CN102998219B - 一种旋转流变仪的锥板-平板夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋转流变仪的锥板-平板夹具，包括锥板和平板，锥板和平板之间装填着待测的物料样品。其中，锥板与平板之间设置有间隙，且锥板中心处与平板的间距最大，锥板与平板的间距随着其半径增加的方向逐渐减小。由于锥板中心与平板间距较大，锥板与平板之间的空间较大，即使物料样品中含有一些颗粒物，对于测试影响不大。传统锥板-平板旋转流变仪在剪切速率或角频率较高时，物料由于离心力作用，容易从锥板/平板间隙物料溢出。本发明大大减小了这种可能性，也即扩大了锥板-平板流变仪剪切速率或角频率的测试范围。同样地，当物料样品含有溶剂时，本发明有利于减少溶剂从锥板-平板间隙中挥发的量。
Description
技术领域
本发明属于流变学测试技术领域，涉及一种锥板-平板夹具旋转流变仪。
背景技术
传统的锥板-平板夹具旋转流变仪，锥板与平板之间的间隙厚度由中心向半径方向逐渐增大。这种结构的锥板-平板夹具旋转流变仪的缺点是：如果测试样中含有溶剂，则溶剂容易从锥板/平板夹具半径处间隙中挥发。锥板顶点与平板间的间隙小，在测量带粗糙填料的体系时受到限制。而且夹具旋转速度或频率较大时，由于离心力作用，样品容易从夹具间飞出，限制了测试范围。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，将传统的锥板结构作了改进，提供一种新型旋转流变仪的锥板-平板夹具，能优化测试范围和结果。
为了实现上述目的，本发明是这样实现的：
一种旋转流变仪的锥板-平板夹具，包括锥板和平板，锥板和平板之间装填着待测的物料样品，锥板与平板之间设置有空隙，所述锥板中心处与平板的间距最大，锥板与平板的间距随着其半径的增加逐渐减小。
由于锥板中心与平板间距较大，锥板与平板之间的空间较大，即使物料样品中含有一些颗粒物，对于测试影响不大。随着锥板半径的增加，锥板与平板之间的间隙逐渐减小，到锥板半径处间隙达到最小。传统锥板-平板旋转流变仪在剪切速率或角频率较高时，物料由于离心力作用，容易从锥板/平板间隙物料溢出。本发明大大减小了这种可能性，也即扩大了锥板-平板流变仪剪切速率或角频率的测试范围。同样地，当物料样品含有溶剂时，本发明有利于减少了溶剂从锥板-平板间隙中挥发的量。
对于粘弹性物料，在锥板-平板之间受到剪切作用时，由于第一法向应力差效应，物料有从半径处向中心聚集的趋势。本发明中锥板的内凹的结构特征，即锥板-平板之间的间隙从半径向中心处逐渐增大，这种锥板相对于传统的锥板，对于第一法向应力差更敏感，更容易捕获法向应力差信息。
附图说明
图1是本发明旋转流变仪的锥板-平板夹具示意图。图中：1-锥板，2-物料样品，3-平板。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。附图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
图1是本发明的旋转流变仪锥板-平板夹具示意图，流变仪其它部件与传统锥板-平板夹具旋转流变仪相同。锥板1和平板3之间的间隙中装填着待测的物料样品2。与传统的锥板不同，此处锥板1中心处与平板3距离h最大，随着半径R增加，距离h逐渐减小，锥角为θc，锥面与竖直方向的夹角为θ0。为了防止锥板1旋转时与平板3之间发生摩擦，也为了便于在装料时将多余的物料样品2挤出锥板1半径边缘外，锥板1与平板3之间设置一个较小的间隙h0。
为了保证流变测试的准确，锥板1的锥角θc较小，一般在1~5°之间，即可将锥板1锥角设计成一个系列，如1°，2°，3°，4°，5°。而锥板1的直径D也可设计成一个系列，如8mm，15mm，25mm，40mm等。测试时根据需要选用。锥板1垂直边与斜边的延长线交点正好位于平板3平面上，h0=tanθc≈θc （θc 较小，因此tanθc≈θc ，单位取弧度）。而锥板1的材质可做成不锈钢或钛合金的，也可根据需要做成硬铝、铜或其它材质。锥板1表面可根据需要做成不同表面粗糙度的。
测试时锥板1的轴受到扭转作用，带动锥板1旋转。锥板1的轴可以做成较长的轴，直接装在流变仪上，也可以较短，通过螺栓联接装在流变仪的旋转轴上。流变仪的旋转轴上设有扭矩传感器。根据需要，锥板-平板夹具装在控温腔内，可由氮气保护用品不被高温氧化。平板3的半径大于锥板，也可与锥板1半径相等。根据需要，也可驱动平板3旋转，而锥板1静止不动。
本发明是在传统锥板-平板夹具旋转流变仪的基础上作了改进，而传统锥板-平板流变学参数的测试原理仍然适用于本发明。即物料样品在被剪切过程中，剪切速率和剪切应力在锥板-平板任一位置处均恒定不变。该流变仪由电脑软件控制，实验数据和曲线可由电脑软件记录处理。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (4)
1.一种旋转流变仪的锥板-平板夹具，包括锥板和平板，锥板和平板之间装填着待测的物料样品，其特征在于，锥板与平板之间设置有空隙，所述锥板中心处与平板的间距最大，锥板与平板的间距随着其半径的增加逐渐减小。
2. 根据权利要求1所述的一种旋转流变仪的锥板-平板夹具，其特征在于，所述锥板的锥角为1°~5°，锥板的直径为8-40mm。
3. 根据权利要求1或2所述的一种旋转流变仪的锥板-平板夹具，其特征在于，所述锥板的半径小于等于平板的半径。
4. 根据权利要求3所述的一种旋转流变仪的锥板-平板夹具，其特征在于，所述锥板的材质为不锈钢、硬铝、铜或钛合金。
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