипника скольжения, образованного иглой 10 в центре инерционного элемента 3 и цилиндрической втулкой 11 Изменение и поддержание температуры среды производится при помощи термокамеры Т. Измерение параметров колебаний производится при помощи блока обработки информации 12, куда поступает сиг-нал с )отоприемника 8.

Чувствительный элемент 1 состоит из собранных внахлестку (фиг. 4) двух пластин, каждая из которых представляет собой двухступенчатый прямоугольный параллелепипед и состоит из ступеней 13 и 14 (фиг. 2 и 3). Исследование процесса отверждения производят следующим образом. Собирают внахлестку чувствительный элемент i и исследуемую среду помещают в объем 15 между параллельными плоскостями упругих элементов 14. Излишки сУреды удаляют механическим способом при помощи любого скребка. В зависимости от исходного состояния среды (большая вязкость) заполнение объема можно произвести до сборки пластин. Заполненный средой чувствительный элемент одним концом помещают в неподвижный 2, а другим - в подвижный 4 зажимы измерительного преобразователя. Колебательной системе, содержащей упругий чувствительный 1 и инерционный 3 элементы при помощи возбуждающих преобразователей (катуыки 5, сердечники 6) прикладывают крутящий момент, после снятия которого система совершает свободные колебания, деформируя исследуемую среду в объеме 15 между параллельными плоскостями упругих элементов 14. На выходе фотоприемника 8 вырабатываются экспоненциально затухающие электрические колебания, параметры которых (логарифмический декремент и период) измеряются при помощи блока обработки информации 12.

Расчет физико-механических характеристик (динамический модуль, модуль потерь, тангенс угла механических потерь и т.д.) производят по классическим формулам для обратного маятника. Физико-механические характеристики расчитываются в данном случае с достаточно высокой точность так как форма образца определяется геометрическими размерами полости, которую образуют параллельные плоскости упругих элементов и гранями второй ступени двухступенчатого параллелепипеда .

Ввиду того, что чувствительный элемент разборный и заполнение его средой занимает малое время, устройство обладает высокой экспрессностью и удобно в эксплуатации, так как чувствительный элемент используется многократно и не требует для его заполнения специальных дозирующих устройств. Предлагаемый чувствительный элемент, являясь разъемным, обладает высокой добротностью, которая достигается за .счет малых и постоянных потерь при многократных зажати ях в подвижном и неподвижном зажимах

Объем 15 для заполнения исследуемой средой можно получить не только при помощи двух двухступенчатых параллелепипедов (фиг. 4), но также.

например, при помощи пристыковки пластины 16 к трехступенчатому параллелепипеду 17 (фиг. 5) или при помощи двух трехступенчатых параллелепипедов 18, 19 (фиг. 6). Высота ступеней 13, помещаемых в зажимы, выбирается из условия обеспечения хорошего поверхностного напряжения жидкого образца в зазоре между параллельными плоскостями, т. е, надежного удержания среды в полости 15. Пратически, например для воды эта высота выбирается в пределах 0,4 - 0,5мм а для сред с большей вязкостью, соответственно больших величин, не более 2,5-3 мм. Деформирование среды в указанной полости эквивалентно деформированию в узком зазоре вискозиметра,что значительно повышает чувствительность.°

Применение предлагаемого чувствительного элемента отличает данное устройство от известного, так как позволяет с достаточно высокой точностью и экспрессностью определять абсолютные значения физико-механических характеристик среды в процессе ее отверждения. Кроме того, значительно повышается удобство эксплуатации, так как чувствительный элемент технологичен и допускает его многократное использование.

лррмула изобретения

Устройство для исследования прсэцесса отверждения веществ, содержащее упругий чувствительный элемент, закрепленный одним концом в неподвижном зажиме, инерционный элемент с.подвижным зажимом, в котором закреплен второй конец упругого чувствительного элемента, возбуждающие и регистрирующие преобразователи и

0 блок обработки информации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, экспрессности измерений и удобства эксплуатации, чувствительный элемент выполнен в

5 виде двух разъемных пластин с выступами, образующими между пластинами прямоугольный внутренний объем, заполняемый исследуемым веществом.

0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5

и Коврига В.В. Методы измерения механических свойств полимеров. М., Химия, 1979, с. 185-188 (прототип) .

0

:льх

ftfZ.f

n

Фиг.2

/5 wz.-; g

/7/ Д/ «;w,. «

Й

/ / -/

/7A /I

.5