Устройство для исследованияреологических свойств материалов

 

Союз Советскив

Соцнапнстичеасни

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (и>813199

К АВТОРСКОМУ СВ ИЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву

{22) Заявлено 29.06. 79 (21) 2799349/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 1503.81., Бюллетень N9 10

Дата опубликования описания 15. 0 3. 81 51 М ) „з

G 01 N 11/10

Государственный кеинтет

СССР ме дедам мзобретеннй м открытмм (53} УДК 532. 137 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В. Г. Софронов и Л. В. Блюмберг

KZCey.-:,: . петр„ ;., 7F )i8 . .-"! " с, Ч.-:.:= -, f !

Ленинградское научно-производственное объедниащ е

"Пигмент" (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ИЛТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к технике измерения реологических показателей вязких систем и может быть использовано в тех отраслях промышленности, где разрабатываются, выпускаются и используются пастообраэные продук« ты.

Известен сдвиговый реометр, основанный на методе тангенциального смещения для определения амплитудночастотных характеристик анизотропных упруго-вязких жидкостей и паст в режимах периодического сдвигового деформирования 1).

Однако этот прибор характеризуется сложностью конструкции и связанной с ней недостаточной точностью измерений. Использование такого прибора целесообразно только при измерении реологических величин анизотропных .паст.

Наиболее близким к предлагаемому является установка, включающая динамометр, смонтированный на базе электролитических весов, блок согласования и двухкоординатный самописец; динамометр содержит также кювету с образцом, снлоизмеритель, узел регистрации деформации и узел привода f23 .

К недостаткам данной установки относятся сложность процедуры заполнения кюветы испытуемой пастой и необходимость точной установки гофрированной пластинки. Кроме того, неудобен переход от одного предела измерения к другому, который осуществляется либо путем ручной замены одной динамометрической систе10 мы другой, либо путем замены гофрированной пластинки.

В тех случаях, когда производятся массовые измерения образцов с различной вязкостью, применение иэ15 вестных устройств не позволяет сразу получить точные значения измеряемых величин при изменении вязкости образцов. Для уточнения значений измеряемых величин необходимо проводить

20 повторные измерения на другом пределе измерения, переход же от одного предела измерений к другому для всех известных уистройств сложен.

Цель изобретения — повышение точ25 ности измерения и упрощение перехода от одного предела измерений к другому е

Эта цель достигается тем,что в устройстве, содержащем рабочий орган с

30 гофрированной поверхностью, нагружаю813199 щий узел,силоизмеритель и узел регистрации деформации, рабочий орган представляео собой ряд коаксиальных цилиндров, внешний из которых служит корпусом, выполнен неподвижным и имеет дно, центральный связан с приводом нагружающего узла через силоиэ ритель, а промежуточные выполнены с возможностью, поворота относительно общей оси и один относительно другого и снабжены кольцами и упорами.

На чертеже изображен рабочий узел, 10 общий вид.

Рабочий узел содержит внешний корпус 1 и опущенные в него полые цилин.дры 2 и 3, свободно поворачивающиеся вокруг оси центрального цилиндра 4, 15 соединенного с приводом прибора через силоиэмеритель (на чертеже не показан). Пары пальцев 5 и б жестко связаны с цилиндрами 2 и 3 и при их повороте упираются в стойки 7 и 8, с 2О помощью которых цилиндры крепятся на центральной оси. Продолжения пальцев 9-11 вынесены за внешний корпус и связаны с датчиком деформаций (также не показан на чертеже).

Устройство работает следующим образом.

Пространство между цилиндрами заполняется исследуемым материалом и через силоизмеритель приводится в движение центральный цилиндр. По мере увеличения нагрузки, приложенной к центральному цилиндру, увеличивается относительная деформация слоя материала, прилегающего к поверхности цилиндра,и возрастает измеряемое напряжение сдвига. Напряжение сдвига в прилегающем слое пропорционально приложенному вращающему моменту, регистрируемому силоиэмерителем, и обратно пропорционально плечу дейст- 4О вия силы (т.е. радиусу цилиндра) и величине поверхности цилиндра (опятьтаки пропорциональной радиусу). Таким образом, при переходе от цилиндра к цилиндру диапазоны измеряемых напря- 45 жений сдвига изменяются обратно пропорционально квадратам радиусов цилиндров.

