Устройство для определения длительности твердения

Авторы патента:

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ТВЕРДЕНИЯ связующих, материалов и стержневых смесей, содержащее нагревательную печь с крышкой, которая закреплена на вертикальном штативе и имеет возможность перемещения вдоль его оси и на нижнем торце которой закреплен столик для устаяо:вки емкости с исследуе№1м образцом, снабженной опорным основанием для . фиксации емкости относительно столика , коаксиально расположенные наруж-, ный и внутренний цилиндрические элекг троды, которые соединены между собой ; диэлектрической пробкой и держателем, имеют возможность вертикального перемещения относительно крышки и снабжены штуцером, сообщающимся с межэлектродным пространством f, и блок-схему измерения электрофизических параметров , отли, чающе е.с я тем, что, с целью уменьшения погрешности при дозировании связующего материала или стержневой смеси в емкость, улучшения условий эксплуатации и повыше:- Щ ниявоспроизводимости результатов (Л испытаний, емкость для исследуемого образца выполнена в. виде цилиндричес с кой гильзы,у которой один торец имеет ; вид конической воронки,а торец соединен при помощи быетроразборного -S соединения с опорНЕлм основанием.

„„SU„„1048390 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.1(5 ) 4 01 М 27/02; В 22 С 9 12 е»ем»ем »ми . е»- е

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ - тк»еетеыыиеее е» . й

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3364641/22-02 (22) 15.12.81 (46) .15.10.83 . Бюл. 9 38 (72) Ю.П. Ледян, Д.М, Кукуй, И.A. Матлин и A.Т. Мельников (71) Белсрусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 621.742.48.08(088.8) (56). 1. Авторское свидетельство СССР

9 563609, кл. В 22 С 1/16, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2927851/22-02, кл. В 22 С 9/12, 1980. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ДЛИТЕЛЬНОСТИ ТВЕРДЕНИЯ связующих.ма териалов и стержневых смесей, содержащее нагревательную печь с крышкой, которая закреплена на вертикальном штативе и имеет возможность перемещения вдоль его оси и на нижнем торце которой закреплен столик для уста» вовки емкости с исследуемым образцом, снабженной опорным основанием для фиксации емкости относительно столика, коаксиально расположенные наруж-. ный и внутренний цилиндрические элек-. троды, которые соединены между собой..: диэлектрической пробкой и держателем, имеют возможность вертикального перемещения относительно крышки и снабжены штуцером, сообщающимся с межэлек.тродным пространством/, и блок-схему измерения электрофизических параметр.ов, отли,чающее.ся тем, что, с целью уменьшения погрешности при дозировании связующего материала или стержневой смеси в емкость, улучшения условий эксплуатации и повыше-. 3 ния воспроизводимости результатов испытаний, емкость для исследуемого образца выполнена в. виде цилиндричес кой ткльеы,у которой одккторек имеет вид конической воронки, а другой торец соединен при помощи быатроразборного Я соединения с бпорным основанием.

1048390 (Изобретение относится к литейному Указанное устройство преимущестпроиэводству и может быть нспольэова- венно может быть использовано для . но для определения длительности твер- определения длительности твердения дения связующих материалов, использу- . стержневых смесей. В силу его констемых в составах литейных формовочных руктивных особенностей исследование смесей, а также, для экспресс-анализа 5 .процесса твердения связующих материадлительности твердения стержневых лов затруднено,. так как при использосмесей и стержней, изготовленных из ванин такой емкости связующий матери" этих смесей, содержащих элактропро- .ал может вытечь в процессе йзмерения водные связующие материалы., через щель .между. съемным днищем и

10 гильзой, кроме .алого, велика погреюИзвестно устройство для определе- исеть измерения за счет колебания ния скорости твердения связуюЩих ма-, Объема. связующего, наливаемого в ,териалов, состоящее из нагревательной. гильзу иа мерной емкости. печи, s шахте. которой помещается йод- Целью изобретения является уменьвижный столик с установленными,на нем 1,5 жение погрешностей при дозировднии тиглем с нсйытуемым связующим матери- .связующего материала или,стержневой алом и измерительными электродами, и . смеСи в емкость, в которой произао- . иамерительной блок-схемы (1),. ..дится испытание, улучшение условий эксплуатации устройства и повыщение

