Устройство для исследованияреологических свойств материалов

Союз Советскня Соцнапнстичесниа РеспубликОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ оц 813199 Ф:ф К АВТОРСКОМУ СВ ИЕЛЬСТВУ(51 М )з 6 01 й 11/10 Государственный комитет СССР ио дедам изобретений и открытий(71) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ИАТ"РИАЛОВИзобретение относится к технике измерения реологических показателей вязких систем и может быть использовано в тех отраслях проыяшленности, где разрабатываются, выпускаются и используются пастообраэные продук" ты.Известен сдвиговый реометр, основанный на методе тангенциального смещения для определения амплитудно- частотных характеристик анизотропных упруго-вязких жидкостей и паст в режимах периодического сдвигового деформирования 13.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; динамо- метр содержит также кювету с образцом, снлоизмеритель, узел регистрации деформации и узел привода Щ ,К недостаткам данной установкиотносятся сложность процедуры заполнения кюветы испытуемой пастойи необходимость точной установкигофрированной пластинки. Кроме того, неудобен переход от одного предела измерения к другому, которыйосуществляется либо путем ручнойзамены одной динамометрической систе 1 О мы другой, либо путем замены гофрированной пластинки,В тех случаях, когда производятся массовые измерения образцов сразличной вязкостью, применение иэ 15 вестных устройств не позволяет сразуполучить точные значения измеряемыхвеличин при изменении вязкости образцов. Для уточнения значений измеряемых величин необходимо проводить20 повторные измерения на другом пределе измерения, переход же от одногопредела измерений к другому для всехизвестных устройств сложен,Цель изобретения - повышение точ 25 ности измерения и упрощение переходаот одного предела измерений к другомуеЭта цель достигается тем,что в устройстве, содержащем рабочий орган с30 гофрированной поверхностью, нагружаю 813199щий узел,силоизмеритель и узел регистрации деформации, рабочий орган представляео собой ряд коаксиальных цилиндров, внешний из которых служиткорпусом, выполнен неподвижным и имеет дно, центральный связан с приводом нагружающего узла через силоиэритель, а промежуточные выполнены свозможностью, поворота относительнообщей оси и один относительно другогои снабжены кольцами и упорами.На чертеже изображен рабочий узел, 1 Ообщий вид.Рабочий узел содержит внешний корпус 1 и опущенные в него полые цилин.дры 2 и 3, свободно поворачивающиесявокруг оси центрального цилиндра 4, 15соединенного с приводом прибора черезсилоиэмеритель (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 2 Опомощью которых цилиндры крепятсяна центральной оси. Продолжения пальцев 9-11 вынесены за внешний корпуси связаны с датчиком деформаций (также не показан на чертеже).25Устройство работает следующим образом.Пространство между цилиндрами заполняется исследуемым материалом ичерез силоизмеритель приводится вдвижение центральный цилиндр. По мере увеличения нагрузки, приложеннойк центральному цилиндру, увеличивается относительная деформация слоя материала, прилегающего к поверхностицилиндра,и возрастает измеряемое на- З 5пряжение сдвига. Напряжение сдвигав прилегающем слое пропорциональноприложенному вращающему моменту,регистрируемому силоиэмерителем, иобратно пропорционально плечу дейст Овия силы (т.е. радиусу цилиндра) ивеличине поверхности цилиндра (опятьтаки пропорциональной радиусу). Такимобразом, при переходе от цилиндра кцилиндру диапазоны измеряемых напряжений сдвига изменяются обратно пропорционально квадратам радиусов цилиндров,После достижения предельного значения напряжения сдвига материалавнутренний цилиндр перемещается относительно своего наружного при постоянном значении вращающего моментадо тех пор, пока пара связанных сним пальцев не упрется в стойки следующего цилиндра, Затем работа прибора аналогичным образом автоматическипродолжается в следующем диапазонедо тех пор, пока не закончатся измерения в наименьшем диапазоне измеряемых напряжений сдвига. 60При использовании двухкоординатного самонишущего прибора на диаграммемогут быть записаны зависимости напряжения сдвига от деформации длявсех диапазонов, причем каждая последующая кривая будет изображать в более подробном масштабе напряжений интересующую нас зависимость.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 л 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 изобретенияУстройство для исследования реологических свойств материалов, соСоставитель В. Филатова етрова Техред Л.Пекарь Корректор О. БиРедакто одписноеСССРытийд. 4/5 Тираж 907 И Государственного комитета по делам изобретений и откр 5, Москва, Ж, Раушская на 756/ ВНИ а 1130 илиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 держащее рабочий орган с гофрирован-ной поверхностью, нагружающий узел,снлоизмеритель и узел регистрациидеформации, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностиизмерения и упрощения перехода отодного предела измерений к другому,рабочий орган представляет собой рядкоаксиальных цилиндров, внешний изкоторых служит корпусом, выполненнымнеподвижным и имеет дно, центральный связан с приводом нагружающегоузла 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 экспертизе1, Авторское свидетельство СССР Р 441476, кл. С 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).