После достижения предельного значения напряжения сдвига матеРиала внутренний цилиндр перемещается относительно своего наружного при постоянном значении вращающего момента до тех пор, пока пара связанных с ним пальцев не упрется в стойки следующего цилиндра. Затем работа прибора аналогичным образом автоматически продолжается в следующем диапазоне до тех пор, пока не закончатся измерения в наименьшем диапазоне измеряемых напряжений сдвига. 60

При использовании двухкоординатного самонишущего прибора на диаграмме могут быть записаны зависимости напряжения сдвига от деформации для всех диапазонов, причем каждая последующая кривая будет изображать в более подробном масштабе напряжений интересующую н ас з ави симо ст ь.

Для материалов, обладающих большой вязкостью, предельное напряжение сдвига может быть достигнуто только в области, прилегающей к поверхности первого (центрального) и второго рабочих цилиндров. Для еще более вязких материалов предельное напряжение достигается только на поверхности центрального цилиндра.

Таким образом, в зависимости от вязкости измеряемого материала получаются одна, две или три (все более точных) диаграммы напряжение-деформация при использовании двухкоординатного самописца или соответствующее число площадок при записи зависимости вращающий момент-время.

Первая площадка на диаграмме соответствует предельному напряжению сдвига, измеренному на наибольшем пределе прибора, вторая — второму диапазону измерения и т.д. Для большинства случаев соотношение крайних диапазонов 1:25 является вполне достаточным и можно ограничиться тремя диапазонами измерений с соотношением

1:5:5. По мере перехода от диапазона к диапазону предел измерения понижается и повышается точность измерения, так как при сохранении. точности силоиэмерительного устройства уменьшается абсолютная погрешность измерения напряжения сдвига.

Таким образом, предлагаемое устройство для исследования логических свойств материалов позволяет измерить реологические величины в широком диапазоне напряжений сдвига с высокой степенью точности.Исследова- ния реологических свойств материалов облегчаются за счет того, что переход от диапазона к диапазону осуществляется автоматически (без участия оператора), что особенно важно при проведении большого числа измерений для материалов различной вязкости.

Устройство может быть использовано при проведении измерений и в одном диапазоне, если тот предварительно иэвесте". Это достигается жестким соединен неиспользуемых промежуточных .,лндров с внешним или внутренним цилиндром. посредством тех же пальцев и упоров.

Кроме того, данное устройство может быть использовано как ротационный вискозиметр при определении реологических параметров жидкостей, при этом используются цилиндры с гладкой поверхностью, а одна из пар пальцев отключается, чтобы не ограничивать вращение соответствующего цилиндра относительно своего внешнего цилиндра.

Формула изобретения

Устройство для исследования реологических свойств материалов, со813199

Х иа г ужающеиц уелройсл Бу и сиевизие ияефю

Составитель В. Филатова

Редактор М. Петрова Техред Л.Пекарь Корректор O. Билак

Заказ 756/50 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 держащее рабочий орган с гофрирован- ной поверхностью, нагружающий узел, снлоизмеритель и узел регистрации деформации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и упрощения перехода от одного предела измерений к другому, рабочий орган представляет собой ряд коаксиальных цилиндров, внешний из которых служит корпусом, выполненным неподвижным и имеет дно, центральный связан с приводом нагружающего узла через силоизмеритель, а промежуточные выполнены с воэможностью ловорота .относительно оси и один относительно другого и снабжены кольцами и упорами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 441476, кл. G 01 И 11/00, 1972.

2. Новиков В. П. и др. Автоматическая установка для изучения структурно-механических свойств паст. "Лакокрасочные материалы и их применение", Р 5, 1974, с.46-47 (прототип).