Однако данное устройствр не обес,- 0,воспроизводимости результатов испыпечивает высокой точности и воспроиз;i . таний ° водимостн результатов измерения, не, Поставленная цель достигается тем решает вопроса удаления газообразных что в устройстве для.определения дликомпонентов, выделяющихся из связую-. тельности твердения связующих матери, цнх прн нагреве, не обеспечивает ре".25 алов и:стержневых смесей содержащем гистрациидлительноститвердения стерж нагревательную печь с крышкой кото" невых смесей холодного я горячего твер-, рая закреплена на вертикальном. штаты дания,.а также смесей, отверждаещгх . :ве и имеет воэможность перемерОюния; ..газообразными .катализаторами. " вдоль его оси и на нижнем торце котоЯаиболее близким,.к. изобретению по рой закреплен столик, для установки технической сущности и достигаемому . Э,емкости и исследуемым образцом, сиаб-. результату является. устройство,для женноя опорным основайиам для фикса- определения длительности твердения ..ции емкости относительно столика,. стержневых смесей и сэяэующих матери- . коаксиально расположены наружный и алов,.содержащее нагревательную печь. внутренний:цилиндрические, электродй, со штуцером и крышкой, которая зак- З» которые соединены между собой диэлек- . реплена на вертикальном пустотелом . трической пробкой и держателем, имеют штативе, снабженном штуцером, конце- :воэможность вертикального перемещения вым выключателем н гнездом для штек=. относительно крышки и снабжены штуцекера,электродов, имеет возможность, . ром, сообщающимся с межэлектродным перемещения вдоль его оси н на ниж- 40 пространством, и блок-схему измерения нем торце которой закреплен столик . электрофизических параметров, емкость для установки емкости с исследуемым . -для исследуемого -образца выполнена в образцом, снабженным основанием для виде цилиндрической гильзы, у которой .

Фиксации емкости относительно столи- один торец, имеет вид конической вока, коаксиально расноложенные относи-.45 .ронки, а другой торец соединен при тельно друг друга. наружный и внутрен- . помощи быстроразборного соединения с. ний цилиндрические электроды, которые: опорным основанием. соединены между ообой диэлеКтрической пробкой н держателем, имеют .возмож- на фиг. 1 представлено предлагае- . ность вертикального осевого перемеще- 50 мое устройство, общий вид; на фиг.2ния относительно крышки и,.снабжены - .емкость для исследуемого образца .с штуцером для подачи газообразного электродами на фиг, 3 - варйант емкатализатора в межэлектродноа прост :. кости для связующего материала, фик-." ранство, и блок-схему измерения алек ...сируемой на электродах; на, фиг.. 4трофизических параметров.. Емкость .. вариант емкости с. крышкой

55 . . для исследуемого образца в устройстве, Устройство:состоит из корпуса 1, выполнена в .виде цилиндрической гиль- на котором сверху смонтирована нагрезы с кольцевым выступом на основании,, вательная печь 2, Шахта 3 печи 2 вына который опирается съемное днище. ; полнена в виде цилиндрической камеры, Сверху гильза закрыта крышкой с ци- в днище которой установлен штуцер для . линдрическим бортиком и кольцевым N отсоса газа, соединенный с .системой выступом, находящимся внутри гильзы.. вытяжной вентиляции (не показана).

