Устройство для исследования процесса отверждения веществ

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнхСоцналнстннескнкРеанублнк пп 898296(22) Заявлено 280580 (21) 2933196/18-25 51 М. Кп. С 01 И 11/16 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(71 ) Заявитель Опытно-конструкторское бюро Специального физического приборостроения при Воронежском политехническом институте(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОТВЕРЖДЕНИЯ ВЕЩЕСТВНедостатком устройства является большая погрешность определения аб солютных значений физико-механических характвристик, связаиных с неопределенностью Формы исследуемого образца Изобретение относится к устрой. ствам, основанным на динамических методах измерения Аизико-механических характеристик веществ и может быть использовано в химической, авиационной, радиотехнической и других отраслях промышленности для исследований структурных особенностей сред в процессе их отверждения.Известно устройство для исследования процесса отверждения веществ.Исследуемое вещество наносится на упругую консольно закрепленную подложку, которая подвергается вынужденному деформированию при помощи генератора в виде электродвигателя с регулируемым числом оборотов. Измеряя Лазу отставания пластины от возбуждающего напряжения и амплитуду ее перемещения, рассчитывают все вязкоупругие характеристики ис" следуемой среды в процессе ее структурирования Г 1,Наиболее близким по своей сущности к предлагаемому изобретению явля 1ется устройство для исследованияпроцесса отверждения веществ (полимеров), содержащее упругий чувствительный элемент, закрепленный однимконцом в неподвижном зажиме, инерционный элемент с подвижным зажимом,в котором закреплен второй конецупругого элемента возбуждающие и регистрирующие преобразователи, блокобработки информации. Исследованиепроцесса отверждения полимеров осуществляют следующим образом, Упругийчувствительный элемент, изготовленный из пучка кварцевых, углеродистыхили шлаковых высокомодульных волоконпропитывают исследуемым веществом,представляющим из себя 20растворполимера в растворителе и, по меревысыхания растворителя, измеряют логарифмический декремент и период колебаний комбинированной колебательной системы, расчитывая по результа там эксперимента физико-механическиехарактеристики (динамический модуль,модуль потерь и т.д.) исследуемойсреды 2).Недостатком известных устройств ЗО является большая погрешность опреде 89829 бления физико-механических характеристик, а в большинстве случаев полная невозможность получать их абсолютные значения, что связано с неопределенностью формы и размеров исследуемого образца. Кроме того, требуемая длительная подготовка образцов делает устройство малоэкспрессным и неудобным в эксплуатации,Цель изобретения - повышение точности, экспрессности измерений и удобства эксплуатации.Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое устройство для исследования процесса отверждения веществ, содержащее упругий чувствительный элемент, закрепленный одним 15 концом в неподвижном зажиме, инерционный элемент с подвижным зажимом, в котором закреплен второй конец упругого чувствительного элемента, возбуждающие и регистрирующие преоб О разователи и блок обработки информации, в котором чувствительный элемент выполнен в виде двух разъемных пластин с выступами, образующими прямоугольный внутренний объем, заполняемый исследуемым веществом.На фиг. 1 показана конструкция измерительного преобразователя; на фиг, 2 и 3 - одна и вторая разъемные пластины чувствительного элемента, соответственно; на фиг. 4 - предлагаемый чувствительный элемент в сборе; на йиг. 5 и б - другие возможные варианты выполнения чувствительного элемента показывающие оптимальность предлагаемой конструкции 35 (фиг, 4) .Измерительный преобразователь содержит упругий чувствительный элемент 1 (фиг. 1), одним концом закрепленный в неподвижном зажиме 2, 4 О инерционный элемент 3 с подвижным зажимом 4, в котором закреплен второй конец упругого чувствительного элемента 1, возбуждающие преобразователи, включающие катушки 5 и при крепленные в диаметрально противоположных точках инерционного, элемен. - та 3, сердечники б, регистрирующие преобразователи, включающие источник света 7, фотоприемник 8 и, прикрепленную к инерционному элементу 3, оптическую шторку 9 , Упругий чувствительный элемент 1,и инерционный элемент 3 образуют колебательную систему, совершающую крутильные колебания. Цмпфирование другого вида колебаний осуцествляется при помощи подшипника скольжения, образованного иглой 10 в центре инерционного элемента 3 и цилиндрической втулкой 11. Изменение и поддержание температуры 0 среды производится при помощи термокамеры Т. Измерение параметров