Устройство для определения смачиваемости волокнистых материалов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,Я0„„1278679 А 1 дц 4 Я 01 813/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ1Ф (?1) 3625367/24-25 (22) 20.07.83 (46) 23.12.86. Бюл. Р 47 (72) А.Н.й1еглов, В.А.Савин, О.Н.Гришакова, А.Н.Басанон и Н.Ю.Тюрин (53) 532. 696 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 425084, кл. 0 018 13/02, 1972.

Авторское свидетельство СССР

Р 624147„кл G01N 13/02, 1977.

Патент СП)А 11 4275587р кл. 73-64.4, опублик. 1981. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СМАЧИВАЕМОСТИ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее установленные в корпусе ванну для среды, бобину для исследуемого материала, закрепленную с возможностью вращения, ведущий валик, укрепленный на валу двигателя постоянного тока, генератор прямоугольных импульсов и систему регистрации, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения смачиваемости волокнистых материалов при снижении трудоемкости, оно дополнительно снабжено накладной панелью с неподвижными направляющими валиками, металлическим щупом и системой его установки, формирователем логического уровня, двумя счетчиками, двумя дешифраторами, электронным ключом, генератором пилообразных импульсов, источником управляемого напряжения, блоком управления и сигнализатором, причем система регистрации выполнена в виде двух блоков индикации, наклад- ная панель с неподвижными направляющими валиками и ванна для среды уста-. новлены таким образом, что валики, укрепленные на нижнем конце накладной панели, расположены внутри ванны для среды, а металлический щун с системой его установки расположен на накладной панели с возможностью перемещения в вертикальной плоскости и подключен к входу формирователя логического уровня, выход которого подсоединен к управляющему входу электронного ключа и через последовательно соединенные первый счетчик и первый дешифратор — х первому входу первого Q) блока индикации, при этом выход гене- С ратора прямоугольных импульсов под- -, соединен к входу электронного ключа, р выход которого подключен к входу вто рого счетчика, а выход второго счетчика соединен с сигналиэатором и че- (Я

pcs второй дешифратор — с первым вхо- дом второго блока. индикации, второй { .1О вход которого соединен с вторым входом первого блока индикации и подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого через генератор пилообразных импульсов и ис,точник управляемого напряжения подкпючен к двигателю постоянного тока.

1278

Изобретение относится к области физико-химического анализа, в частности к устройствам для определения смачиваемости волокнистых материалов, основанных на принципе измерения обьема пропитывающей жидкости, и может быть использовано в химической и текстильной промышленности, а также в различньгх областях техники при получении армированных волокнами по- Я лимерных материалов.

Цель изобретения — повышение точности определения смачиваемости волокнистых материалов при снижении трудоемкости. ll5

На фиг. 1 представлена измерительная ячейка устройства, общий вид; на фиг.2 — блок-схема электронной части прибора; на фиг.3 — временные диаграммы работы устройства (кривые а, 20 б, в, г, д, е, ж, з).

Устройство состоит из корпуса па котором укрелпена накладная панель

2 с. шестью неподвижными направляющими валиками 3, причем нижний конец 25 панели 2 с двумя неподвижными направляющими валиками 3 расположен внутри ванны 4 со средой 5. Волокнистый ма териал 6 намотан на бобину 7, которая закреплена на оси 8 с возможностью 30 вращения. В качестве среды 5, которая находится в ванне 4, используется например, замасливатель, аппрет ипи любая другая лплдкость, смачиваемость которой исследуется по отношению к данному волокнистому материапу

6. Последний пропускается через неподвижные направляющие валки 3 накладкой панели 2 и далее заправляется через ведущий валик 9, который ро укреплен на валу двигателя 10 и направляющие валики 11 и 12 в приемный бункер 13. Ванна 4 со средой 5 и бункер 13 закрепляются на лицевой поверхности корпуса 1 при помощи зажимов 14. На накладной панели 2 над данной 4 со средой 5 расположен металлический щуп 15 и система его установки 16, представляющая собой подвижную планку,. которая имеет возможность перемещаться в вертикальной плоскости, и к которой прикреплен металлический щуп 15. В нижней части пицевой панели корпуса 1 укреплены первый 17 и второй 18 блоки индикации, сигнальная лампа 19 сигнализатора 20 и ручки настройки блока 21 управления. Остальные электронные блоки: формирователь 22 логического

679 2 уровня, первый 23 и второй 24 счетчики импульсов, первый 25 и второй

26 дешифраторы, электронный ключ 27, генератор 28 пилообразных импульсов, источник 29 управляемого напряжения и генератор прямоугольных импульсов

30 расположены внутри корпуса 1. При этом металлический щуп 15 подключен к входу формирователя 22 логического уровня, выход которого подсоединен к управляющему входу электронного ключа 27 и через первый счетчик 23 и первый дешифратор 25 к первому блоку

17 индикации. Выход генератора 30 подсоединен к входу электронного ключа 27, выход которого подключен к входу второго счетчика 24. Выход второго счетчика 24 подсоединен к сигнализатору 20 и через второй дешифратор 26 к второму блоку индикации 18.

