Устройство для определения предельных напряжений сдвига вязкопластичной массы

 

Устройство относится к конструкциям приборов для исследования реологии вязкопластичных масс в химической и целлюлозно-бумажной промышленности. Устройство для определения предельных напряжений сдвига вязкопластичных масс содержит корпус (1), кювету (2), генератор (3), рабочий измерительный орган в виде пластины (4), соединенный с измерителем (5) усилий сдвига и нагружающим устройством (6). Особенность устройства заключается в том, что кювета (2) снабжена сеткой (7) и подключена к присоединенной к корпусу (1) вакуумной системе, содержащей сборник подсеточных вод (8) и вакуум-насос (9). К сетке (7) подведен генератор колебаний с электродинамическим вибратором (10). Пластина (4) размещена на каретке (11), выполненной с возможностью перемещения относительно кюветы (2) по опорным поверхностям (12). Обеспечено повышение точности измерения предельных напряжений сдвига в процессе исследования динамики измерения структуры вязкопластичной массы при измерении ее концентрации под действием внешних фильтрационных и механических возмущающих сил. 1 ил.

Изобретение относится к конструкциям приборов для исследования реологии вязкопластичных масс и может найти применение в химической и целлюлозно-бумажной промышленности.

Известно устройство для определения предельного напряжения сдвига вязкопластичных масс, содержащее основание с расположенным на нем поворачиваемым на оси корпусом с кюветой для испытуемого материала", закрепленную на основании стойку с секторной шкалой с верньером, снабженную также микрометрическими устройствами горизонтального и вертикального перемещения кронштейна, с размещенным на последнем нагружающим устройством с рабочей пластиной (А.С. N 176121, Б.И. N 21, 1965).

Устройство предназначено для статических измерений в вязкопластичных средах и не применимо для определения предельных напряжений сдвига вязкопластичных материалов, подверженных дополнительным динамическим нагружениям.

Известно устройство пластометра конструкции ЦНИИба НС-30, состоящее из тензодатчика с чувствительным элементом и расположенной над ним трубчатой гильзой с испытываемым материалом. Гильза взаимодействует с подъемным механизмом с помощью обоймы и электровибратора, подвижный якорь которого посредством тяги передает вибрацию гильзе. Линейное перемещение столба испытываемого материала контролируется датчиком при помощи сердечника и штока, который заканчивается опорным диском, установленным на поверхности испытываемого материала (Бабурин С.В., Киприанов А.И. Реологические основы процессов целлюлозно-бумажного производства. - М.: Лесная промышленность, 1983, - с. 55- 56).

В данном устройстве испытуемый материал подвергается воздействию вибрации, а также и деформации, фиксируется при вертикальном перемещении, что не воспроизводит схемы действия возмущающих сил на вязкопластичную массу в реальных условиях и не позволяет получать достоверные данные для определения предела текучести волокнистой суспензии, которые необходимы для анализа реальных процессов, происходящих на сеточной части бумагоделательной машины.

Наиболее близким к предлагаемому решению является устройство для определения предельного напряжения сдвига вязкопластичной массы, содержащее корпус, кювету для испытуемого материала, присоединенный ко дну кюветы генератор колебаний, рабочий измерительный орган, выполненный в виде пластины, размещенной на каретке, имеющей возможность перемещения относительно кюветы по опорным поверхностям, размещенным на корпусе, соединенный с измерителем усилия сдвига и нагружающим устройством (А.С. N 1337730, Б.И. N 34, 1987).

Измерение усилия сдвига, возникающего на поверхности пластины рабочего измерительного органа лишь под воздействием только внешних колебаний, не учитывает полностью реальных условий нагружения вязкопластичной массы в процессах, происходящих при формовании листовых материалов, прежде всего наложения внешних напряжении от воздействия интенсивной фильтрации, вызывающей трансформацию распределения напряжений в исследуемой среде и, связанные с этим, внутренние структурные преобразования в вязкопластичной массе при изменении концентрации. Устройство не позволяет определить динамику изменения действительных величин предельных напряжении сдвига при одновременном наложении градиентов фильтрации и внешних механических возмущений, что происходит в реальном процессе формования листовых материалов.

