Устройство для определения жиропроницаемости полимерных материалов

, ,н ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ Т 0 ИСН 0 МУ СВИДТПСТУ ьатия яется по о ляИО, 10; орой во витко колич пружи колич пружи г жа вой вит ов ы сжатия ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССВ) ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 681353, кл. 6 01 И 15/08, 1978.2. Авторское свидетельство СССР У 968708 кл. С 01 И 15/08, 1981 (прототип).(54 И 57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖИРОПРОНИЦАЕМОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее камеру подачи исследуемой среды, измерительную камеру, соеднненную с камерой подачи исследуемой среды при помощи системы крепления, пружину сжатия и два электрода, расположенные в измерительной камере, при этом один из электродов размещен в стенке, а другой - внутри измерительной камеры, причем нижний торец второго электрода поджат пружиной сжатия и примыкает боковой поверхностью к стенкам камеры, о т л и" ч а ю щ е е с я тем, что,. с цельюповышения точности определения путемисключения погрешности, обусловленной заклиниванием подвижного электрода, измерительная камера дополнително снабжена двумя направляющимистержнями, второй пружиной. сжатия,поджимающей верхний торец второгоэлектрода, внутри которой пропущенпервый направляющий стержень, жесткоприкрепленный к верхнему торцу вто"рого электрода, а к нижнему торцужестко прикреплен второй направляющий стержень с навитой на нем первойпружиной сжатия, причем устройствоснабжено также регулятором жесткостипружины, соединенньщ с первой пружиной сж , а количество рабочихвитков второй пружины сжатия опреде1для4(0ф 1, - 2 для 1 10, 11440Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и можетнайти применение в отраслях промышленности, производящих продуктыпитания, для оценки качества полимерных упаковочных материалов, вхимической промышленности для оценки качества спецодежды и другихотраслях народного хозяйства.Известно устройство для определе"ния проницаемости материалов органическими растворителями, содержащее приспособление для крепленияобразца в диэлектрическом основаниис установленными на его верхней части двумя электродами, включенными визмерительную цепь электронного релевремени, при этом оба электрода. расположены под испытуемым образцом иизолированы один от другого растворимой полимерной пленкой, причем верхний электрод выполнен в виде металлической сетки, а нижний - в виде набора металлических подпружиненныхстержней, собранных в пакет 11 .Устройство не может быть использовано для определения момента проникновения жиров и масел через полимерные материалы, поскольку названныесреды имеют высокие диэлектрические ЗОпоказатели и при их проникновениине производят замыкания электрическойцепи между электродами,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является З 5устройство для определения жнропроницаемости полимерных материалов, содержащее камеру подачи исследуемойсреды, измерительную камеру, соединенную с камерой подачи исследуемой 40среды посредством специальной системы крепления, пружину сжатия и дваэлектрода, расположенные в измерительной камере 2Недостатком известного устройства 45является низкая точность определения,обусловленная прогрешностью вносимойзаклиниванием подвижного электрода.Цель изобретения - повьппение точности определения путем исключения 50погрешности, обусловленной заклиниванием подвижного электрода.Поставленная цель достигается тем,что в устройстве для определения жиропроницаемости полимерных матерналов, содержащем камеру подачи исследуемой среды, измерительную камеру,соединенную с камерой подачи иссле 30 3дуемой среды при помощи системы крепления, пружину сжатия и два электрода, расположенные в измерительнойкамере, при этом один из электродовразмещен в стенке, а другой - внутриизмерительной камеры, причем нижнийторец второго электрода поджат пружиной сжатия и примыкает боковой поверхностью к стенкам камеры, измери тельная камера дополнительно снабже"на двумя направляющими стержнями,второй пружиной сжатия, поджимающийверхний торец второго электрода,внутри которой пропущен первый направляющий стержень, жестко прикрепленный к верхнему торцу второго электрода, а к нижнему торцу жестко прикреплен второй направляющий стерженьс навитой на нем первой пружинойсжатия, причем устройство снабженотакже регулятором жесткости пружины,соединенным с первой пружиной сжатия,а количество рабочих витков второйпружины сжатия определяется по формуле где 1 - количество витков второйпружины сжатия;4, - количество витков первойпружины сжатия.На фиг.1 показана конструкция предлагаемого устройства; на фиг.2 - экспериментальные зависимости вре"- мени срабатывания устройства при калибровке от положения стрелки относительно шкалы.Устройство состоит из металлической камеры 1, в которой находится исследуемая среда 2, Испытуемый образец 3 закреплен между металлической камерой 1 и измерительной камерой 4 при помощи крепежных винтов 5. Исследуемую среду 2 заливают через отверстие в металлической камере 1, закрываемое заглушкой 6. Стенка металлической камеры 1,примыкающая к испытуемому образцу 3, выполнена перфорированной для подвода исследуемой среды 2 к испытуемому образцу Э для герметичности камеры 1 между ее стенкой и испытуемым образцом 3 может быть вставлено резиновое кольцо).В верхней полости измерительной камеры 4 параллельно испытуемому образцу Э установлен на направляющих(8) индексов. Кроме того, величинадля пружин 8 и 12 будет одинакова, поскольку обе пружины. работают на сжатие (или растяжение) и подсоединены к одному грузику - электроду 9. Обоз начим для вывода последующих выражений количество рабочих витков пружи 1ны 8 через ) а количество рабочих витков пружийы 12 - черезРешая уравнение (2) относительно 10 осадки прухпны (осевого перемещения торцов пружины), получаем следующее. выражение:Л(ф фп 2)з)+ 26 (3)= 15Я )Из (3) следует, что в случае отсутствия дополнительной пружины 8 электрод 9 будет подниматься вверх до тех пор, пока 20Г = т Г(Ц1 С д или с учетом того чтои.