Первьпл выход блока управления 21 подключен к управляющим входам первого

17 и второго 18 блоков индикации, а .второй выход через генератор пилообразных импульсов 28 и источник 29 управляемого напряжения подсоединен к двигателю 10 постоянного тока. Нижний конец металлического щупа 15 опущен в ванну 4 до уровня среды 5 в месте входа в нее волокнистого материала 6.

Устройство работает следующим образом.

Волокнистый материал б после нанесения его на бобину 7 и закрепления последней на оси 8 пропускается через два неподвижных направляющих валика

3, расположенных в верхней части накладной панели 2, далее через два валика 3 расположенных в нижней части панели 2, затем через следующую пару валиков 3, расположенных в верхней части панели 2, и наконец через ведущий валик 9 и направляющие валики 11 и 12. Конец волокнистого материала

6 заправлен в бункер 13, который закрепляется на лицевой панели корпуса

1 с помощью зажима 14. После этого в ванну 4 заливается фиксированный объем среды 5 и она одевается на накладную панель 2 и закрепляется на лицевой панели корпуса 1 вторым зажимом 14, гце при этом нижний конец накладной панели 2 с двумя валиками

3 и .пропущенным волокнистым материа,пом 6 оказываются ниже уровня среды

5 в ванне 4. Настраивают систему установки 16 металлического щупа 15 так, что конец металлического щупа

15 опускается до уровня среды 5 в месте входа в нее волокнистого материала 6 и при этом добиваются обеспечения контакта между средой 5 и концом металлического щупа 15, 5

После этого включают тумблер

11 II

Сеть блока 21 управления и запускают всю систему в целом нажатием на кнопку "Пуск" (предварительно для приведения системы в начальное состо- 10 якие, нажимается кнопка "Сброс" блока управления 21). Это приводит к тому, что запускается генератор 28 пилообразных импульсов (кривая а). Выходной сигнал генератора 28 поступает на вход управляемого источника напряжения 29 и это приводит к тому, что на выходе источника 29 появляются пилообразные импульсы, период следования которых равен периоду входных20 импульсов, но амплитуда этих импульсов значительно превосходит амплитуду входных импульсов (в качестве примера можно привести значения амплитуд импульсов, которые измеряются на опытном образце устройства: входные импульсы до 4,4 (В), выходные импульсы до 110 (В), период следования импульсов 4 мин, (кривая б). Пилообразные импульсы поступают на делитель . З0

10, который будет работать при этом в таком режиме, что сначала в первую половину периода входных импульсов

его скорость линейно возрастает (кривая в), а во вторую половину периода 35 линейно уменьшается..

Соответственно, в первую половину периода импульсов возрастает и скорость ведущего валика, а во вторую половину уменьшается, а следователь- 40 но, и скорость движения заправленного в устройство волокнистого материала 6 изменяется по такому же закону.

При увеличении линейной скорости движения волокнистого материала.б на 45 верхней кромке среды 5 в ванне 4 в месте входа волокнистого материала

6 рбразовывается вогнутый мениск, что приводит после увеличения скорости вьппе порога к тому, что нарушается 50 контакт между средой 5 и концом ме таллического щупа 15 (кривая г). После снижения скорости ниже порога происходит вновь замыкание контакта между средой 5 и металлическим щупом 15. 55 (Для упрощения чертежа на фиг.3 моменты замыкания и размыкання показаны не в виде пакета импульсов, как это возможно, а в виде идеального

1278679 4 срабатывания). Металлический щуп 15 подключен к входу формирователя 22 логического уровня, предназначенный для формирования прямоугольных импульсов в моменты размыкания контакта между средой 5 и щупом 15 (кривая д). Так как после включения тумблера

II II

Сеть на блоке 21 управления запускается генератор прямоугольных импульсов 30 (кривая е) и после поступления прямоугольных импульсов с выхода формирователя 22 на управляющий вход электронного ключа 27, последовательность прямоугольных импульсов с выхода генератора 30 поступает через открытый электронный ключ 27 на вход второго счетчика 24 (кривая ж). Период следования импульсов с выхода формирователя 22 в десятки раз больme периода следования импульсов с выхода генератора 30, поэтому во время действия импульса на управляющем входе электронного ключа 27, на вход . второго счетчика 24 успевает пройти пакет импульсов (кривая ж). Прямоугольные импульсы с выхода формирова-. теля 22 поступают кроме электронного ключа 27, через первый счетчик 23.и первый дешифратор 2$ на первый вход первого блока 17 индикации. Таким образом на первом блоке индикации 1.7 высвечивается информация о том, сколько pas нарушается контакт между средой 5 и щупом 15. Пакеты импульсов с выхода второго счетчика 24 поступают через второй дешифратор 26 на второй блок индикации и кроме того на сигнализатор 20. На втором блоке индикации 18, таким образом, высвечивается сумма импульсов входящих во все пакеты импульсов, прошедших через электронный ключ 27. Сигналиэатор 20 работает таким образом, что при поступлении на его вход пакетов импульсов, сигнальная лампа 19 не загорается, в случае если в течение трех периодов следования импульсов с генератора 28 на вход сигналиэатора 20 поступают импульсы, а не наке. ты импульсов, то начинает мигать сигнальная лампа 19. (Дпя упрощения чертежа и в виду не существенности на фиг.2 сигналиэатор 20 изображен в виде одного сруктурного элемента: в состав же его входят, регистр и мультивибратор, последний предназначен для осуществления мигания лампы