Известное устройство для определения предельных напряжений сдвига вязкопластичной массы не позволяет: - обеспечить требуемые условия и точность измерений.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - обеспечение точности определения предельных напряжений сдвига в процессе исследования динамики изменения структуры вязкопластичной массы при изменении ее концентрации под воздействием внешних возмущающих сил.

Указанная техническая задача решается тем, что в устройстве, содержащем корпус, кювету для испытуемого материала, генератор колебаний, рабочий измерительный орган, соединенный с измерителем усилий сдвига и нагружающим устройством, согласно изобретению кювета снабжена сеткой и подключена к вакуумной системе, при этом генератор колебаний подведен к сетке.

Указанная совокупность признаков позволяет придать объекту новые свойства и получить новый технический результат.

Применение в устройстве для определения предельных напряжении сдвига вязкопластичных масс кюветы, снабженной сеткой, подключенной к вакуумной системе, и генератором колебаний, подведенного к сетке, позволяет обеспечить требуемые условия измерений при наложении градиентов фильтрационного напора и вибрационных возмущений на исследуемый объект.

Подключение кюветы с сеткой к вакуумной системе с подведением генератора колебаний к сетке позволяет обеспечивать требуемую точность измерений предельных напряжении сдвига в процессе исследования динамики структурных трансформаций в вязкопластичной массе.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен фронтальный разрез устройства.

Устройство для определения предельных напряжений сдвига вязкопластичных масс содержит корпус 1, кювету 2 для испытуемого материала, генератор колебаний 3, рабочий измерительный орган в виде пластины 4, соединенный с измерителем 5 усилий сдвига и нагружающим устройством 6. Кювета 2, жестко размещенная в корпусе 1, снабжена сеткой 7 и подключена к присоединенной к корпусу 1 вакуумной системе, содержащей сборник 8 подсеточных вод, вакуум-насос 9 и вакууметр 14. К сетке 7 кюветы 2 подведен генератор колебаний 3, например, с электродинамическим вибратором 10. Рабочий измерительный орган в виде пластины 4 размещен на каретке 11, выполненной с возможностью перемещения относительно кюветы 2 по опорным поверхностям 12, установленным на корпусе 1. Измеритель 5 усилий сдвига, например тензорезистор, закреплен на каретке 11 и соединен с нагружающим устройством 6 посредством нити 13.

Работает устройство следующим образом. Испытуемую массу, например водную суспензию сульфатной целлюлозы, помещают в кювету 2 и выравнивают по толщине. Подают напряжение на катушки электродинамического вибратора 10, генератор колебаний 3 сообщает сетке 7 кюветы 2 периодические колебания согласно выбранному режиму виброактивации, которые генерируют пульсации давления, воздействующие на испытуемую массу. Кроме того, включают вакуумный насос 9, который создает разрежение в сборнике 8 подсеточных вод и обеспечивает требуемый фильтрационный напор. При колебаниях сетки и под воздействием фильтрационного напора создаются реальные условия нагружения испытуемой массы, изменяются прочностные свойства массы, характеризуемые предельными напряжениями сдвига, что повышает и обеспечивает требуемые условия и точность измерений. К нагружающему устройству 6 прикладывается нагрузка до наступления момента начала движения каретки 11 по опорным поверхностям 12 относительно кюветы 2. Усилия сдвига, возникающие на поверхности пластины 4 в начале и в процессе движения каретки 11, фиксируются измерителем 5 усилий сдвига. Сигнал от измерителя 5 поступает на измерительный комплекс (не показан), где обрабатывается и пересчитывается в значения усилий сдвига на поверхности пластины 4 при заданных режимах виброактивации и фильтрационных напоров.

Использование предлагаемого технического решения позволяет обеспечить требуемые условия и точность измерений предельных напряжении сдвига в динамике изменений прочностных характеристик вязкопластичных масс, подвергающихся различным режимам виброактивации и фильтрации с целью определения оптимальных режимов интенсификации реальных технологических процессов.

Формула изобретения

Устройство для определения предельных напряжений сдвига вязкопластичных масс, содержащее корпус, кювету для испытуемого материала, генератор колебаний, рабочий измерительный орган в виде пластины, соединенный с измерителем усилий сдвига и нагружающим устройством, отличающееся тем, что кювета снабжена сеткой и подключена к вакуумной системе, при этом генератор колебаний подведен к сетке.

РИСУНКИ

Рисунок 1