Установка для исследования процесса набухания сетчатых полимеров

 

И CÀH È Å 342105

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

:Заявлено 19Х111.1968 (№ 1266578/23-5) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 14.тт1.1972. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 4.VII.1972

М. Кл. G 01п 7/10

Комитет ло делам изобретений и открытий лри Совете Министров

СССР

УДК 678.019.253 (088.8) ветсarr;i.,т 1

Авторы изобретения

А. П. Атапов, Л. И. Бичевская, Д. Б. Добрушкин, Б р

Г. П. Овчинникова, П. Н. Силивров, Ю. В. Сысоев, Б. А. Терехин, В. В. Фомин,и H. È. )Хомякова j

Заявитель

УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА НАБУХАНИЯ

СЕТЧАТЫХ ПОЛИМЕРОВ

Одной IH3,ваиснейцлих физико-xH!MIHIHeicких

ХаРа КтЕРИСтИ К ПРHPggrHbIX И СИНтЕтИЧЕС|КИХ rlОлимеро в я вляется осгмотическое давление или давление набуха|ния.

Известна установка для и сследования процюсса набуха ния полимеров, содержащая гидравлический пресс с сило|вым цилиндром, поршнем .и штоко м, рабочую камеру агента набухания и, контролыно-из мерительную а ппаратуру. Недостатком известно и уста нов к и является ее непригодность для определения величины давления на|бухания.

Предлагаемая ycTaiHOHiIIB успраняет указанный H oicTBToк за счет того, что рабочая камера выполнена в станине, пресса и ограничена сверху торцом IIITIQKB,;coâäèíåííol.о с аюрпвне м силового цилиндра и оснащенного ари бо рами зам ера вел1и чины усилия сжатия, а снизу — торцом винта, анутр и которого пре дусмогрена полость, сообщающаяся ITocpep!CTвом каналов с:рабочей камерой и, соединенная с ма ги стралью подакти аген1та на бужания под фиоосиро ванным да|влением. Установка поз воJliHeT из мерять осмотическое JIBIBJIeHие или давление на буханья под воздействием механичвс ко го давления на образец от 0 до

1000 атм. Это дает возмож ность исследо вать любые систем|ы сетчатых полимеров, имеющих как небольшие, та к и вьисо кие да|вления набуха ния. Исследования iможно вести очень кoi;цвнтриро в аниным и р аст во р à м и.

Поли1мерный образец, это может быть рез и,на или любой другой нерастворимый IB ис пытуемой среде полимер, в виде плоокой шайбы, помещается в специальное посадочное место, точно соответствующее его разме рам. Штоком пресса на образец производится необходимое давление, с другой стороны через множество ка пиллярных отверстий на образец подается агент на бухания, создающий чребуехтое давление. Образец набухает, стремится у величить в объеме и оказьввает да вле ние на шток пресса. Это давление фи ксируется тензо датчиком. Если процесс и дет п ри постоян ном давлении (переменном объеме), то перемещение штока, вследспвие наохания о бра31IB, фиксируется стрелочным микtpонным инди1катором и оптическим устройствсхм. Все llapalleTjpbl: давление в цилиндре пресса,,давление штока на образец, давленне аге|нта набухания,,изхтенение давления на шток или его гсаремещение в следствие набухания образца, техопсратуры среды, в которой находится образец, время проведения э кспеР И I erH T B — З а II H C bIIB B IOTOH Н а ДИ а ГР аММУ ЭЛЕК ронных приборов или ленту осциллографа..

Прибор позволяет вести работу как при постоянном давлении и, слсдо вателыно, перемен ном объеме, так и при посто янном объеме и, следователыно, переменном давлении в зоне образца. Давление во всех линиях подде рживается автоматическвт. Величина давле.

342105 няя, под которым происходит IIIpogecc, определяет равновесную концентрацию агента в полимере и является ос мотическим,давлением полимера для данной paIBHoIBpcHQH концентоации. Поскольку набухание происходит в этих условиях медленно, прибор, рассчитан на автоматическую непрерывную работу в течение нескольких недель. П ра ктячески .вресмя непрерывной работы оп ределяется износостой костью уплотнительных колец на подвижных элементах гидравлических устрой ств.

Прибор снабжен термостати рующей рубашкой, позволяющей про водить лроцесс на буха ния IIIipH т ем перату рах от мину с 50 до плюс

100 С от постороннего теплоносителя.

Развитая система световой сигнализации обеспечивает полный контроль за в семи На,раметрами утстано вки: перемещениями штока пресса, фиксацией положения штока, движением порлня гидроусилителя, включением и вьпключением всех ат-регато в и узлов.

