Устройство для исследования течения материала в условиях сложного сдвига

 

Использование: для исследования поведения экструдата в компрессионных затворах и полостях утечек одношнековых прессов. Технический результат: расширение возможностей и области применения известного устройства. Сущность: в устройстве, содержащем 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, цилиндрическое основание установлено на планшайбе, оснащенной штоком, снабженным тензометрическими датчиками для измерения крутящего момента, на который посажен поршень разной длины и диаметра, подшипниковую опору, в которую установлена планшайба с приводом от электродвигателя, причем поршень и фильера установлены с возможностью вращения относительно друг друга с переменной угловой скоростью. 2 з.п.ф-лы, 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 процесса прессования пластического материала в модели фильеры [Порошковая металлургия материалов с особыми свойствами: Межвузовский сборник. - Куйбышев: КуАИ. - 124 с. - Стр. 29 / В. Ю. Полищук. Экспериментальное исследование напряжений в пластическом материале при его прессовании в цилиндрическом канале фильеры, 1981 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.

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

Задачей изобретения является создание 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 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, цилиндрическое основание установлено на планшайбе, оснащенной штоком, снабженным тензометрическими датчиками для измерения крутящего момента, на который посажен поршень разной длины и диаметра, подшипниковую опору, в которую установлена планшайба с приводом от электродвигателя, причем поршень и фильера установлены с возможностью вращения относительно друг друга с переменной угловой скоростью.

Планшайба имеет продольное отверстие, в котором установлен шток, закрепленный в подшипниках, с посаженным на нем поршнем разной длины и диаметра, на штоке закреплены привод и токосъемник, предназначенный для измерения крутящего момента.

Плунжер может быть размещен внутри фильеры.

На фиг. 1 показан продольный разрез устройства для исследования течения материала в условиях сложного сдвига, на фиг.2 - фиксация штока в подшипниках в планшайбе, на фиг.3 - показан плунжер, размещенный внутри фильеры.

Устройство содержит цилиндрическое основание 1, имеющее окно прямоугольной формы 2 с установленным на цилиндрическом основании большим тензометрическим кольцом 3, размещенную на цилиндрическом основании опору 4 с установленным на ней малым тензометрическим кольцом 5, на котором установлена фильера 6 с тензометрическими датчиками, камеру сжатия 7, образованную цилиндром, плунжер 8, подшипниковую опору 9, в которую устанавливается планшайба 10, с приводом 11 от электродвигателя 12, планшайба оснащена штоком 13, на котором посажен поршень 14 разной длины и диаметра, продольное отверстие 15, подшипники 16, токосъемник 17, закрепленный на штоке и планшайбе.

Работа устройства осуществляется следующим образом. На опоре 4 закреплена камера сжатия 7. Исследуемый материал помещают в камеру сжатия 7, уплотняют плунжером 8 и экструдируют в канале фильеры 6. В случае размещения плунжера 8 внутри фильеры 6 уплотнение и сжатие плунжером 8 происходит непосредственно в канале фильеры 6. После заполнения канала фильеры 6 при помощи электродвигателя 12 посредством привода 11 либо планшайба 10, либо шток 13 с поршнем 14 приводится во вращение с заданной угловой скоростью. Крутящий момент измеряется при помощи тензометрических датчиков, которыми снабжен шток 13. После завершения сжатия в канале фильеры 6 прессованный материал удаляется через окно 2 в цилиндрическом основании 1.

По разности осевых усилий в стенках фильеры 6 перед поршнем 14 и после него определяют сопротивление движению слоя, который течет вокруг поршня 14. Замена поршня 14 на больший или меньший диаметр и другую длину, получают возможность изменения толщины слоя исследуемого материала.

Плунжер 8 имеет в верхней части опорную головку с резьбовыми отверстиями для болтов, предназначенных для создания усилия обратного хода плунжера 8.

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. В случае, когда плунжер размещен внутри фильеры, получается модель процесса прессования материала в канале шнека до первого компрессионного затвора. 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

1. Устройство для исследования течения материала в условиях сложного сдвига, 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, отличающееся тем, что цилиндрическое основание установлено на планшайбе, содержащей шток с тензометрическими датчиками для измерения крутящего момента и с посаженным на него поршнем, планшайба с приводом от электродвигателя установлена в подшипниковой опоре, причем поршень и фильера установлены с возможностью вращения относительно друг друга с переменной угловой скоростью.

2. Устройство для исследования течения материала в условиях сложного сдвига по п. 1, отличающееся тем, что планшайба имеет продольное отверстие, в котором установлен шток, закрепленный в подшипниках, с посаженным на нем поршнем, на штоке закреплены привод и токосъемник.

3. Устройство для исследования течения материала в условиях сложного сдвига по п. 1, отличающееся тем, что плунжер размещен внутри фильеры.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3