Устройство для исследования течения материала при сложном сдвиге

 

Изобретение относится к области исследования поведения экструдируемых биополимеров. Устройство для исследования течения материала при сложном сдвиге содержит цилиндрическое основание с установленным в нем большим тензометрическим кольцом, закрепленную на большом тензометрическом кольце опору с установленным на ней малым тензометрическим кольцом, на котором установлена фильера с тензометрическими датчиками, камеру сжатия, образованную цилиндром, имеющим плотный контакт с фильерой, опорой и плунжером, при этом плунжер снабжен штоком со сменным поршнем, который может быть выполнен разной длины и диаметра. Большое тензометрическое кольцо устройства снабжено тензометрическими датчиками для измерения крутящего момента, соединенными с токосъемником, закрепленным на устройстве, в камере сжатия расположена кондукторная втулка, в которую помещен шток, а сменный поршень и фильера установлены с возможностью вращения относительно друг друга с переменной угловой скоростью. Данное изобретение направлено на расширение технических возможностей и области применения исследования испытуемых материалов. 3 ил.

Изобретение относится к области техники для экструдирования биополимеров и предназначено для исследования поведения экструдата в компрессионных затворах и полостях утечек одношнековых прессов.

Известно устройство для исследования реологических свойств материала в модели фильеры (патент РФ 2157321, 10.10.2000 г.), содержащее цилиндрическое основание с установленным в нем большим тензометрическим кольцом, размещенную на цилиндрическом основании опору с установленным на ней малым тензометрическим кольцом, на котором установлена фильера с тензометрическими датчиками, камеру сжатия, образованную цилиндром, имеющим плотный контакт с фильерой, опорой и плунжером, плунжер снабжен штоком со сменным поршнем, который может быть выполнен разной длины и диаметра.

Использование известного устройства не позволяет исследовать течение материала при сложном сдвиге.

Техническим результатом является возможность исследования режимов течения материала при сложном сдвиге, моделирующее течение в компрессионных затворах и полостях утечек и, следовательно, расширение возможностей и области применения известного устройства.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для исследования течения материала в условиях сложного сдвига, содержащем цилиндрическое основание с установленным на нем большим тензометрическим кольцом, закрепленную на большом тензометрическом кольце опору с установленным на ней малым тензометрическим кольцом, на котором установлена фильера с тензометрическими датчиками, камеру сжатия, образованную цилиндром, имеющим плотный контакт с фильерой, опорой и плунжером, плунжер оснащен штоком, на шток посажен сменный поршень, который может быть выполнен разной длины и диаметра, большое тензометрическое кольцо снабжено тензометрическими датчиками для измерения крутящего момента, соединенными с токосъемником, закрепленным на устройстве, в камере сжатия расположена кондукторная втулка, в которую помещен шток, а сменный поршень и фильера установлены с возможностью вращения относительно друг друга с переменной угловой скоростью.

На фиг. 1 показан продольный разрез устройства для исследования течения материала в условиях сложного сдвига; на фиг.2 - выносные элементы: крепление А - большого тензометрического кольца с основанием; Б - большого тензометрического кольца с опорой; В - малого тензометрического кольца с опорой; Г - малого тензометрического кольца с фильерой; на фиг.3 - разрез плунжера вид сверху.

Устройство содержит цилиндрическое основание 1, имеющее сквозное окно прямоугольной формы 2, с установленным на основании большим тензометрическим кольцом 3, закрепленную на большом тензометрическом кольце 3 опору 4 с установленным на ней малым тензометрическим кольцом 5, на котором установлена фильера 6 с тензометрическими датчиками, камеру сжатия 7, образованную цилиндром, где установлена кондукторная втулка 8, плунжер 9, лыски 10, симметрично выполненные на плунжере, оснащенном штоком 11, со сменным поршнем 12, который может быть выполнен разной длины и диаметра, кронштейн 13, зафиксированный на станине 14, подшипниковую опору 15, в которую установлена планшайба 16, с приводом 17 от электродвигателя 18, токосъемник 19, закрепленный на устройстве, 20, 21, 22, 23 - установочные винты, фиксирующие от проворота относительно друг друга большое тензометрическое кольцо с опорой, опору с малым тензометрическим кольцом, малое тензометрическое кольцо с фильерой соответственно.

Работа устройства осуществляется следующим образом. На опоре 4 закрепляется камера сжатия 7. Исследуемый материал помещают в камеру сжатия 7, уплотняют плунжером 9 без штока 11 и экструдируют в канале фильеры 6. После заполнения канала фильеры 6 плунжер 9 извлекают, камера сжатия 7 снимается и в нее устанавливается кондукторная втулка 8, затем плунжер 9 оснащают штоком 11 со сменным поршнем 12. Далее при помощи электродвигателя 18 посредством привода 17 устройство приводится во вращение с заданной угловой скоростью, при этом сменный поршень 12, сжимая материал непосредственно в канале фильеры 6, остается неподвижным, поскольку кронштейн 13, зафиксированный на станине 14, имеет отверстие с выступами, соответствующими лыскам 10, симметрично выполненным на плунжере 9, что исключает возможность проворачивания плунжера 9. Соосность сменного поршня 12 и фильеры 6 обеспечивается тем, что шток 11 помещен в кондукторную втулку 8, находящуюся в плотном контакте с камерой сжатия 7.

После завершения сжатия в канале фильеры 6 прессованный материал удаляется через сквозное окно 2 в цилиндрическом основании 1 устройства.

По разности осевых усилий в стенках фильеры 6 перед сменным поршнем 12 и после него определяют сопротивление движению слоя, который течет вокруг сменного поршня 12.

При помощи замены сменного поршня 12 на больший или меньший диаметр и другую длину получают возможность изменения толщины слоя исследуемого материала.

Плунжер 9 имеет в верхней части опорную головку с резьбовыми отверстиями для болтов, предназначенных для создания усилия обратного хода плунжера 9.

Прямой ход плунжера происходит в результате нагружения прибора на прессе, предназначенном для испытания механических свойств материалов.

Использование заявляемого устройства позволяет моделировать процессы, протекающие в компрессионных затворах и полостях утечек в одношнековых прессах для переработки биополимеров, например продовольственных продуктов и комбикормов. При помощи данного устройства возможно измерение крутящего момента и напряжений, возникающих в компрессионных затворах и полостях, моделирующих полости утечек. С помощью устройства можно измерять вязкость материала, экструдируемого в условиях сложного сдвига.

Формула изобретения

Устройство для исследования течения материала при сложном сдвиге, содержащее цилиндрическое основание с установленным в нем большим тензометрическим кольцом, закрепленную на большом тензометрическом кольце опору с установленным на ней малым тензометрическим кольцом, на котором установлена фильера с тензометрическими датчиками, камеру сжатия, образованную цилиндром, имеющим плотный контакт с фильерой, опорой и плунжером, плунжер снабжен штоком со сменным поршнем, который может быть выполнен разной длины и диаметра, отличающееся тем, что большое тензометрическое кольцо снабжено тензометрическими датчиками для измерения крутящего момента, соединенными с токосъемником, закрепленным на устройстве, в камере сжатия расположена кондукторная втулка, в которую помещен шток, а сменный поршень и фильера установлены с возможностью вращения относительно друг друга с переменной угловой скоростью.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3