B крышке имеется отверстие, в кото-. На корпуса 1 закреплен пустотелый. ром с возможностью перемещения отно-. направляющий штатив 4, к которому . сительно нее расположены измеритель" прикреплен .конический выключатель 5. ные электроды (2 . 65 В стенке направляющего штатива 4 вы>

Ю.l048390 полнен П-образный паз, вдоль которого определений длительности твердения перемещается фиксатор 6, расположен- образцов из смесей, отверждаемых ганый на рукоятке 7, к которой снизу зообразными катализаторами, цельные прикреплен шток 8, расположенный над пластины 28 и 29 заменяются перфориконечным выключателем 5. В нижней рованными, с отверстиями для прохода части паза, выполненного в стенке 5 катализатора. цилиндрическая гильза штатива 4, имеется углубление, бла- 27 соединяется с основанием 26 с погодаря которому защелка фиксатора 6 мощью быстроразъемного соединения, фиксирует рукоятку 7 в крайнем поло- например штифтового. Для этого в жении. . стенках гильзы у ее нижнего торца

К торцу рукоятки 7 прикреплена lo имеются глухие отверстия, в которые крышка 9, закрывающая сверху шахту .. запрессованы штифты 30,.а в стенках печи 3, Снизу к крышке 9 крепится основания выполнены сквозные Т-обстолик 10, представляющий собой крон- разные пазы, причем для обеспечения штейн с кольцом, в котором выполнено . жесткой фиксации гильзы относительно .отверстие для установки емкости. 11 Я основания и .герметизации дна емкости для исследуемого образца. . горизонтальная часть каждого паза

В крышке 9 выполнено. сквозное от- выполнена под углом в несколько гра верстие, сквозь которое проходят из- дусов к полости дна основания 26. мерительные электроды 12 (фиг. 2),, К корпусу 1 подсоединен также штуцер состоящие из держателя 13, на кото- О .-31, Верхний торец гильзы 27 имеет ром сверху закреплена диэлектрическая вид расширенной конической воронки с рукоятка 14. Снизу в держатель 13 ... углом при вершине 60-90@. Воронкооб- . ввинчен наружный цилиндрический алек- разное расширение облегчает и упротрод 15, внутри котс рого концентри- щает наполнение емкости смесью или чески расположен внутренний электрод: 25 связующим, при этом нижний край во16, который крепится к держателю 13 ронки является уровнем, до которого при помощи цилиндрического стержня . заливается связующее или засыпается.

17, изготавливаемого из диэлектричес-: смесь. Для, удобства сборки и разборкого материала. В средней части ки емкости на наружную поверхность стержня -выполнена кольцевая проточка, воронкообразного расширения нанесено, которая соединена с продольными ка- ..ЗО рифление. налами, расположенными вдоль образую-. На фиг. 3 изображен вариант.кон-щей стержня.,струкции емкости 11 для иследуемого

В наружный цилиндрический электрод. образца, в котором для уменьшения

15 ввинчен штуцер 18 таким образом, . габаритов емкости и повышения удобчто его хвостовая часть входит в . 35 ства. эксплуатаций, а следовательно, кольцевую проточку стержня 17. На . и повышения надежности .цилиндричес. наружной поверхности электрода 15. кая гильза 27,которая. служит для приема расположена также подвижная втулка с исследуемого образца, является одно ;опорным фланцем 19, которая стопорит-.. временно наружным электродом, à сапе ся винтом 20. ..40. наружный электрод 15 при изменении входит в зазор между гильзой 27 и

K электроду 16 и держателю 13 . .основанием 26. При этом.он соединяетIIJ Ф прикреплены:соединительные провода . ся с гильзой 27 по скользящей посад-.

21, присоединенные к штекеру 22,ко- ке, а в основании.26 фиксирует с по.вЂ”. торый устанавливается в гнездо 23, . 45 мощью штифтового соединения, для черасположенное в верхнем торце направ:. го в основании сделан спецйальный ляющего штатива 4 (фиг. 1) . В верхней.:.,паз, а в наружный электрод .запрессочасти штатива 4 имеется также штуцер .. ваны штифты 32. Данный вариант кон-: .24, соединенный резиновым шлангом 25 струкции емкости 1". позволяет -избе- . со штуцером 18, расположенным на из- 50 жать прямого контакта наружного измемерительных электродах. Провода от рительного .электрода 15 с исследуемым

