Установка для исследования процесса набухания сетчатых полимеров

И САН ИЕ Союз Советских Социалистических РеслубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕХЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 19 Х 111.1968 ( 1266578/23-5) М. Кл, 6 01 п 7/10 присоединением заявкиПриоритет Комитет ло делам зобретеиий и открытий лри Совете Министров СССРУДК 678,019.253 убликовано 14.тт 1.1972. Бюллетень19 сания 4 М 1.1972 публиковани ВсЕсОю- .с,.т Авторы зобретени лиотека н Б, Д м яви ВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА НАБУХАНИЯ СЕТЧАТЫХ ПОЛИМЕРОВ УС А, П. Атапов, Л. И, Бичевская, ДГ. П, Овчинникова, П, Н. СиливВ, В, фомин,и Одной из,ваинеВдих физичка-химических характеристик природных и синтетических полицеров является осототическое давление или давление набухания.Известна уса ановка для гнсследования процесса набухания полимеров, содержащая пидравлический виресс с силовьим цилиндром, порщнем и штоком, рабочую камеру агента набухания и, контрольно-измерительную аппаратуру. Недостатком известной установки яв лается ее непригодность для определения величины давления набухания.Предлагаемая устаковка усвраняет указанный недостаток за счет того, что рабочая каалера вьиполнена в станине, пресса и ограни ртена сверху торцом штокасовдиненного с аорпинем силового цилиндра и оснащенного дриборами зацедра вел 1 ичины усилия сжатия, а снизу - торцои в 1 инта, анутри которого пре. дусмогрена полость, сообщающаяся посредст вом каналов с рабочей ка 1 мерой и, соединенная с мавистралью подакти аген 1 та набужания под ,риисированньим давлением. Установка позволяет измерять осмотичеокое давление или давление набуханья под воздействием меха нического давления на образец от 0 до 1000 атм. Это дает возмоиность исследовать любые системы сетчатых полимеров, имеющих как небольшие, так и вьисокие давления набухантия. Исследования можно вести очень ко;- центрированньими р аствор а ми. обрушки, Б ар ылев, Ю. В. Сысоев, Б. А. Терехи ,И. )ХомяковаПоли 1 мерный образец, это может быть резтина или любой другой нерастворимый в испытуемой среде 1 поли мер, в виде плоокой шайбы, помещается в специальное посадочное место, точно соответствующее его разме 1 рам. Штоком пресса на образец производится необходимое давление, с другой стороны через множество капиллярных отверстий на образец подается агент набухания, создающий чребуехтое давление. Образец набухает, стрехтится увеличить в объеме и оказьивает давление на шток тиресса. Это давление фгиксируется тензодатчиком. Если процесс тедет при постоянном давлении (переменном объеме), то перемещение штока, вследспвие нао,- хания образца, фииисируется стрелочным мпкронным инди 1 катором и оптическихт устройством, Все параметры: давление в цилиндре прессадавление штока на образец, давление агента набухансия,;изменение давления на шток или его гиаремещение вследствие набухания образца, техипсратурьт среды, в которой находится образец, время проведения эксперимента - записьиваютая на диаграмму электронных приборов или ленту осциллографа,. Прибор позволяет вести работу как при постоянном давлении и, следовательно, переменном объеме, так и при постоянном объеме и, следовательно, переменном давлении в зоне образца. Давление во всех линиях поддерживается автоматическвт. Велпчина давленяя, под которым происходит процесс, определяет равновесную концентрацию агента в полимере и является осмотическим,дав тениемполимера для данной равновесной концентоации, Поскольку набухание происходит в этихусловиях медленно, прибор, рассчитан на автоматическую непрерывную работу в течениенескольких недель. Практячески,время непрерывной работы определяется износостойкостью уплотнительных иолец на подвижныхэлементах гидравлических устройств.Прибор снабжен термостатирующей рубашкой, позволяющей проводить лроцесс набухания при "гемперат 1 рах от минус 50 до плюс100 С от постороннего теплоносителя.