CN1012526B - 测试流变系统重复性的方法 - Google Patents

Abstract

—种用来测试流变仪器的输出的重复性的方法。这种仪器典型地包括一根动力轴和一个测试室。公开的方法包括下列步骤，即用一个扭矩传感器通过应用一系列流变基准，反复地比较赋加在动力轴上的反作用扭矩。

Description

许多分析实验仪器使用一个螺桨和一根动力轴以产生内部的压力、密度、扭矩和力，所有这些直接或间接地影响试验材料的液相的粘度。能通过流变测量方法测出或定出的物理现象的例子如下：聚合物的流速，表面性质，空气泡截留率，纤维浸湿率，以及试验样品的结构一体性。

本发明的方法使用一个应变传感器。诸如此类的应变传感器在先有技术中是众所周知的。然而，它们用在这里使用的方法中则相信还是第一次。

本发明的最相近的先有技术包括美国专利第3，285，057号（1966）德兹累克;第4，171，647（1979）赫尔琴;第4，445，365加尔比;和英国专利第1，181，961（1970）布鲁金。

上述的和其他的先有技术不能测量或响应在试验容器中扭转地赋予动力轴的所有的分量。尤其是，先有技术并没有教导在试验容器中测量或利用扭矩的径向和轴向分量的测试方法。本发明先进地采用这些扭矩分量作为有效测试方法的一部分。

本发明包括一种测试流变仪器输出的重复性的方法，该仪器有一根动力轴和一个测试室。本方法包括下列步骤，即利用一个周向布置的扭矩传感 器，通过采用流变基准样品来反复比较赋予该动力轴上的反作用扭矩和比较各个反作用扭矩。相同的各基准样品上得出的反作用扭矩之间的差别显示出需要在现场使用之前适当地校正测试仪器。

本发明的目的是提供一种测试流变测量仪器输出的重复性的方法和装置。

本发明的另一目的是提供一种方法和装置，用来简单地、方便地、有效地定出采用动力轴作其一个元件的测试仪器的重复性以及校准的正确性。

本发明的还有一个目的是提供一种方法，以测试仪器输出的重复性，该仪器是用于测量常态下为固体材料诸如聚合物的液相的粘度。

本发明的再一个目的是提供一种质量控制装置，它用于在分析仪器用于应用工程环境之前对分析仪器进行测试，该类工程环境例如挤压系统。

本发明的上述的和进一步的目的和优点，通过下面详细解释的说明书、附图和权利要求就会明白。

图1是本发明系统及其有关环境的示意性分解图。

图2是本测试系统的外部透视图。

图3是轴联杆的退耦离合面的部分断开的剖面图。

图4是应变计轴的雌毂的独立视图。

众所周知，在先有技术中用一个所谓扭矩流变仪（它受微处理机控制支配），来测量树脂的液态的流变特性，这些特性包括，例如，粘度、材料均匀性和空气泡截留率。然而，在这种流变测量系统中，最重要的是保证测试数据的重复性，即当这个树脂或其他的测试材料被提供于混合容器8和它的测试室12处于动力轴10扭矩，测试室12中的温度、压力和其他变量相同的条件下，它们是在挤压、注塑或其他工艺之前制备树脂之类的“处方”的一部分。

因此，在使用流变测量设备之前保证它能精密地可重复性地工作是相当重要的、因此，本发明的方法可看作一种测试或校准一种分析测试系统的方法。

参照图1，尤其是它的左手侧，显示了混合装置8，它包括测试室12，料斗25，动力轴10，以及一个螺旋混合件15，用它来把树脂粒或其他测试材料选择地丢入料斗25中，以便在测试室12中由该混合件的旋转而混合。

典型地，这种混合发生于预定的温度并受来自动力轴10的预定扭矩的支配。这个扭矩按轴向和径向两个分量来考虑，它们被传给置于室12中的材料的晶格结构上。在许多实施中，该树脂粒被加热，使得在动力轴10和混合件15的旋转间隔期间中该树脂或其他测试材料呈液态。

进一步参照图1，应该理解的是采用了螺旋形（或螺纹形）的混合件15，由于它的特定的几何形状，完成由测试材料的反作用扭矩赋予轴向和径向分量的合成量。这个反作用扭矩随后扭转地传经该动力轴10，到达一个螺旋形绕着的传感器14（这在下面还要讲）。

在图1中，动力轴10备有一个输出接头26。在该输出接头26上，同心于动力轴10的旋转轴线16装着驱动接头板44。这个零件跟着机械性地配合着驱动接头板42，它包括一个剪切销40。该接头板43通过键19和剪切销孔41（也见图3）被轴向地固定在雄件21上。雄件21和联杆23是一体的，绕着联杆23是螺旋形绕着的该传感器装置14，在一个优先实施例中，该装置14是一个具有压电元件性质的扭应变计。压电元件根据定义是产生一个模拟电输出作为机械压力输入的一个直接的在一定范围内的线性输出。在本申请中，输入具有来自螺旋混合件15通过在测试室12中动力轴10的旋转而扭转地赋予传感器14的螺旋形扭矩的性质。

把传感器14按图1和图3所示地布置是很重要的，它将测量从测试样品赋予混合件15和动力轴10的反作用扭矩的轴向和径向分量的合成的总量。因此，当将传感器14的输出和相关的流变基准材料样品进行比较时，可以精确地知道较大的微处理机控制的扭矩流变仪系统是否在正常地操作。事实上，本发明的测试流变测量仪器输出的方法包括质量控制、校准、以及自测装置，通过它，在室12中的混合的材料用作任何生产用途之前，能确定来自微处理机系统的测量中的偏差或漂移。