° гнезда штеккера и трубопровод для образцом, что облегчает эксплуатацию отсоса газообразных продуктов реак- . измерительных электродов-и не требует ции твердения связующих и смесей из .. чистки наружного электрода 15 после межэлектродного пространства или для: - измерения. подачи газообразного катализатора ic штуцеру 24 расположены внутри штата.-.- При работе со связующими при ase» . ва 4 (не показаны)., денни измерительных электродов в

Емкость 11 для исследуемого образ - :. гильзу емкости (фиг. 2) часть связуюца состоит из основания 26 (фиг.2) с., щего может выдавиться в зазор между опорным бортиком для крепления в сто-+ наружным электродом 15 и гильзой 27. лике 10, цилиндрической гильзы 27 и: При высокой степени адгезии.связуюДвух сменных пластинок 28 и, 29, од- щего к материалу электродов и гильзы на из которых металлическая (28):, а при твердении связующего .наружный другая из упругого термостойкого ди- . электрод может сильно приклеиваться .электрического материала (29);. При Я к гильзе, что затрудняет работу с,, 1048390

5 устройством. Известно также, что в тонких пленках связующего, непосредственно прилегающих к склеиааемым поверхностям, молекулы могут ориентироваться определенным образом, что . увеличйвает силы адгезии. C ó÷åòîM этого на фиг. 4 изображен вариант конструкции емкости 11, предназначенный для исследования связукнцих с высокой степенью .адгезии к материалу электродов и гильзы. В этом варианте !О гильза 27 накрывается сверху крышкой

33, которая крепится к гильзе с по-.. мощью быстроразъемного соединения, например штифтового. Для этого в крышке сделаны Г-образные пазы, а в 15 .гильзу запрессованы штифты 34. В крышке имеется отверстие для введения в гильзу измерительных электродов, при этом стенки отверстия служат для электродов направляющими. К наружному.® электроду 15 крышка может крепиться винтом 35. Внутренний диаметр гильзы таков что при введении электродов зазор между гильзой и наружным элек тродом составляет 1,0-1,5 мм. Наличие ц такого зазора, который при проведении исследования заполняется связующим, позволяет уменьшить силы адгезии или заменить их силами когезии, что об:легчает удаление и очистку электродов по окончании исследования. З©

Измерительная схема предлагаемого устройства расположена внутри корпуса .

1, на переднюю панель которого вынесены основные измерительные приборы и ручки управления (не показаны). К 3S корпусу 1 подсоединен также штуцер 31. служащий для удаления газообразных продуктов реакции отверждения связующего или смеси из рабочей зоны.

Устройство обеспечивает определе- 4О ние длительности твердения смесей . холодного и горячего твердения, смесей, отверждаемых газообразными катализаторами„ стержней, а также электропроводных связующих. 4Я

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы фиксатор б выводят-из углубления П-образного паза на штативе 4 и рукояткой 7 перемещают вверх крышку 9 вместе со столиком 10. Повернув рукоятку вокруг оси штатива 4, стол опускают.на крышку корпуса 1 впе-; реди печи 2. В собранную емкость 11 заливают связующее до нижнего края воронки и устанавливают ее в отверстие столика 10. Затем электроды 12 через отверстие в крыаке 9 вводят в гильзу 27 емкости 11. При измерении длйтепьности твердения смесей подготовленную смесь также засыпают в ем- 60 кость 11 до нижнего края воронки и уплотняют ее двумя ударами лабораторного копра, В этом случае электроды перемещают за рукоятку 14 вниз до упора ..

При этом стержень 17 доуплотняет смесь, разрыхлившуюся при погружении электродов. Кроме тЬго, стержень определяет глубину погружения электродов в смесь, что повышает воспроизводимость результатов измерений..

Штеккер 22 вставляют в гнездо 23,. а штуцер 18 измерительных электродов соединяют со штуцером 24 на направляющем штативе 4 шлангом 25. Затем рукояткой 7 подвижную систему перемещают вверх, поворачивают и опускают вниз до упора. При этом защелка фиксатора б входит в углубление, выполненное в пазе направляющего шта- . тива 4, и фиксирует крышку 9 в нижнем положении. Благодаря этому происходит герметизация внутренней полости камеры 3, Одновременно с этим штоком

8 включает, конический выключатель 5, который обеспечивает включение измерительной цепи прибора.