Развитая система световой сигнализацииобеспечдвает полный тсонпроль за всеми па,раметрами установки: перемещениями штокапресса, фиксацией положения штока, движением порадня гидроусилителя, включением и 20выключением всех агрегатов и узлов.На фиг. 1 показана принцйпиальная схемапредлатаемой установки, на, фяг. 2 изобртжен пресс с рабочей камерой, разрез.Установка содержит бак 1 для агента, чабухания, бак 2 для рабочей жидкости (маслоАМГ), предохр а нительный клапан 3 исливную магистраль 4, на которой установлензолотниковый щран 5. Обратный клапан бвключен в сливную магистраль 7, перекрытую ЗОгидрокраном 8. Для определения давленияслужат электроконтактный манометр 9 иконтрольный манометр 10. На гядромагистрали установлен, кроме того, гидроакиумуля гор11 с заправочньпм вентилем 12 и контрольнымманометром 13.В установке предусмотрены дренажная магистраль 14, тпрансы 15, 16 и, 17, сливпая магистраль 18 датчик давления 19 и фильтры20, 21, 22. Для созидания 1 давления в гидросистеме служат электродвигатель 23 с шестеренчатым насосом 24. В установку входят также обратный клапан 25, предохранительяьтйклапан 26, вентили 27 и 28, контрольный манометр 29 и пресс дО,45Дренажная магистраль 31 прелназначенадля поддержания заданного давления, золотниковьпй кран 32 и элект 1 роконтакпный маноменр ЗЗ служат для перекрытия потока жщкости и замера ее давления соопветспвенно,Установка оснащена гидроаккумулятором34, контрольным манометром 35 и обратнымислапанами 36 и 37, датч 1 иком давления 38,имеет дренажную магиспраль 39, гидроусилитель 40, вентиль 41, (дренажную магистраль42, обратные клапаны 43 и 44 и сливную магиспр аль 45.Основной узел установки - пресс (см.фиг. 2) содержит винт 4 б с гайкойзштурвалом, камеру 47 рабочей жидкости (агента на Обуханья), магистраль 48 подачи агента на.бухания, териопару 49 и рабочий стол 50.Давление в исследуемом образце 51 измеряется с помощью микронного индикатора 52.Кроме тото, пресс включает магистраль 53 по дачи, масла АМГв силоеой цилиндр, имеющий верхнюю 54 и нижнюю 55 полости.Пресс имеет корпус 56, гайдуки 57 и 58, фиксирующие положение штока 59, потенциомепр 60, тензодатчик 61, термостатирующую рубатпку 62, осагистраль 63, подвовящую тепло- носитель, и шторок 64,Исследуемый образец 51 помещается,в рабочую камеру пресса 30. По электроконтактному манометру 9 устанавливают .необходимое давление в полости,54 цилиндра пресса. Из двух видэв упоравления ручное - автоматическое включают требуемый.Пусть режим будет автоматичесиий. Воздушные полоспи гидроаикумуляторов давеления 11 и 34 предварительно заполняют азотом через заправочные вентили 12 и 28; давления в них контролируют манометрами 13 и 29. Ги(дрокран 8 ставят в,положение для подачи рабочей жидкоспи в полость 54 цилиндра пресса, одновременно гидрокран перекрьтвает вход в полость 55 тпилиндра пресса и слив 1 ную магистраль 7. Далее кран 16 опкрьпвают для подачи из бака 2 рабочей жидкости (масла АМГ) через фильтр 21 к шестеренчатому насосу 24, затем открывают кран 15 для подачи агента из абака 1 через фильтр 20 в магистраль к гидроусилителю 40. Дренажные краны 27 я 41 закрыты. Положенне всех тсраяов и вентилей фиисируетоя на световом табло и электрически бло 1 кирует питание электродвигателя, Далее включают электродвигатель 23, который вращает шестеренчатый насос 24 и через фильтр 22 подает масло АИГв гидросхему. Предохранителыньпе клапаны 3 и, 26, настроенные на максимально возсможное, давление, предохраня 1 от гидросхему от случайных перегрузок и сбрасывают жидкость в баас 2.