其中的应变计传感器14卷绕的几何形状，跟随着大体上螺旋形的混合件15，来自测试材料的反作用扭矩的轴向和径向的分量都被忠实地测量下来。

进一步参照图1和图3，可以看见传感器14 在电气上由导线17连接到模拟-数字连接器/转换器30。接着转换器的数字信号由导线29传经动力轴10，经滑环20，到达本系统的电压输出22。

本系统的中央机械性离合面示于图3和图4，在其中可见到联杆23连接到雄输出毂27，在联杆23上有传感器14。在该图中，雄毂27通过驱动销38配合着雌毂28。另外还示出在毂27和28之间的连接处有相应的雄和雌电熔丝34和36，它的用途是如果传感器14探测到一个跨过连接器30的超荷输出时，就产生一个故障或干扰信号给本系统。

相似的机械性的功能由剪切销40和孔41（见图1）来配合完成，其中在测试室12中任何运转中产生的扭矩过荷会使销40剪断，因而使传感器从测试室的件21和驱动接头板42之间的离合面退耦。

本发明被理解为一种测试流变测量系统输出重复性的方法。在原理上，本方法包括下列步骤，即利用扭矩传感器14通过使用相应的流变基准材料样品重复地比较赋予该动力轴上的反作用扭矩，然后比较其各反作用扭矩。因此，被该扭矩传感器测量到的相比较的各反作用扭矩的差别将表示（如果情况就是这样）本流变测量系统顺序的输出中存在的任何不重复性。

更具体地看本发明的方法可以看作包括下列步骤，即机械性地把在该测试室的外部的该传感器14连接到动力轴10的旋转轴线16上的一点上。然后，以预定数量和流变特性的样品材料充满该测试室，而同时把该材料保持于预定温度上。作为下一步，使本系统在一个固定时间期限操作。然后，对传感器14的数字输出进行测量和记录。

在更下一步，必须把测试室12进行彻底的排空和清洗。然后，在下一次打算使用采用该样品材料的“处方”之前，重复地以一个固定时间间段操作本系统，测量和记录该传感器的电气输出的步骤。然后，由该重复的步骤产生的数据和首次取得的同一数据进行比较。因此，同一流变基准样品的记录的扭矩输出之间测量记录的差别，将表示流变测量系统存在重复性或不重复性。如发现存在不重复性，当然就需要把测试系统重新校准。还有，为了完整起见，最好对传感器进行外部测试。

在图2中，简略地示出本系统的其余部分。这包括雄和雌毂27和28，它们由变速箱18来驱动，而变速箱18又是由交流马达24带动的直角蜗杆传动32来驱动。

虽然这里已显示和叙述了本发明的优先实施例，应理解的是本发明可被实施成不同于这里所显示和叙述的该些实施例，可以在不背离下面权利要求范围的本发明的原则或主要概念，作某些结构细节的改变和零件布置的变动。

Claims (7)

1、一种测试流变测量系统实验程序扭矩参数重复性的方法，该系统有一根动力轴和一个测试室，其特征为该方法包括下列步骤：

(a)为该测试室中的该动力轴提供一个周向的混合件；

(b)把一个传感器定位于该动力轴的旋转曲面的螺旋形部分中，该面相应于该动力轴的该混合件的动态曲率，通过使用流变基准材料样品反复地比较赋加在该混合件上的合成的轴向和径向反作用扭矩，以比较其中的各反作用扭矩，

因此，轴向和径向的反作用扭矩都将通过该传感器的动力轴传递，还因此，相比较的各反作用扭矩之差将显示出在一测试系统的顺序实验程序中存在的不重复性的缺乏。

2、如权利要求1中所述的方法，其特征为提供步骤（a）特别还包括下列步骤：

把该传感器扭转地连接到该动力轴的旋转轴线上。

3、如权利要求1中所述的方法，其特征为还包括提供过荷控制装置的步骤，以便测试室操作中发生机械性的或电气性的过荷时，退耦动力轴。

4、如权利要求3中所述的方法，其特征为还特别包括下列步骤：

（c）把该测试室灌满具有预定数量和流变特性的材料，并把该材料保持于予定温度;

（d）使该系统以一固定的时间间段内工作;

（e）对该应变传感器的电气输出进行测量和记录;

（f）把该系统的该测试室排空并清洗;

（g）重复上述的步骤（a）至（c）;

（h）比较由上述步骤（c）和（e）产生的测量数据，

因此该流变基准样品的反作用扭矩输出测量上的差别将表示在本系统中存在的任何不重复性的，因此，需要对测试系统重新校准。

5、一种用来测试流变测量重复性的系统，其特征为该系统包括：

（a）一个测试室;

（b）一根动力轴伸入该测试室;

（c）一个周向混合件固定在该测试室中的该动力轴上;

（d）把一个传感器定位于该动力轴的旋转曲面的螺旋形部分中，该旋转面相应于该动力轴的该混合件的动态曲率，该传感器固定在该动力轴上该混合室的外侧，该传感器包括装置用来检测从该混合室通过该动力轴传递到该传感器的合成的轴向和径向反作用扭矩，该传感器还包括装置用来通过使用流变基准材料样品反复地比较赋加在该混合件上的合成的轴向和径向反作用扭矩作比较，并比较其中的各反作用扭矩，

因此由该扭矩传感器测量到的相比较的各反作用扭矩的差别将表示该流变测量系统的顺序的输出中所存在的任何不重复性。

6、如权利要求5中所述的系统，其特征为该传感器被扭转地连接到该动力轴的旋转轴线上。

7、如权利要求6中所述的系统，其特征为还包括：

在该测试室操作中发生机械性的或电气性的过荷时，用来提供过荷控制使该动力轴退耦的装置。

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