Устройство для регистрации процессов изменения упругости твердеющих веществ

 

Изобретение относится к устройствам для контроля процессов отверждения материалов . Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений. Для этого коромысло 3 выполнено в виде упругого элемента, соотношение плеч которого ОА и ОС регулируется и соединено с плунжером поплавком 5, который имеет изменяемую объемную массу, поплавок-плунжер входит в кювету 2 с изменяемой глубиной за счет сменных вставок. Соотношение деформаций упругого элемента замеряется деформометром 7 и фиксируется деформометром рассогласования 9. 1 з.п. ф-лы. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 3/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4762700/28 (22) 30.11.89 (46) 23.09.92: Бюл. ¹ 35 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт по спортивным изделиям (72) Е.Е,Яскевич, B.М.Тарасов, B.А,Шкаров и И,И,Буличев (56) Патент США ¹ 3712117, кл. 73-53, 1973.

Авторское свидетельство СССР № 1357792, кл. G 01 N 11/10, 1987.

Авторское свидетельство СССР № 528482, кл, G 01 N 11/10, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ

ПРОЦЕССОВ ИЗМЕНЕНИЯ УПРУГОСТИ

ТВЕРДЕЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

„„БЫ„„17б3939 А1 (57) Изобретение относится к устройствам для контроля процессов отверждения материалов. Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений. Для этого коромысло 3 выполнено в виде упругого элемента, соотношение плеч которого ОА и ОС регулируется и соединено с плунжером поплавком 5, который имеет изменяемую объемную массу, поплавок-плунжер входит в кювету 2 с изменяемой глубиной за счет сменных вставок, Соотношение деформаций упругого элемента замеряется деформометром 7 и фиксируется деформометром рассогласования 9; 1 з.п. ф-лы, 4 ил, 1763939

Изобретение относится к устройствам для контроля процессов отверждения материалов в химической и строительной промышленности и к производству спортивных изделий из полимерных материалов.

Известно устройство для контроля процесса отверждения полимерных материалов, в котором контроль осуществляется путем погружения крутильного элемента в отверждаемую среду (патент США N

3712117, кл. 73-53, 1973).

Недостатком этого устройства является то, что оно не позволяет осуществить непрерывный контроль процесса отерждения во всем интервале от жидкого до твердого состояния, поскольку погрузить маятник в твердый материал не удается, Известно устройство для определения срока схватывания самотвердеющей связующей композиции, содержащее кольцо и иглу Вика по сменной конусной головкой, периодически погружаемой в твердеющую смесь до определенного уровня с фиксацией времени погружения (А.с. СССР N

1357792, кл. G 01 N 11/10, 1987).

Недостатками этого устройства являются низкая точность измерений в начале процесса отверждения и невозможность погружения иглы Вика в твердый материал до заданной величины уровня без разрушения связующей композиции.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому изобретению является устройство для регистрации процессов изменения упругости твердеющих веществ, содержащее коромысло, шарнирно подвешенное на подвижной опоре, сочлененной с приводом; плунжер, погруженный в кювету с исследуемым веществом и соединенный с одним плечом коромысла; балансировочный груз, закрепленный на противоположном плече коромысла; датчик рассогласования, соединенный с усилительно-преобразовательным блоком и закрепленный на опоре коромысла потенциометр с резистивным элементом и скользящим контактом, при этом регистрируются возвратно-поступательные движения плеч коромысла, амплитуда которых при достижении твердого состояния постепенно изменяется, что регистрируется блоком фиксации (А,с.СССР N 528482, кл. G 01 N

11/10, 1976).

Недостатками этого устройства являются: низкая точность измерений при отверждении материала из-за вертикальных возвратно-поступательных движений плунжера, так как объем погружаемого плунжера с уже налипшим на него отверждаемым материалом постоянно увеличивается

30

35 веществ

5

50 вследствие налипания большого количества материала (например, при переходе от коллоидного раствора к гелеобразному), что вносит неопределенность в показания устройства и ведет к появлению в конце процесса микро- и макротрещин на контакте выходной поверхности плунжера с твердым материалом; узкий диапазон исследуемых веществ из-за наличия определенного объема веществ, в который должен входить плунжер, однако, большинство полимерных веществ проходит процесс отверждения в пленочном состоянии, а не только в макрообъемах (как строительные растворы); узкий диапазон исследуемых веществ из-за возможного влияния частоты возвратно-поступательного движения плунжера на скорость твердения материалов (высокие частоты способствуют ускорению процессов полимеризации и ускорению твердения цементных растворов, при низких частотах интенсифицируется процесс уплотнения строительных растворов); низкая производительность измерений из-за наличия дополнительного времени, требуемого для выемки плунжера из твердого вещества (например, методом выжигания, если твердое вещество-полимер, или методом выкала, если это слабый гипсовый раствор).