При затвердевании связующего или смеси их электрическая проводимость резко падает, достигая своего минунимума при полном затвердевании связующего. Изменение величины электрической проводимости фиксируется регистрирующим прибором. После полного за-.. твердевания происходит отключение измерительной схемы и вытяжного вентилятора, Освобождают фиксатор б и.рукояткой 7 перемещают подвижную систему вверх. Отсоединяют шланг 25 от штуцера 28,и, перемещая вверх рукоятку

14, извлекают измерительные электроды из крышки 9. Наружный электрод 15 вывинчивают из держателя 13 и заменяют другим, так как необходимо удалить из его внутренней полости затвердевшую смесь. емкость 11 .снимают со столика и заменяют другой, заполненной свежим связующим или смесью.

После замены электрода 15 и гильзы 27 прибор вновь готов к работе.

При определении длительности твердения смесей,отверждаемых тепловым нагревом, ггредварительно производят нагрев печи до заданной температуры, которая контролируется подключенной к печи термопарой и показывающим прибором. После достижения заданной температуры осуществляется подготовка прибора к работе. Она проводится так же, как и для исследования холодноТвердеющей смеси.

В случае исследования смесей, отверждаеьых газообразным катализатором, все подготовленные операции проводятся аналогично описанным для холоднотвердеющих смесей. Отличие состоит в том, что цельные пластины 28 и 29 в гильзе 27 заменяются перфорированными а шланг 25 используется не для отсоса газообразных продуктов реакции отверждения„.а для подачи катализатора к смеси. При этом катализатор через шланг 25 и штуцер 18 по3

1048390

7 8 падает в кольцевую проточку стержня часть связующего, имеющего Высокую

17. По продольным каналам, соединен- вязкость (сульфитно-спиртовая, барда, ным с проточкой, катализатор переме-, синтетические смолы, например карбащается вдоль электрода 15, проходит мидная смола М 19-б2 и другие), оссквозь находящуюся В межэлектродном,. тается на стенках мерной емкости. пространстве стержневую смесь и через . 5 Кроме того, при заполнении самой отверстия в пластинах 28 и 29 посту- .мерной емкости также имеет место копает В камеру 3, откуда удаляется за лебание объема В результате погрешПределы прибора Вытяжным Вентиля- .ности дозирования. Количество связутором. ющего, остающегося на стенках, даже

После завершения измерений Все. . 30 для одногО и того же материала эавигильзы и электроды очищают от зат-, сит от .целого ряда факторов, в том

- вердевшего связующего или смеси. ; числе и от температуры, при которой, универсальность прибора состоит осуществляется измерение, В предлагатакке в том, что он позволяет регист .емой конструкции гильзы все эти недорировать длительность твердения - 15 статки устраняются, так как она сама стержней. Для этого необходимо штек-, : является мерной емкостью;

: кер 22 встаВИтЬ, В ГНЕЗДР 23, а поц-: . присоединение нижнего торца гильзы вижный диск-фиксатор 19 установить :: к основанию с помощью быстроразборнона таком расстоянии от нижнего торца .. го соединения, например штифтового, и электрода 15,- которое равно. толщине:-2О фиксация гиюгьзы относительно столика контролируемого слоя стержня. Изме-: . обеспечивают улучшение условий эксп-. рительные электроды за рукоятку 14.: . луатации по сравнению с прототипом ,погружают в знаковую часть стержня -,,: Фиксация гильзы относительно столика до упора диска 19 î era поверхность, позволяет вводить измерительные элек. По мере твердения стержня изменение:.р троды 12 сквозь отверстие в. крышке 9 его электропроводности регистриРУет- нагревательной печи 2 (фиг,.1) пряМо ся измеритепьной схемой прибоРа- .. . в емкость 11 без каких-либо перемеВ случае необходимости регистра- вЂ . щений последней в горизонтальной ции измерения величины ЭДС необходи- :, плоскости ° Кроме этого, цредотвращамо использовать измерительные элек+-, ется случайное соскальзывание емкости троды, изго.овленные из различных .... .11 со столика .при подготовке прибора

1 ЗО металлов, например стали и меди..к работе и предотвращаетоя тем самым. выливание связующего материапа.