=) н"21(5)8 сзПреобразуем это выражение относитель 8 сЯЯ " + гЯ,1(б)30Исследуя выражения (3) и (6), оценим чувствительность предлагаемого устройства и известного, Чтобы доказать, что чувствительность одного устройства выше чувствительности другого, необходимо доказать, что при одном и том же изменении коэффициента трения К, боковой поверхности .-. электрода 9 о материал испытуемого образца 3 смещение электрода 9 (в данном случае 1) поскольку торцы40 пружин 8 и 12 жестко прикреплены к электроду 9) будет больше. Зто означает, что необходимо взять производные 3/6 и сравнить их между45 собой.Предварительно приравниваем Лъ,+П 1 + Вниз выражения (3) к В из выражения (6), так как в случае сравнения можно считать эти массы одинаковыми, После дифференцирования50 выражений (3) и (6) получаем для известного устройства3 ВсГн(9) Зкспериментально получены (Фиг,2) зависимости времени срабатывания устройства от положения стрелки 16 относительно шкалы 17 (в единицах шкалы) для двух пленочных полимерных материалов в .полиэтилена и полипропилена - для разных соотношений количеств витков пружин 8 и 12. КолиЛнализ выражения (9) показывает, чтопри равенстве 1 =оно будет многобольше 1 (отношение константы к бесконечно малому числу О). Следовательно, в случае выполнения пружины 12с количеством витков, равным количеству витков пружины 8, чувствительность устройства, а следовательно,точность работы за счет преодолениятрения покоя будет максимальна.Однако как показывает экспериментальная проверка, количество витков первой пружины должно быть больше, чем количество витков второйпружины. Причем количество витковпружины 8 ( ) должно быть на одинвиток меньше, чем количество витковпружины 12в случае, если количество витков пружины 12 меньше десяти, и количество витков прухины 8должно быть на 2 витка меньше, есликоличество витков пружины 12 ( )больше или равно десяти.Расхождение теоретического обоснования с результатами экспериментовобусловлено, что устройство работаетне в идеальных условиях (для которыхвыведено уравнение 9), при которыхподвижный электрод контактирует собразцом и измерительной камеройтолько двумя поверхностями. В реаль-ных условиях это обеспечить затруднительно, так как такое конструктивное решение снижает чувствительностьи увеличивает трудоемкость обслуживания. В предлагаемом устройстве,кроме сил трения, учтенных при выводеуравнения (9), имеются незначительные силы трения между направляющимистержнями, втулкой и измерительнойкамерой,30 7 11440чество витков пружины 12 ( 1,) равно6, так как экспериментально установ"лено, что для вьбранного материалапружин это количество является оптимальным,5Калибровку устройства производятследующим образом. В испытуемом образце 3 делают круглое отверстие диаметром около 0,1 мм, после чего образец 3 устанавливают в устройство 1 Отаким образом, что указанное отверстие расположено под подвижным электродом 9.Затем нагружают стержень 7, опускают и устанавливают подвижный электрод 9 в равновесие и с этого моментаначинают отсчет времени до моментасмещения электрода 9, которое фиксируют при помощи схелы измерения.Калибровку проводят при последова- . 2 ртельном изменении положения стрелки16 относительно шкалы 17. По результатам экспериментов строят калибровочную зависимость для данного полимерного материала при данном соотношенин , и . Получение указаннойкалибровочной зависимости занимаетне более 30-50 мин. Анализ калибро". вочных зависимостей для двух указанных полимерных пленочных материалов (фиг.2) при различном соотношенииколичеств витков пружин 8 и 12 показывает, что при 1, -1 = 1 время сраба.тывания устройства минимально (для; ,с 10) . Аналогичные калибровочныезависимости были построены для цело, го ряда полимерных пленочных материалов ЭПЭВД, ПЭСД, ПЭНД, ПП, ПБ, П 4 МП,СЭП, СЭБ, СЭВА, ПЭВД+ГКЖ, ПЭВД+ПЭСД,ПЭВД+ПЭНД, сополимер 4 ИП с гексеном)и для различных соотношений , и)пружины 12 с количеством витков более 60 время срабатывания устройстваначинает резко увеличиваться. При этом значительно возрастают габаритыустройства,Технико-экономическими преимуществами предлагаемого устройствапо сравнению с известным являютсяболее высокая точность, повышениечувствительности и снижение трудоемкости обслуживания. Так, при калибровке в известном устройстве устанавливают пружины с различным количеством витков,.подбор пружины с оптимальным количеством витков занимает 10-12 ч, при этом осуществляюттрудоемкие операции по разборкеустройства, которые приводят к преждевременному выходу его из строя.В предлагаемом устройстве получениекалибровочной зависимости (выбор оптимального положения втулки 13 относительно измерительной камеры 4, обеспечивающего минимальное время срабатывания устройства) занимает менее 1 ч,Как видно из фиг.2, время срабатывания предлагаемого устройства не превышает 30-40 с, в то время как минимальное. время срабатывания известного устройства для калибровочных зависимостей составляет 150- 180 с. Следовательно, введение дополнительной пружины 8 и выполнение ее с соответственным соотношением витков согласно экспериментальным зависимостям позволяют повысить чувствительность устройства в десятки раз.При этом значительно сокращаетсявремя испытания и увеличивается точность, так как в общем случае времяиспытания складывается из двух составляющих:- времени проникновения среды 2 через испытуемый образец 3 и- времени накопления средыдля снижения коэффициента трения 1,1144030 Пою 4 ед амит 7 41 0еР гана 1а 6=6 р =Х г 6 г=44 едаюы Г 7 4 еР г ставитель Е. Кармановахред И.Гергель Корректор С.Шекмар В. Петраш к Тираж 897 ПодписГосударственного комитета СССРелам изобретений и открытий