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности при регистрации процессов изменения упругости твердеющих веществ, расширения диапазона измерений и наименований исследуемых

Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве имеется коромысло, одно из плеч которого соединено с плунжером-поплавком, входящим в кювету с твердеющим веществом и указанное коромысло представляет собой упругий элемент, изгибающийся с изменением упругости твердеющего вещества за счет изменения нагрузок, действующих в разных плечах коромысла, при этом изменения нагрузки в плече с плунжером-поплавком вызывается сопротивлением перемещению поплавка в твердеющем веществе, а в противоположном плече коромысла вызывается изменением усилия, передвигающего его в заданном режиме деформирования, причем, степень изгиба элемента регулируется соотношением плеч коромысла, которое изменяется при перестановке поворотной шарнирной опоры станины, причем, глубина кюветы изменяется сменными вставками в зависимости от объема исследуемого вещества, а объемная масса поплавка плунжера изменяется в пределах от 1,0 до 10,0 от объемной массы отверждаемого вещества.

1763939

55

В известных технических решениях подобных отличительных признаков не обнаружено, что позволяет считать предлагаемое решение обладающим существенными отличиями, На фиг.1 дана принципиальная схема предлагаемого устройства в начальном положении, вид сверху; на фиг,2 — схема предлагаемого устройства при проведении измерений, вид сверху; на фиг. 3 — схема плунжера-поплавка станины и кюветы со сменными вставками, разрез; на фиг. 4— график зависимости измеряемых деформаций е от времени t при полимеризации полиэфирной композиции в течение 24 ч.

Устройство состоит из станины 1 со сквозной прорезью-кюветой 2, имеющей сменные вставки 19, коромысла 3, установленного на поворотной шарнирной опоре 4 станины 1, плунжера-поплавка 5, погруженного в кювету с твердеющим веществом 6 и соединенного с одним плечом коромысла; деформометра 7, закрепленного на станине и замеряющего деформации между другим плечом коромысла и крепежным узлом 16 станины, деформометра рассогласования 9, закрепленного на станине и замеряющего заданные деформации между плунжеромпоплавком и контактором выключателя 13 на станине, многоскоростного двигателя 11 с концевым выключателем 12, соединенным с деформометром рассогласования; силового штока 10, соединенного с двигателем и передвигающего плечо коромысла в заданном режиме деформирования; возвратного механизма, состоящего из; винта 14, приводящего плунжер поплавка в начальное положение, зафиксированное упором винта

15, и крепежных узлов 16, а также линии концевого выключателя 17, пускателя двигателя 18, гнезд 20 для перестановки поворотной шарнирной опоры станины.

Принцип работы предлагаемого устройства заключается в следующем;

Выбирается исследуемое вещество с объемной массой р, Выясняются условия твердения вещества в натурных условиях (в конструкции, на поверхности конструкции, объем твердения, твердение в виде пленки и т.п,) в зависимости от условий твердения выбирается глубина кюветы и ставятся сменные вставки: если твердение осуществляется в объеме, то используется вся глубина кюветы, если в виде пленки, то используется минимальная глубина кюветы (порядка 0,5-1 мм). В зависимости от условий твердения выбирается обемная масса поплавка о, которая при твердении в объеме (вся глубина кюветы) может бытьp =pn

45 (если р < р„то попавок может тонуть), а при твердении в виде пленки разность объемных масс поплавка и исследуемого вещества должна различаться на порядок р > 10 (в этом случае погружение поплавка будет минимальным), Затем выбирается диапазон измерений путем подбора плеч коромысла (фиг,1). При увеличении точности измерений в начальном периоде твердения вещества соотношение плеч — (1.

OD

ОС

При увеличении точности измерений в конечном периоде твердения вещества плечи ОА и ОС могут уменьшаться по величине и плечо 0С- О, поскольку твердое вещество требует значительных усилий для деформирования.

Коромысло, представляющее упругий элемент, изгибается с изменением упругости твердеющего вещества в плоскости, параллельной поверхности вещества, при этом поворотная шарнирная опора 4 разворачивается вокруг вертикалbной оси. Усилие от штока 10, прикладываемое к одному плечу коромысла, заставляет горизонтально перемещаться плунжер-поплавок в твердеющем веществе на другом плече коромысла.