колебаний производится при помощи блока обработки информации 12, куда поступает сигнал с Фотоприемника Я. 65 Чувствительный элемент 1 состоит из собранных внахлестку (фиг. 4) двух пластин, каждая из которых представляет собой двухступенчатый прямоугольный параллелепипед и состоит изступеней 13 и 14 (фиг. 2 и 3). Исследование процесса отверждения производят следующим образом. Собираютвнахлестку чувствительный элементи исследуемую среду помещают в объем15 между параллельными плоскостямиупругих элементов 14. Излишки средыудаляют механическим способом припомощи любого скребка. В зависимостиот исходного состояния среды (большая вязкость) заполнение объема можно произвести до сборки пластин. Заполненный средой чувствительный элемент одним концом помецают в неподвижный 2, а другим - в подвижный 4 зажимы измерительного преобразователя. Колебательной системе, содержащей упругий чувствительный 1 и инерционный 3 элементы при помощи возбуждающих преобразователей (катушки 5, сердечники б) прикладываюткрутящий момент, после снятия которого система совершает свободные колебания, деформируя исследуемую средув объеме 15 между параллельными плоскостями упругих элементов 14. На выходе фотоприемника 8 вырабатываются экспоненциально затухающие электрические колебания, параметры которых (логарифмический декремент и период) измеряются при помощи блока обработки информации 12.Расчет физико-механических характеристик (динамический модуль, модуль потерь, тангенс угла механических потерь и т.д.) производят по классическим формулам для обратного маятника. Физико-механические характеристики расчитываются в данномслучае с достаточно высокой точностьютак как форма образца определяется геометрическими размерами полости, которую образуют параллельные плоскости упругих элементов и гранями второй ступени двухступенчатого параллелепипеда.Ввиду того, что чувствительный элемент разборный и заполнение егосредой занимает малое время, устройство обладает высокой экспрессностьюи удобно в эксплуатации, так какчувствительный элемент используетсямногократно и не требует для егозаполнения специальных дозирующихустройств, Предлагаемый чувствительный элемент, являясь разъемным, обладает высокой добротностью, которая достигается за счет малых и посто(- янных потерь при многократных зажати. ях в подвижном и неподвижном зажимах,Объем 15 для заполнения исследуемой средой можно получить не только при помощи двух двухступенчатых параллелепипедов (Фиг. 4), но также,например, при помощи пристыковкипластины 16 к трехступенчатому параллелепипеду 17 (Фиг. 5) или при помощи двух трехступенчатых параллелепиПедов 18, 19 (Фиг. 6). Высота ступеней 13, помещаемых в зажимы, выбирается из условия обеспечения хорошего поверхностного напряжения жидкого образца в зазоре между параллельными плоскостями, т. е, надежного удержания среды в полости 15. Прак.тически, например для воды эта высота выбирается в пределах 0,4 - 0,5 мм,а для сред с большей вязкостью, соответственно больших величин, не более 2,5 - 3 мм. Деформирование средыв указанной полости эквивалентно деформированию в узком зазоре вискозиметра,что значительно повышает чувствительность.Применение предлагаемого чувствительного элемента отличает данноеустройство от известного, так какпозволяет с достаточно высокой точностью и экспрессностью определятьабсолютные значения физико-механических характеристик среды в процссе ее отверждения. Кроме того, значительно повышается удобство эксплуатации, так как чувствительный элемент технологичен и допускает егомногократное использование,30 Формула изобретенияУстройство для исследования процесса отверждения веществ, содержащее упругий чувствительный элемент, закрепленный одним концом в неподвижном зажиме, инерционный элемент с подвижным зажимом, в котором закреплен второй конец упругого чувствительного элемента, возбуждающие и регистрирующие преобразователи и блок обработки информации, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, экспрессности измерений и удобства эксплуатации, чувствительный элемент выполнен в виде двух разъемных пластин с выступами, образующими между пластинами прямоугольный внутренний объем, заполняемый исследуемым веществом.Источники информации,принятые во вниманйе при экспертизе1. Авторское, свидетельство СССР 9 307317, кл. С 01 Н 11/16, 1971.2. Малкин А.Я., Аскадский А,А . и Коврига В.В. Методы измерения механических свойств полимеров. М., Химия, 1979, с. 185-188 (прототип) .898296 иг Составитель Э.СкорняковТехред М, Рейвес орректор В Синицкая льк дписное 1130 П Патентфф, г. Ужгород, ул. Проектная ф Редактор А,Г Заказ 11938/ ВТираж ИПИ Государ о делам изо 5, Москва,882твенногретений-35, Ра комитета ССС открытий ская наб., д