При определении длительности твердения . связующих материалов путем риалов путем,. - Выстроразборное соединение днища ти на точность измерения, а следова з озволяет легко и ыстро

-тельно, и на воспроизводимость е-. змерения, а следова, разобрать нагретую до высокой темпеР димость Ре- . Ратуры емкость, не ожидая ее охлаж- .. зультатов, большое влияние оказывает . дения. точность.дозирования.исследуемого ма-.. териала. Выполнение верхнего торца -:40 Hàëè÷èå меж гильзы В Виде коническ и только облегчает заполнение ее свя" воронки не -":. и основанием пластины из и гог зующим при небольшом диаметре изметермостойкого диэлект ческого рительных. электродов .диаметр колеМ :.. За ию емко риала позволяет ос ществить ге зацию емкости для связующего материпреВРащает саму гильзу В мерную ем кость. Заполнение гил эы связующим и тины и тем самым предотвращается выкольцевой кромки по которой соп я-: гаются внутренняя. цилиндрическ « „д ая по,:км .измерения. аже ию Результатов

Верхность гильзы с конической;поверх. ностью верхнего торца. Погрешность ." -, B таблице приведЕНЫ РезУльтаты дозирования при этом не превышает сравнительных испытаний предлагае0,25 мм по высоте уровня связующЕ-. ",:,мого и известного j2) устройств... го, ч" о составляет-менее 1 5Ф объема . м ее 1,5Ф объема . .Измерения 1-3 осуществлялись на пред-:. а измерения 4согласно 2), пог ешность п и 3 ° с щей конструкЮЮ.. "" МЛя предотвращения вЫтекания связую„ тк Р ть при дозирО :.щего использовалась гильза с несъемвании связующего материала cocTBBJIR». ным днищем, так. как известное ст ойи особенно уве- ® ство невозможно использовать для исличивается. при уменьщении объема :. следования связуЮщих Регистри овал Р ующ Р до 5-8 см. В лась удельная электрическая провоДи" . этом случае погрешность может дости- .: "мость связующего материала. Иссле ороцентов. Связана вался фенолоспирт с 203 мочевины, едотакая большая погрешность с тем, что $5 отверждавшийся при Т = 230 С.

1048390

Изменение удельной электрической проводимости, См/м, при длительности

1 (твердения, мин

8 10 . .12 14 16

0 - 4 6

Опыт

101 10" 198 10

198 ° 10

9 ° 10 3

60 10

65i10

198 ° 10

202 ° 10

1 . 228 ° 10 116 :10

202 .10

105 ° 10

2 236 10 121:10 13 10

202 ° 10

196 i10

119i10 12t10 62с10

97 ° 10

196 10

3 231;10

4 281;10

135 с10

230 ° 10 230 «10 230 "10

87: 10

158 10 26;10

102 10

51; 10

63 10

205 10

5 198 ° 10 113 10. 10; 10

205 10

220i10

127: 10 220 ° 10 220 10

6 23 9" 10

119:10 17 10,1

Анализ данных, приведенных в таб- 20 лице, показывает, что воспроизводимость результатов измерения при использовании конструкции предлагаемого . устройства значительно выше, а разброс результатов значительно ниже, 25 чем при использовании известного устройства.

Таким образом, предлагаемое устройство способствует уменьшению погрешности при дозировании связующего материала или стержневой смеси в емкость для испытаний, а также обеспечивает улучшение условий эксплуата-, ции и повыаение воспроизводимости результатов испытаний .

1048390, Фиг.2

2б

Ю иг3

Составитель .С. Тепляков

Редактор М. Петрова Техред A.Áàáèíåö Корректор A. Тяско

Заказ 7923/50 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ .Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская.наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгорбд. Ул, Проектная, 4