CN108613900B - 路用胶粉粘度检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种路用胶粉粘度检测装置，包括放置在支撑台上夹套式结构的盛样桶，其夹套内填充有导热液体并设置有与自动温控装置电连接的电加热棒，桶外套装有隔热套，桶底部设置有温度传感器和压力传感器，桶顶部螺接有下表面固设有压板的密封桶盖，密封桶盖和压板的中心处穿设有与扭矩测定机构相连的驱动轴，驱动轴通过轴承与密封桶盖密封连接；位于盛样桶内腔中的驱动轴上设置有转子，该转子由三个平行间隔设置且表面带有波浪纹的水平圆盘组成。使用本发明提供的路用胶粉粘度检测装置进行粘度测定时，有效提高了胶粉粘度测试速度，便于区分脱硫胶粉和硫化胶粉。

Description

路用胶粉粘度检测装置及方法

技术领域

本发明涉及橡胶粘度测试设备技术领域，尤其是涉及一种路用胶粉粘度检测装置及方法。

背景技术

随着我国汽车保有量的大幅度增长，废弃轮胎数量也随之增加，由此形成的黑色橡胶污染给环保造成了一定的压力。研究发现，将轮胎研磨制成胶粉后加入热熔沥青中制成的胶粉改性沥青可用于铺设道路，且胶粉改性沥青路面具有抗高温车辙性能、抗低温裂口性能、抗水性能和降低行车噪声等优点。对于轮胎回收所得的硫化胶粉和脱硫胶粉，脱硫胶粉改性沥青具有更好的低温性能和热储存稳定性能。因此，为了提高路面性能，有必要对路用胶粉的种类进行区分。粘度作为衡量橡胶平均分子量及可塑性的重要指标，还可用于区分胶粉类型。但是，现有门尼粘度仪需使用专用压片机将胶粉制备成圆形胶片试样后才能进行测试，实际测试的为圆盘剪切粘度，该试样准备过程较为麻烦，不利于工程现场应用；同时，在测试过程中，门尼粘度仪的转子在转动时和下模体会产生间隙，容易使腔体内已发生热熔的橡胶泄漏，影响检测工作的顺利进行，增加了设备维修和维护费用。

发明内容

本发明提供一种路用胶粉粘度检测装置，同时提供一种胶粉粘度测量方法，目的在于解决现有门式粘度仪试样准备过程操作繁琐和仪器不易维护的问题。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的路用胶粉粘度检测装置，包括放置在支撑台上的盛样桶，所述盛样桶的桶身为夹套式结构，在所述夹套内填充有导热液体并设置有与自动温控装置电连接的电加热棒，所述盛样桶外套装有隔热套，盛样桶底部设置有温度传感器和压力传感器，盛样桶顶部螺接有密封桶盖，所述密封桶盖的下表面固设有压板，密封桶盖和所述压板的中心处穿设有与扭矩测定机构相连的驱动轴，所述驱动轴通过轴承与所述密封桶盖密封连接；位于所述盛样桶内腔中的所述驱动轴上设置有转子，所述转子由三个平行间隔设置且表面带有波浪纹的水平圆盘组成，所述温度传感器、压力传感器和扭矩测定机构的信号输出端分别与单片机的信号输入端电连接，所述单片机的信号输出端和显示屏的信号输入端电连接。

所述水平圆盘的直径为38.1±0.03mm，厚度为5.54±0.03mm。

所述水平圆盘的直径为30.48±0.03mm，厚度为5.54±0.03mm。

使用上述路用胶粉粘度检测装置进行胶粉粘度的检测方法，包括如下步骤：

第一步，向盛样桶内添加胶粉试样，合上密封桶盖并旋拧至合适的位置，使压力达到设定值；

第二步，启动电加热棒，加热盛样桶至温度达到100℃±0.5℃，并持续保温30分钟；

第三步，启动转子（11），在5分钟内读取检测结果，完成测试。

本发明提供的路用胶粉粘度检测装置，无需另外单独制备胶片试样，可以将胶粉直接置于盛样桶内进行加热和保温，同时，可以通过桶盖升降调节胶粉的压实密度，再次，通过表面具有波浪纹的三个转子增加与胶粉的接触面积，从而对一定温度和压力下的胶粉粘度进行准确测量。本发明的粘度检测装置结构简单，使用方便，有效提高了胶粉粘度测试速度，便于区分脱硫胶粉和硫化胶粉。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的路用胶粉粘度检测装置，包括上开口的圆柱形盛样桶1，其桶身是由洛氏硬度不小于60HRC的硬质钢制成的夹套式结构，外径为50.9±0.1mm，壁厚为3mm，高度为15mm。

桶身的夹套内填充有导热液体1，并安装有与自动温控装置2相连的电加热棒3，桶身外套装有隔热套4，桶身底部安装有温度传感器5。上述电加热棒3的控制输入端与温度控制器的控制输出端相连，温度控制器的信号输入端与温度传感器5的信号输出端相连，从而实现盛样桶内温度的自动控制。其具体的控制原理采用带有纯滞后环节的一阶模型来实现，其微分方程可表示为：，式中θ为温度，C为热容，R为热阻、r为加热丝热阻。上述一阶微分方程的解为：/>，当采样周期为T时，有/>，式中θ（T+1）和θ（T）表示两个相邻采样周期的温度。电加热棒3对盛样桶内的胶粉试样按照设定温度进行加热后，桶身外的隔热套4继续对其进行良好的保温。通常，盛样桶的控温量程为20-170℃，精度在设定温度±0.5℃范围内。