На фиг. 1 пока|зана при нципиальная схема предлагаемой установки, на, фиг. 2 из обр lжен пресс .с ра бочей камерой, разрез.

Установка содержит бак 1 для агента, чабухания, ба к 2 для рабочей жидкости (масло

АМГ-10), IIIp epoxy а нительный клапан 3 и сли вную магистраль 4, на которой установлен золотниковый щран 5. Ооратный клапан б включен в сливную магистраль 7, перекрытую ЗО гидрокраном 8. Для о пределения давления служат электро контактный манометр 9 и контрольный манометр 10. На гядромагистрали установлен, кро|ме того, гидроаккумулягор

11 с заправочньпм вентилем 12 и контрольным манометром 13.

В устано в ке предусмотрены дренажная магистраль 14, IKIpaHBI 15, 16 и, 17, сливпая магистраль 1I8,;äàòaèIê давления 19 и фильтры

20, 21, 22. Для созидания давления в гидроси- 4О стеме служат электродвигатель 28 с шестеренчатым насоcoì 24. В vcTBHoiBIKi входят также обратный клапа н 25, предохранительяьтй

KJIBIIIBIH 26, ве нтил и 27 и 28, контрольяый NBнометр 29 и пресс I30, 45 Дренажная магистраль 81 предназначена для поддержания заданного давления, золотниковьпй кран 82 и элект1ро контакпн ый маномеПр 88 служат для перекрытия потока ?KIHIZкости я за мера ее давления еоопветспвенно.

Уста ноBIKB оснащена гидроаккумулятором

84, контрольны м манометром 85 и обратными

<лапана ми 36 и 87, датчи ко м давления 38, имеет дрена?кную магиспраль 89, гидроусилитель 40, вентиль 41, {дренажную магистраль

42, обратные клапаны 48 и 44 и сли вную ма.гиспр аль 45.

Основной узел усTBHoIBKH — IIp&clc (tcAI. фиг. 2) содержит винт 46 Ic гай кой- штурвалом, камеру 47 рабочей жидкости (агента на- 6О буха ния), магистр аль 48 подачи а гента на,бухания, териопару 49 и рабочий стол 50.

Да влен ие (в исследуемом образце 51 измеряется .с помощью микронного индикатора 52.

adipose тото, пресс включает магистраль 58 по- 65 дачи, масла. АМГ-10 IB силоаой цилиндр, имеющий верхнюю 54 и нижнюю I55 полости.

HIpecc имеет корпус 56, гайдуки 57 и 58, фиксирующие положение штока 59, потенц иомепр

60, тензодатчи к 61, термостатирующую рубаюку 62, маги страль 68, подводящую теплоноситель, и шторок 64.

Исследуемый образец 51 помещается,в рабочую ка меру пресса 80. По электроконтактно му ма но метру 9 устана вливают .необходимое давлени е в IIIOJIOCTH,54 цилиндра пресса.

Из двух BzpoIB уп ра вления «ручное — автоматичес кое» включают требуем ый.

Пусть режим будет автомати|ческий. Воздушные полоcTIH гидроаикумулято ров да веления 11 и 34 предварительно заполняют азотом через заправочные вентили 12 и 28; давления в них контролируют манометр а.ми 18 и 29.

Ги(д ро кран 8 ста вят .в,положение для подачи ра бочей ?KIHpKolcDH в lIIIQJIocTb 54 IIIHJIHндра пресса, одновременно ги дрокран пере к рывает вход в полость 55 .тпилиндра IHIpecICB и сли в1ную магистраль 7. Далее кран 16 опкрьпв ают для подачи из ба ка. 2 ра бочей жидкости (гмасла

АМ Г-I10) через фильтр 21 к шестеренчатоеяу насосу 24, затем открывают кран 15 для подачи агента из абака: 1 через ф ильтр 20 13 магистраль к гидроусилителю 40. Дренажные краны 27 я 41 за крыты. Положение BIcex кранов и .BåHTIHëåé фиксируетоя на светоBQIM Tdбло и электрически блокирует пита ние электродвигателя. Далее включают электродвигатель 28, который вращает шестеренчатый на.сос 24 и через фильтр 22 под-ет масло АИГ-10 в гидросхему. Предохранительные клапаны 8 и, 26, настроенные на максимально возгможное, давление, предох ранятот гидросхему от случайных перегрузок и сбрасывают жидкость IB оак 2.

