Устройство для исследования деформационно-релаксационных параметров легкодеформируемых материалов
Владельцы патента RU 2266540:
Владивостокский государственный университет экономики и сервиса (ВГУЭС) (RU)
Изобретение относится к измерительной технике. Устройство содержит систему влажно-теплового воздействия на образец материала и оптическую систему регистрации деформационно-релаксационных параметров. Система влажно-теплового воздействия на образец материала включает средство для увлажнения, нагрева и охлаждения рабочей среды, термокамеру и средство подачи рабочей среды в термокамеру, представляющее собой обойму с конденсатоотводчиком, выполненную с возможностью регулирования по расходу и изменения ее положения относительно испытуемого образца. Внутри термокамеры установлена подвижная кассета с верхней платформой в виде покрытой тефлоном перфорированной пластины, одна часть которой для размещения образца расположена непосредственно внутри термокамеры, а вторая часть - вне ее и снабжена термостойким, обладающим низкими деформационными свойствами элементом с нанесенной на нем контрольной линией. Оптическая система регистрации представляет собой оптоэлектронную систему, скоммутированную с микропроцессором. Технический результат - повышение точности кинетики усадки. 1 ил.
Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике в легкой промышленности, служащей для исследования свойств материалов, в частности к устройствам для испытания деформационно-релаксационных свойств легкодеформируемых материалов при их термомеханической обработке.
Известно устройство [а.с. СССР №1366945, опубл. 15.01.1988] для испытания швейных материалов при влажно-тепловой обработке, содержащее тепловую камеру, средство для предварительного натяжения образца, привод механизма деформации материала растяжением и систему регистрации релаксации усилия, выполненную в виде тензометрической схемы.
Недостатками данного устройства являются значительные погрешности измерения деформационно-релаксационных характеристик мягких волокнистых материалов вследствие их контактного взаимодействия с упругой тензометрической балкой, и как следствие, влияние измерительного воздействия на напряженно-деформированное состояние материала, так как зажим образца, называемый неподвижным, является подвижным вследствие деформации тензометрической балки.
Наиболее близким к заявляемому является устройство [а.с. СССР №335532, опубл. 16.05.1972] для определения величины усадки текстильных материалов при влажно-тепловой обработке, содержащее сосуд для замочки образца, весовую систему и измерительную систему, которая включает осветитель, луч которого воздействует на оптическую призму, и фотокамеру для фиксирования отраженного луча.
Недостатком известного устройства являются ограниченные технологические возможности исследования параметров усадки материала, что связано с ограниченными возможностями используемого теплоносителя, а также низкая точность измерения кинетики усадки вследствие гидростатического воздействия на исследуемый образец легкодеформируемого материала и трения исследуемого образца о слои жидкости в сосуде, возникающего при его движении,
Технической задачей заявляемого изобретения является создание устройства, обеспечивающего расширение технологических возможностей исследования деформационно-релаксационных параметров легкодеформируемых материалов за счет расширения диапазона температурного и фазового состояния используемых теплоносителей, а также повышение точности измерений кинетики усадки.
Поставленная задача достигается с помощью устройства для исследования деформационно-релаксационных параметров легкодеформируемых материалов, содержащего систему влажно-теплового воздействия на образец материала, включающую средство для увлажнения, нагрева и охлаждения рабочей среды, термокамеру и средство подачи рабочей среды в термокамеру, представляющее собой обойму с конденсатоотводчиком, выполненную с возможностью регулирования ее по расходу и изменения ее положения относительно испытуемого образца, при этом внутри термокамеры установлена подвижная кассета с верхней платформой, выполненной в виде покрытой тефлоном перфорированной пластины, одна часть которой для размещения образца расположена непосредственно внутри термокамеры, а вторая часть - вне ее и снабжена термостойким, обладающим низкими деформационными свойствами элементом с нанесенной на нем контрольной линией, а также оптическую систему регистрации деформационно-релаксационных параметров, представляющую собой оптоэлектронную систему, скоммутированную с микропроцессором.
Устройство дополнительно содержит механизм для механического воздействия на испытуемый образец.
Наглядно устройство представлено на чертеже.
Устройство содержит термокамеру (тепловую камеру) 1, выполненную с внутренним теплоизоляционным покрытием 2 и нагревательными элементами 3; подвижно-съемную кассету 4, представляющую собой каркас с перфорированной и покрытой тефлоном 5 пластиной 6 для размещения образца, при этом часть пластины с неподвижным зажимом 7 среза испытуемого образца, расположена непосредственно внутри тепловой камеры 1, а вторая часть расположена вне этой камеры и снабжена специальным термостойким элементом 8 с нанесенной на нем контрольной линией. Деформационные свойства элемента 8 являются неизмеримо низкими по сравнению со свойствами исследуемых материалов. Термокамера 1 входит в систему теплового (влажно-теплового) воздействия на образец материала.