Масло АМГпройдя фильтр 22, посгупает в золотниковый юран 5, управляемый электроконтактным манометром 9 и, через обратный клапан б, гидрокран 8, нагнетается в полость 54. Гидроаккумулятор 11 компенсирует возмоипные утечки через уплотнения, которые через магистраль 14 сбрасываюпся в бак 2. Давление в полости 54 контролирует. ся, помимо электроконтакгного манометра 9, манометром 10 и записьпваепся на осциллограмму датчиком 19. По достижении заданного;давлениия манэметр 9 переключает золотниковый кран 5 и сбрасьпвает жидкость в бак 2. В зависимоспи от рода работы: при постоянногм давлении и перемененном объеме или при переменном давлении и постоянноью объеме - шток 59 фиисвруется гайкамя 57 и 58 соопветспвенно, что также отмечается на световом табло.,Гидросхема подачи агента набухания работает следующим обу азам.С помощью тумблера включается электрическая цепь золотниковых кранов 17 и 32, Как уже отмечалось, цран 15 открыт. При,работающем насосе 24 масло АМГчерез фильтр 22 поступает в золотниковый кран 17, 3421055 10 15 20 30 35 40 управляемый электроконтактным манометром 33, настроенным на заданное давление. Через обратный клапан 25 жидкость поступает в гидроаккумулятор 34, подде 1 рживающий просто. янство давления на входе в золотниковый кран 32, управляемый конечным 1 и выключателями поршня гид р оусилителя 40.Золотниксзый кран 32 подает жидкость попеременно в больпдие полости двухходового гидроусилптеля 40, который, питаясь агентом из бака 1, через кран 15 и фильтр 20, через систему обратных клапанав 3 б, 37, 43, 44 напнетает агент (жидюсмь) в рабочую камеру 47 пресса 30. Дгвление контролируемся манометром 35, Возможные утечеки через уплотнения в гидроусилптеле со стороны порщюня поступают в магистраль 39 и сбрасываются н бак 1. Утечку агента из рабочей камеры 47 (черняев уплотнения) собирают и по магистрали 42 сбрасывают,в бак 1. По,достижении заданного давления в рабочей камере манометр 33 переклсчает золотниковый ран 17 при этом перестает функционировать гидроусили- тель 40, В случае необходимости масато АМГчерез вентиль 27 сливается по магистрали 18 в ба 1 к 2, а жидкость-агент через вентиль 41 и слитную магистраль 45 - л бак 1.Если дроцесс,длителыный, то,автоматнка обеспечивает выключение электродвигателя 23 по досгижении заданных давлений на што;се пресса и в рабочей каме 1 ре пресса. Если давление в одной из эмих магисмралей понижаетсянасос 24 включается и доводит давление до заданного,Помысле окончания работы выключаемся насос 24, тумблер золотниковых крусанов 17 и 32 приводится в исходное полжение, вследствие чего,масло сливается через магистраль 18, агент - через вентиль 41 и магистраль 45. Гидрокран 8 переключается и масло сливается через магистраль 7, одновременно открывая для подачи давления полость 55, Поставив гайдуки 57 или 58 в необходимое положение, включают насос 24 и подают давление в полость 55, Шток пресса поднимается. Винтом 4 б шторок б 4,выталкивает образец на. ра,- бочий стол 50, где его .можно оомерить и сфотографировать (лресс оборудован фотоаппаратурой для объемной съемки).С целью обеспечения требуемой температуры в,рабочей камере пресса через магистраль б 3 в геряостатирующую рубашку 62 пресса подается напретая или. охлажденная жидкость, Температура измеряется термопарой 49 и записывается на ленту электронного прибора. Потенциометрический датчик б 0 предназначен для грубой записи перемешоний штока 59, тензодатчик 61 - для записи давлений в зоне образца на шток, микронный индикатор 52 и, не показанное на чертеже, оптическое успройство - для точной индикации малых перемещений штока 59. Предмет изобретения Усгановка для исследоваяния процесса набухания,сетчатых полимеров, .содержащая гидравлический пресс с силовьвт цилиндром, поршнем и штоком, рабочую камеру агента набухания и контрольноизмеригельную аппарагуру, отличающаяся тем, что, с целью определения величины давления набухания, рабочая казимера выполнена,в станине пресса и ойраничена сверху торцом штока, соединенного с поршнем силовото цилиндра и оснащенного прибораии 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.