Масло АМГ-10,,ïðo@äÿ фильтр 22, поcryпает в золотниковый ?пран 5, управляемый электроконтактным манометром 9 и, через обратный клапан б, гидро кран 8, нагнетается в полость 54. Гидроа ккумулятор 11 компенсирует воз мож ные утечки через уплотнения, которые через магистраль 14 сбрасываюпся в бак 2. Давление в полости 54 контроли руется, помимо электроконта кгного манометра 9, манометром 10 и за письпваепся на осциллограмму датчиком 19. По достижении за дан ного;давлен ия ма ндметр 9 переключает золотни ковый кран 5 и сбрасывает жидкость в бак 2. В зави симоспи от рода работы: при постоянногм давлении и перемененном о бъеме или IIlpH переменном да вленHiH и постоя ином объеме — шток 59 фиксвруется гайкамя 57 и

58 соопветспвенно, что также отмечается на световом табло. ,Гидросхема подачи агента набуха ния работает следующи м обу азам.

С помощью пу1мблера включается электрическая: цепь золотниковых кранов 17 и 32, Ка к уже отмечалось, IKIpaH 15 открыт. При,работающем насо се 24 масло АМГ-10 через фильтр 22 поступает в золотн иковый кран 17, 342105

25

40 управляемый электроконтактным манометоом

88, настооенным на зада нное давление. Через обратный клапа н 25 жидко|сть поступает в гидроаккумулятор 84, подде р жи вающий постоян ство давления íà IBXOPe в золотн иковый

KpaiH 82, управляемый конечным1и в ыключателя ми поршня гид р оусилителя 40.

Золотниксзый кран 82 подает жидкость попеременно в больпдие полости двухходо вого гидроусилптеля 40, который, питая сь аге нтом и з ба ка 1, через кран 15 и фильтр 20, через систему обратных клапана в 86, 87, 43, 44 напнетает агент (жид<осмь) в рабочую камеру

47 пресса 80. Дг влен ие контролируется манометром 85. Возможные утечек и через уплотнения в гидроусилптеле ico стороны пор шня поступают в магистраль 89 и сбрасываются н ба к 1. Утечку агента из рабочей камеры 47 (черняев уплотнения) собирают и по магистрали 42 с брасывают,в бак 1. По,достижении зада нного давления в рабочей камере манометр

88 перекл счает золотиHKQIBbIH ран 17,,при этом перестает функцион ироBiaTb гидроусилитель 40. В случае необходимости масато

АМГ-10 через вентиль 27 сли вается по магистрали 18 в ба к 2, а жидкость-а гент через вентиль 41 и слитную магистраль 45 — л бак 1.

Е сли дроцес с,длителыный, то,а втоматика обеспечивает выключение электродвигателя 28 по досpHIKeHiHiH заданных .да влений на што;<е пресса и в рабочей камере пресса. Если давление в одной из эмих vrairHсмралей по нижается,,насос 24 включается и до водит давление до задан но го.

После окончания работы выключаемся насос 24, тумблер золотни ковых кранов 17 и 82 приводится в исходное пол жение, вследств Ie чего,маctJIO сли вается через магистраль 18, а гент — через вентиль 41 и магистраль 45.

I iHZpiozpaH 8 переключает ся и масло сливается через магистраль 7, одновременно открывая для подач и давления полость 55. Поставив гайдуки 57 или 58 в необходи мое положение, включают насос 24 и подают да|вление в полость 55, Шток пресса поднимается. Винтом 4б IIITQIK б4,выталкивает образец на. ра.бочий стол 50, где его .мож но обмерить и сфотографировать (пресс оборудован фотоап паратурой для объемной съемщики).

С целью обеспечения требуемой температуры в,рабочей камере пресса через магист раль б8 iB гер м остатирующую рубашку 02

npecica подается напретая !HJIH. охлажденная жидкость. TeMineparypa измеряется термопарой 49 и записы вается на ленту электронного поибора. Потенциометрический датчик б0 предназ начен для грубой за писи перемещений штока 59, тензо датч и к 61 — для записи давлений в зоне образца на шток, микронный индикатор 52 и, не по казан ное на чертеже, оптическое успро и ство — для точной и ндикации малых перемещений штока 59.

П р едм ет изобретения

У сгановка для исследо ваяния процесса набухания,сетчатых полимеров, .содержащая гидра влический пресс с сило выи цилиндром, поршнем .и штоком, рабочую камеру агента набухания и контрольно измеригельную aninaparypy, отличающаяся тем, что, с целью определения величины давления на буха ния, рабочая камера Bbtinолнена;в ста нине пресса и ойраничена сверху торцом штока, соединенного с пор шнем силового цилиндра и оснаще зного прибо раии замера величины усилия сжатия, а снизу — торцом винта с полостью, сообщающейся посредством каналов с рабочей камерой и соединенной с магистралью подачи агента набухания под фиксированным давлением.

342105

Составитель М. Самигуллин

Редактор Л. Ушакова Техред 3. Тараненко

Корректор Т. Бабакина

Заказ 2018/17 Изд. № 856 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Рзушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2