Кроме того, система теплового воздействия на образец заявляемого устройства включает средство 9 для увлажнения, нагрева и охлаждения рабочей среды (паровоздущная смесь либо горячий воздух) и средство 10 подачи этой рабочей среды в термокамеру 1, представляющее собой обойму с конденсатоотводчиком и регулируемым по расходу каналом, выполненную с возможностью изменения ее положения в пространстве термокамеры 1 относительно испытуемого образца материала.
Для дополнительного контроля за соблюдением технологических требований к испытаниям образца система теплового воздействия дополнена термопарой 11 и средством 12 контроля температуры образца.
Для осуществления механического воздействия на испытуемый образец устройство включает механизм нагружения и разгрузки материала, который в принципе может быть любым известным специалисту. Например, он может представлять собой подвижный зажим 13 для закрепления испытуемого образца, соединенный посредством тросика 14 и блока 15 с переменным грузом 16, как показано на чертеже.
Система измерения (регистрации) деформационно-релаксационных параметров 17, входящая в состав устройства, выполнена оптоэлектронной и скоммутирована с микропроцессором 18.
В состав устройства входят также элемент 19 для подсветки оцифрованной шкалы 20 и контрольной линии (не обозначенной на чертеже) термостойкого элемента 8.
Устройство работает следующим образом.
Перед исследованием испытуемый образец 21 укладывают на перфорированную, покрытую тефлоном пластину 6 и одним срезом фиксируют неподвижно в зажиме 7, а другой подвижный срез образца соединяют одним из известных способов с термостойким элементом 8. Тефлоновое покрытие пластины обеспечивает минимальный коэффициент трения при релаксации (восстановлении) деформации и усадки образца, а перфорация предназначена для сквозного прохода рабочей среды и ее равномерного распределения в области расположения легкодеформируемого (текстильного, волокнистого) образца материала 21. Затем кассету 4 с образцом устанавливают и фиксируют в заданном положении в пространстве термокамеры 1.
Механическое нагружение образца, варьируемое в зависимости от требуемой деформации, осуществляется посредством подвижного зажима 13, соединенного посредством тросика 14 и блока 15 с переменным грузом 17.
Исследование релаксации деформации или параметров усадки легкодеформируемых, например, волокнистых, материалов может осуществляться как в номинальном температурном режиме и влажности (нормальные условия), так и под воздействием теплоносителя варьируемой влажности и температуры, обеспечиваемого с помощью средств 9 обработки и средств 10 подачи рабочей среды в термокамеру 1.
При этом датчик температуры 11, подвижно установленный в термокамере 1, и средство 12 контроля температуры позволяют контролировать температуру как непосредственно образца, так и рабочей среды.
В ходе измерения релаксации деформации или параметров усадки образца регистрация соответствующего перемещения контрольной линии на практически недеформируемой части термостойкого элемента 8 осуществляется в режиме реального времени посредством оптоэлектронной системы 17, скоммутированной с процессором 18.
После завершения процесса релаксации образца, предварительно подвергнутого воздействию паровоздушной среды и сушке как заключительного этапа усадки материала, и регистрации результатов измерения кассета 4 выдвигается из термокамеры 1, устанавливается следующий образец материала, и цикл исследования повторяется.
Устройство для исследования деформационно-релаксационных параметров легкодеформируемых материалов, содержащее систему влажно-теплового воздействия на образец материала и оптическую систему регистрации деформационно-релаксационных параметров, отличающийся тем, что система влажно-теплового воздействия на образец материала включает средство для увлажнения, нагрева и охлаждения рабочей среды, термокамеру и средство подачи рабочей среды в термокамеру, представляющее собой обойму с конденсатоотводчиком, выполненную с возможностью регулирования по расходу и изменения ее положения относительно испытуемого образца, при этом внутри термокамеры установлена подвижная кассета с верхней платформой в виде покрытой тефлоном перфорированной пластины, одна часть которой для размещения образца расположена непосредственно внутри термокамеры, а вторая часть вне ее и снабжена термостойким, обладающим низкими деформационными свойствами элементом с нанесенной на нем контрольной линией, а оптическая система регистрации деформационно-релаксационных параметров, представляющая собой оптоэлектронную систему, скоммутирована с микропроцессором.
