CN103134741B - 直线振动式环形缝隙挤压流变仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种直线振动式环形缝隙挤压流变仪，它包括：有中间通孔的料筒、在料筒中滑动的挤压柱塞杆、在料筒内同轴安装的中心棒、伸入料筒内的压力传感器与温度传感器、安装于料筒周围的加热冷却器。其特征在于：所述的中心棒与料筒之间的环形缝隙构成测试腔；料筒内可流动的待测样品在挤压柱塞杆的挤压作用下经测试腔流出；待测样品在测试腔中流动时，中心棒沿中心线作直线振动。本发明中测试腔内的待测样品得以不断地更新，避免了待测样品因反复剪切造成的物性变化及剪切热导致的局部温升；同时，测试腔中的待测样品能够以较高剪切速率流动、可以更好地模拟材料在典型加工过程中的流动状态；另外，测试腔中没有旋转运动，不会产生离心力。
Description
技术领域
本发明涉及材料测试领域，尤其是流变测试装置。
背景技术
旋转流变仪中的动态振荡测试，被广泛应用于材料的流变特性表征。旋转流变仪按转子的不同可分为两种类型：a、同轴圆筒式，两个同轴圆筒，一个固定、另一个转动，使得两个同轴圆筒间环形缝隙中的待测样品作环形流动；b、锥板或平行板转子式，上下两个转子，一个固定、另一个转动，两转子间隙处的待测样品发生剪切流动。这两种转子系统都可以实现动态振荡测试。然而待测样品在测试过程中都是反复剪切，并且都有离心力的影响，更重要的是、待测样品在旋转流变仪测试环境中的状态（包括剪切速率、流动方式）与在许多典型生产加工过程（例如塑料的挤出、注塑、涂料的涂刷、油墨的丝网印刷）中的状态截然不同，限制了动态振荡测试数据对材料生产加工的指导作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直线振动式环形缝隙挤压流变测试装置，它通过挤压柱塞杆迫使料筒内的待测样品经中心棒与料筒之间的环形缝隙流出，同时中心棒沿料筒中心线作直线往复振动，并带动环形缝隙中的待测样品实现测试需要的动态振动，为待测样品构建与一些典型加工流场近似的流动状态，同时保证了环形缝隙中待测样品不断更新，并且不会产生离心力，可以准确地完成材料的流变特性测试。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
提供一种流变特性测试装置，它包括内有圆柱形中间通孔的料筒、在料筒的通孔中滑动的挤压柱塞杆、在料筒的通孔内沿通孔中心线安装且与挤压柱塞杆不干涉的中心棒、垂直于料筒通孔中心线从料筒外穿透料筒伸入料筒通孔的压力传感器、伸入料筒通孔的温度传感器、安装于料筒周围的加热冷却器；所述的中心棒与料筒之间的环形缝隙构成测试腔；料筒内可流动的待测样品在挤压柱塞杆的挤压作用下经测试腔流出料筒；待测样品在测试腔中流动时，中心棒沿中心线作直线往复振动；挤压柱塞杆的挤压速度决定了测试腔内的流量，压力传感器测量测试腔入口处的压力，流量与压力经适当的数学变换即可得出测试腔内的剪切速率与剪切应力，获得材料的流变特性曲线，完成材料的流变测试。
本发明中测试腔内的待测样品得以不断地更新，避免了待测样品因反复剪切造成的物性变化及剪切热导致的局部温升；同时，测试腔中的待测样品能够以较高剪切速率（例如大于10001/s）流动，可以更好地模拟材料在一些典型加工过程中的流动状态，更真实地表征材料在加工状态下的流变特性；另外，中心棒带动待测样品作直线振动，测试腔中没有旋转运动，待测样品不会有离心力，从而避免了离心力引入的测试误差。
附图说明
图1为本发明的测试装置示意图。
图中：1、料筒；2、挤压柱塞杆；3、中心棒；4、压力传感器；5、温度传感器；6、加热冷却器；7、待测样品。
具体实施方式
以下结合附图详细描述本发明的具体实施方式。
一种流变特性测试装置，它包括料筒1、挤压柱塞杆2、中心棒3、压力传感器4、温度传感器5、加热冷却器6。其中：料筒1为横截面为圆环的柱体，内有通孔，料筒1沿竖直方向固定在机架上；挤压柱塞杆2为圆柱形长杆，头部与料筒1的通孔构成间隙配合，在电机的驱动下挤压柱塞杆2可以在料筒1的通孔中上下滑动；圆柱形的中心棒3安装在料筒1底部的中央、在挤压柱塞杆2的行程以外，以保证与挤压柱塞杆2不会接触，中心棒3与料筒1的通孔同轴，中心棒3与料筒1之间的环形缝隙（如2mm宽）构成测试腔，中心棒3在电动振动台的带动下按正弦规律沿轴线作小幅度（如振幅0.1mm）的直线上下振动，中心棒3上端设置有导流的圆锥结构；压力传感器4垂直于料筒1中心线从料筒1外穿透料筒1伸入测试腔的上沿；温度传感器5同样从料筒1外穿透料筒1伸入测试腔的上沿；加热冷却器6包裹在料筒1的外围。
借助本发明提供的直线振动式环形缝隙挤压流变测试装置，按如下步骤完成流变测试：
1）往料筒1的通孔内装填待测样品7，并保温一段时间以等待料筒1内的待测样品7温度稳定；
2）移动挤压柱塞杆2预压料筒1中的待测样品7，使得待测样品7充满中心棒3与料筒1之间的环形缝隙测试腔；
3）移动挤压柱塞杆2，同时振动中心棒3，使得料筒1内的待测样品7经环形缝隙测试腔流出、并在中心棒3的带动下作一定的振动；
4）记录挤压柱塞杆2的运动速度、中心棒3的振动波形、压力传感器4测得的压力波形、温度传感器5测得的温度值；
5）根据测试需要调整挤压柱塞杆2的运动速度、中心棒3的振动波形、加热冷却器6的加热温度中的任意一个或多个，完成不同状态下待测样品的测试，获得一系列的测试记录；
6）根据记录的数据、结合测试腔的几何尺寸，将运动速度数据经数学变换成剪切速率，将压力数据经数学变换成剪切应力，获得待测样品7在一定温度条件下所受剪切应力与剪切速率之间的关系，实现材料流变特性的表征。
Claims (1)
1.一种流变特性测试装置，包括：内有圆柱形中间通孔的料筒（1）、在料筒（1）的通孔中滑动的挤压柱塞杆（2）、在料筒（1）的通孔内沿通孔中心线安装且与挤压柱塞杆（2）不干涉的中心棒（3）、垂直于料筒（1）的通孔中心线从料筒（1）外穿透料筒（1）伸入料筒（1）通孔的压力传感器（4）、伸入料筒（1）通孔的温度传感器（5）、安装于料筒（1）周围的加热冷却器（6），其特征在于：
1）所述的中心棒（3）与料筒（1）之间的环形缝隙构成测试腔；
2）料筒（1）内可流动的待测样品（7）在挤压柱塞杆（2）的挤压作用下经测试腔流出；
3）待测样品（7）在测试腔中流动时，中心棒（3）沿中心线作直线振动。
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