Ротационный вискозиметр

6348

О П И

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ьаа Советсних

Социалистических

Республик

Зависимое от авт, свидетельства №

Заявлено 06.111.1968 (А" 1222917/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 17.111,1970. Бюллетень № 11

Дата опубликования описания 1 VII.1970

Кл. 42!, 7/02

МПК G 01п

УДК 532.137(088.8) Комитет по делам иаобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

А. A. Вещев и Н. П. Шанин

Заявитель

РОТАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИЧЕТР

Изобретение относится к области изучения реологических свойств полимерных м атериалов с использованием ротационных вискозиметров.

Известен ротационный вискозиметр для высоковязких систем, содержащий наружный вращающийся цилиндр с приводом, систему обогрева, узел перемещения наружного цилиндра относительно ротационной насадки, ротационную насадку и систему измерения крутящих моментов и осевых сил.

Предлагаемый вискозиметр позволяет повысить точность измерений за счет того, что ротационную насадку выполня1от в виде двух соосно расположенных цилиндрических стержней, расположенных внутри наружного цилиндра.

На чертеже представлена схема описываемого вискозиметра.

Испытуемый материал подается при помощи плунжерного литьевого устройства (н а схеме не показано) через краник 1 в пространство, ограниченное внутренней поверхностью разъемной прессформы 2, двумя цилиндрическими стержнями 8 и сальниковыми уплотнениями 4. Прессформа гайкой 5 зажимается во внутренней конической обойме 6, которая снабжена проточкой и совместно с наружной обоймой 7 образует полость для размещения электронагревателя 8. Вся конструкция смонтирована в радиально-упорных подшипниках 9 и при помощи червячной пары 10, цепной передачи 11 с натяжным устройством 12 приводится во вр а5 щательное движение относительно неподви>кных стержней 8 от электродвигателя И через коробку скоростей 14. Кроме того, весь узел прecñ-формы может перемещаться вдоль осп стержней ходовым винтом 15 по направ10 ляющпм 16. Температура испытуемого материала контролируется двумя термопарами 17, помещенными внутри стержнеп 8. Давление материала в пресс-форме воспринимается и замеряется динамомеграми 18 сжатия, Кру15 тящий момент, возникающий на стержнях при вращении пресс-формы, передается на шлицевой вал 19 и далее на втулку 20, закрепленную в опорах 21, и воспринимается консольной тензометрической балкой 22 с на20 клеенными на ней тензодатчиками 28, собранными в мостовую схему и соединенными с усилительной 24 и записывающей 25 аппаратурой.

Для обеспечения возможности р аспрессов25 ки стержней вал 19 снабжен двухрядным упорным подшипником 26.

Питание электронагревателя током осуществляется через контактные кольца (на схеме не показаны), контактор 27 типа МКУ-48 и

30 трансформarop 28. Регулирование температу266348 ры обеспечивается электронным потенциометром 29 типа ЭПВ 2.

Принцип раооты вискозиметра заключается в следующем, После заполнения полости пресс-формы 2 испытуемым материалом последний выдерживается в ней в течение определенного времени для выравнивания температуры по всему объему. Затем включается привод, и прессформа начинает вращаться. При этом вращении на стержнях возникают крутящие моменты, величина которых равна

М„= -,.— " 1+.Л„, Р 2 где т — напряжение сдвига на поверхности стержня;

d, 1 — соответственно ди аметр и длина стержня в зоне деформации сдвига м атериала;

М,р — моменты трения на концах стержней.

При одной скорости вращения пресс-формы проводятся два опыта. Первый опыт делают при одинаковой длине обоих стержней l и получают определенные значения крутящих моментов М,р на каждом стержне. Затем прессформу прй помощи винта 15 сдвигают влево или вправо на некоторое расстояние Л1 и снова замеряюг крутящие моменты М,р и

Мри уже при новых значениях длины стержней (увеличенной на одном роторе и уменьшенной на другом).

На основании уравнения получим. (p

h1,ð1 — " ll+ "iMTu, 2 2

Мср2 — 1з + Итр.

Вычитая из одного выра>кения второе, пс.лучим 2

ЛЛ,р = -. i Лl

Из выражения видно, что на величину приращения крутящего момента влияет только приращение длины стержня, а трудно поддающееся учету влияние сил трения на концах стержней исключается. Объем испытуемого материала и в кольцевом зазоре, и между сферическими концами стержней остается постоянным, чего не наблюдается в конструкциях других вискозиметров ротационного типа.

Из выражения имеем

2ЬМкр

vd Q/ где ЛМ,р — приращение (+) крутящего момента на стержне при изменении его длины на величину Лl.

Имея в виду, что диаметры обоих стержней одинаковы, найдем среднеарифметическое значение напряжений сдвига тл + "и

1

2 ! где т„и т„— соответственно напряжения, рассчитанные по изменению крутящего моменга на левом и правом стержнях вискозиметра.

Градиент скорости сдвига рассчитывается по известному выражению

du 2т.RiV сек=-, йг 2R

15 где

R — внутренний радиус полости прессформы, сл;

N — число оборотов пресс-формы, об/сек;

ЛЯ вЂ” зазор между пресс-формой и стержнем, см.

По полученным значениям напряжений

dll сдвига т и градиента скорости — строится

dr

Ыи график т = 1 — и подбирается математичеdr ское выражение для описания полученной кривой — реоло ическое уравнение данного р0 полимера или резичовой смеси.

Для исключения влияния сил трения в опорах стержней и в их уплотнениях производится настройка вискозиметра. В рабочем состоянии, когда полость в пресс-форме за полнена испытуемым м атериалом, перемещением пресс-формы добиваются такого ее положения, когда измерители крутящих моментов дают одинаковые показания. При смещении

40 пресс-формы на расчетную длину получаем приращение крутящего момента, вызванного только изменением длины роторов. Так же как и влияние концов стержней, влияние трения в опорах и уплотнениях стержней исклю45 чается.

Предмет изобретения

50 Ротационный вискозиметр для высоковязких систем, содер>кащий наружный цилиндр с приводом, систему обогрева, узел перемещения наружного цилиндра относительно ротационной насадки, ротационную насадку и си55 стему измерения крутящих моментов и осевых сил, OTAL, MLffoLLLLLLLcsl тем, что, с целью по; вышения точности измерений, ротационная насадка выполнена в виде двух соосно располо>кенных внутри наружного цилиндра цилинд60 рических стержней.