19. Поскс1льку сигнапизатор 20 может быть выполнен по разному, например

5 I, 78 в виде сирены, звонка и т.д., сигнализатор 20 изображен в виде одного структурного элемента).

Таким образом, на обоих блоках индикации 17 и 18 периодически высве- 5 чивается информация и так продолжается до тех пор, пока уровень среды 5 в ванне 4 не снизится за счет ее уноса волокнистым материалом б, до такого уровня, что не происходит периоди- fp ческое замыкание и размыкание контакта между средой 5 и щупом 15. Причем до этого момента, по мере уноса среды 5 увеличивается длительность импульсов, приходящих с выхода формиро- il5 вателя 22 на управляющий вход электронного ключа 27 (кривая д) за счет увеличения длительности пауз между замыканиями контакта между средой 5 и щупом 15 (кривая г), а следователь- 20 но, увеличивается количество импульсов в каждом последующем пакете, проходящем через электронный ключ 27 на второй дешифратор 26 (кривая ж), так продолжается до тех пор, пока не сра- > ботает сигнализатор 20, в этом случае начнет мигать сигнальная лампа

19, а на блоках индикации 17 и 18 застынут последние показания.

В случае, если среда 5 идеально ЗО смачивает волокнистый материал б, то показания обоих блоков 17. и 18 индикации будут минимально возможными, а если среда 5 не смачивает волокнистый материал 6, то показания обоих блоков 17 и 18 индикации будут максимально возможными. Дейсгвительно, если волокнистый материал 6 смачивается средой 5, то мениск необходимый для разрыва контакта между средой 5 40 и щупом 15 образуется при большей скорости, а следовательно и длительность размыкания этого контакта меньше, чем в том случае, когда среда 5 плохо смачивает волокнистый материал 45

6, так как при этом мениск необходи.мый для разрыва укаэанного контакта обеспечивается при более низких скоростях. Таким образом, по показаниям блока индикации 18 можно проранжиро- gp вать смачиваемость волокнистого материала 6 различными электропровоцны" ми жидкостями 5, или смачиваемость различных волокнистых материалов б .данной средой 5. На блоке индикации

17 высвечивается, дополнительная информация, которая подтверждает эта ранжирование, кроме того, зная количество циклов размыкания контакта

679 6 между щупом 15 и средой 5 и длину прокрученногo волокнистого материала б можно определить средний насос среды 5 на единицу длины материала б.

Поэтому, чем меньше количество циклов замыкания контакта, зафиксировано блоком 17 индикации при определении смачиваемости (or момента нажатия кнопки "Пуск" блока 21 управления, до момента, когда начинает мигать сигнальная лампа 19) тем выше смачиваемость данного конкретного волокнистого материала 6 данной средой 5.

Следовательно, показания, зафиксированные блоками 17 и 18 индикации позволяют комплексно оценить смачиваемость волокнистых материалов.

В предлагаемом техническом решении определяются показатели,.которые позволяют обьективно сравнивать смачиваемость волокнистых материалов по отношению к конкретным замасливате.лям, аппретам, красителям и т.д. Действительно, использование такого показателя, как количество импульсов, зафиксированных блоком индикации 18 за время замыкания .контакта между средой 5 и щупом 15, позволяет оценивать смачиваемость непосредственно без последующей математической обра- . ботки, сравнивая смачиваемость волокнистых материалов по отношению к конкретной среде непосредственно по данному показателю (чем меньше показатель, тем смачиваемость выше).

Кроме того, при определении угла в градусах в каждый момент времени определяется смачиваемость отрезка волокнистого материала, в следующий момент времени следующего отрезка волокнистого материала, а поскольку, для каждого отрезка в общем случае смачиваемость не одинакова, то при определении визуального угла по шкале неизбежна погрешность, обусловленная трендом показаний.

В предложенном техническом решении определяемый показатель является интегральным, т.е ° суммарным по всей длине волокнистого материала и характеризует смачиваемость в условиях, имитирующие производные. .Кроме того, наличие второго блока индикации для фиксации количества циклов замыканий и размыканий контакта, позволяет определить количество наносимой на волокнистый материал среды. В свою очередь, такая информа1278679,ция подтверждает результаты оценки смачиваемости по первому блоку индикации, и является показателем средний насос среды на единицу длины), который может быть использован как в теоретических расчетах смачиваемости (поверхностной энергии, энтропии и т.д.), но и для чисто практических целей (прогнозирование расхода эамасливателя, красителя и т.д.).

1278679

Составитель В. Алексеев

Редактор Н.-Марголина Техред А.Кравчук Корректор Г. Решетник

Заказ 6825/39

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, F.-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4