При этом преодолеваются сдвиговые напряжения на контакте нижней поверхности Iloплавка при р =10 р или нормальные, и сдвиговые напряжения при р = p; В начале процесса изменения упругости твердеющего вещества соотношение деформаций, замеряемых деформометром 7 и фиксируемых деформометром рассогласования 9, будут пропорциональны соотношениям плеч

ОА/ОС, затем при твердении вещества деформометр 7 будет замерять увеличивающиеся деформации при неизменных заданных деформациях, фиксируемых деформометром рассогласования 9, поскольку будет увеличиваться сопротивление движению поплавка и упругий элемент начнет изгибаться, Устройство работает следующим образом (фиг.1): в кювету 2 помещают исследуемое вещество 6, в которое погружают плунжер-поплавок 5, Перемещением упора винта 15 в крепежном узле 16 фиксируют начальное положение коромысла 3, закрепленного на поворотной шарнирной опоре 4 станины 1. С плунжером-поплавком, закрепленным на одном плече коромысла и погруженным в кювету 2 с веществом 6, приводят в соприкосновение деформометр рассогласования 9, который поджимает плечо коромысла к винту 15, Возвратный винт

14 отводят от коромысла 3 на величину де1763939 формации, превышающую деформацию рассогласования. Деформация рассогласования фиксируется между штоком деформометра рассогласования 9 (в нашем случае это индикатор часового типа с единым сквозным штоком) и контактором выключателя 13. Величину деформации рассогласования задают положением винта 15, Деформометр 7 приводят в соприкосновение с другим плечом коромысла и производят начальную балансировку коромысла, заключающуюся в том, что давление деформометра 7 на плечо коромысла с одной сторон ы уравновешивается с давлением штока деформометра рассогласования 9 на другой стороне коромысла. Для производства балансировки выворачивают шток деформометра 7, увеличивая его давление на плечо коромысла до появления показаний на деформометре рассогласования 9, что характеризуется отсутствием давления на винт

15, и коромысло сбалансировано, Пускателем 18 включается двигатель 11 при выбранном режиме деформирования, При этом происходит перемещение силового штока

10, создающего давление на коромысло 3, заставляющее перемещаться плунжер-поплавок 5. При достижении деформации рассогласования (фиг. 2) шток деформометра рассогласования 9 замыкает контактор выключателя 13 через линию 17 и срабатывает концевой выключатель 12 многоскоростного двигателя 11, при этом замеренные деформометром перемещения фиксируются в блоке регистрации 8, а силовой шток 10 возвращается в первоначальное положение.

Возвратный винт 14 возвращает коромысло в первоначальное положение, Устройство через определенный промежуток времени снова может регистрировать дискретно процесс изменения упругости исследуемого вещества.

На фиг. 3 схематически показаны исследуемое вещество 6, плунжер-поплавок и кювета со сменными вставками. Поджвиная опора 4 станины может изменить свое положение (меняя плечи коромысла) путем постановки в различных гнездах 20.

При надлежащем крепеже станины к на5 турному объекту при отсутствии сменных вставок и надлежащей высоте поплавка (и станины) могут осуществляться натурные измерения изменений упругости твердеющих веществ.

10 Применение предлагаемого изобретения позволит: повысить точность и расширить диапазон измерений упругости твердеющих веществ.

15 Формула изобретения

1. Устройство для регистрации процессов изменения упругости твердеющих веществ, содержащее станину с кюветой для твердеющего вещества, коромысло, закреп20 ленное на поворотной шарнирной опоре станины, плунжер-поплавок для погружения в кювету, соединенный с одним плечом коромысла, деформометр рассогласования, закрепленный на станине, деформометр с

25 блоком регистрации, закрепленный на станине, многоскоростной двигатель с концевым выключателем, соединенным с деформометром рассогласования, силовой шток многоскоростного двигателя, соеди30 ненный с другим плечом коромысла, возвратный механизм для приведения плунжера поплавка в начальное положение, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапа35 зона измерений, коромысло выполнено в виде упругого элемента с переменным соотношением плеч, изгибающегося с изменением упругости твердеющего вещества.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е40 с я тем, что, с целью расширения диапазона исследуемых веществ, глубина кюветы изменяется сменными вставками, а объемная масса плунжера-поплавка изменяется в пределах 1,0 — 10,0 объемной маассы твер45 деющего вещества, 1763939

Составитель Е. Яскевич

Техред М,Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор О .Стенина

П оизводственно-издательский комбинат Патент", г. Уж ород, у . р . У г л.Гага ина, 101 рои

Заказ 3452 Тираж Подписное тиям и и ГКНТ СССР

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5