为提高试验温度的控制精度和灵敏度，上述温度传感器5采用热敏电阻，并采用对称桥接法。温度传感器5的显示温度值Tn和采样值yn间的关系为：，/>，，式中E为电压值，r为传感器电阻，a为放大系数，α、β为待定系数，α、β值可由温度值与采样精度相同的两点上的联立方程求出，要求测量误差在0.2℃以内。

盛样桶顶部螺接有下表面带有压板8的密封桶盖7，可以通过旋转密封桶盖7调节压板8的高度，进而改变盛样桶内胶粉试样的堆积状况，并通过盛样桶内底壁上安装的压力传感器6进行压力检测。由于温度传感器5和压力传感器6均与显示屏12电连接，因此桶体内胶粉试样的温度数值和压力数值（压力数值指胶粉试样与盛样筒2底部之间的压力）可直接在显示屏12上读出。

密封桶盖7和压板8的中心处穿设有与扭矩测定机构9相连的驱动轴10，且驱动轴10通过轴承与密封桶盖7相连，不仅有利于使驱动轴10和转子11保持沿中轴线转动，使转子11偏心度或径向跳动不应超过0.1mm，从而减小试验力矩的偏差，同时，还可以达到对胶粉样品进行密封的效果。上述扭矩测定机构9为常规市售产品（如温州一鼎公司的ADN-300型产品）。驱动轴10可在高精度光电隔离输出驱动马达提供的动力下以预先设定的扭矩转动，其扭矩可在0-100%间调节，且施加的扭矩值可直接显示在显示屏12上。驱动轴10末端安装有位于密封桶盖7以下的转子11，该转子11由三个平行设置且表面带有波浪纹的水平圆盘组成。由于胶粉为蓬松粉末状，转子11表面的波浪纹可增加其与胶粉的接触面积，提高胶粉检测的精确度，便于区分胶粉种类。通常情况下，采用水平圆盘的直径为38.1±0.03mm、厚度为5.54±0.03mm的大转子，足以区分硫化胶粉和脱硫胶粉。当需要测试粘度更大的物质时，可采用水平圆盘直径为30.48±0.03mm、厚度为5.54±0.03mm的小转子。需要注意的是，使用大转子和小转子测得的结果不可进行比较。

应用本发明所述的路用胶粉粘度检测装置进行胶粉粘度测量的方法，主要包括如下步骤：

首先，在100℃±0.5℃的条件下（有特殊规定的项目除外），对检测装置进行校准。

由于粘度计受试验温度、转子的转速和转矩等因素的影响较为显著，为保证检测结果的准确性，需要对粘度计进行校准，具体校准项目及方法见表1。校准必须在无振动，电压频率稳定，周围无腐蚀介质的环境中进行。

表1 粘度计校准项目

然后，向盛样桶内添加胶粉试样，合上密封桶盖7并旋拧至合适的位置。此时，转子11被胶粉试样所覆盖，且显示屏上显示由压力传感器6传导的压力值，该压力值应达到预设压力值。

接着，启动电加热棒3，使盛样桶内的温度达到预设温度，并通过自动温控装置2进行不少于30分钟的保温；

最后，启动转子11，开始计时，待粘度计读数达到稳定后，读取显示屏上的数据作为试验结果，完成测试。上述读数应精确到0.01 N·m，且整个测试过程不得超过5分钟，否则应重新开始试验。

测试时，本发明的转子11在转动过程中，会对桶内的胶粉试样施加一定的剪切力矩，同时胶粉试样也会对转子11产生一个大小相等，方向相反的反抗力矩（N·m），此力矩即旋转粘度值，其直接显示在粘度计的显示屏上。上述转子11在转动过程中受到的阻力与胶粉试样的堆积密度和颗粒表面状况有关，因此，可通过调节密封桶盖7的上下位置改变胶粉试样所受到的压力，通过压力值判断胶粉试样的堆积密度。当胶粉试样在堆积密度相同的状况下，胶粉颗粒表面状况直接决定了粘度测试结果（即测试结果由不同胶粉的特征决定），减小了其他因素的干扰，本发明的粘度测试量程可达到200个门尼值，准确度为±0.01个门尼值。

此外，本发明的驱动轴10从桶体顶部进入桶内，可以有效避免传统门尼粘度仪在转子转动时与下模体产生间隙、导致腔体内的热熔橡胶向外泄漏的问题。

实施例1：

40目硫化胶粉的旋转粘度测试的具体步骤如下：

1）使用大转子，并向粘度计的盛样筒内添加40目硫化胶粉；

2）盖上密封桶盖，适当拧紧，使显示屏的压力显示值为1±0.02N；

3）启动电加热棒，使胶粉试样达到预设温度为100±0.5℃，并保温30min；

4）设置驱动轴扭矩后，启动转子，待显示屏上的粘度读数达到稳定后，读取并记录。

按照上述试验步骤进行三组平行试验，试验结果分别为8.13 N•m、8.95 N•m、8.34N•m，平均值为8.48 N•m，该平均值即为40目硫化胶粉的粘度值。

实施例2：

40目脱硫胶粉的旋转粘度测试的具体步骤如下：

1）使用大转子，并向粘度计的盛样筒内添加40目脱硫胶粉；

2）盖上密封桶盖，适当拧紧，使显示屏的压力显示值为1±0.02N；

3）启动电加热棒，使胶粉试样达到预设温度为100±0.5℃，并保温30min；

4）设置驱动轴扭矩后，启动转子，待显示屏上的粘度读数达到稳定后，读取并记录。

按照上述试验步骤进行三组平行试验，试验结果分别为4.31 N•m、4.64 N•m、4.56N•m，平均值为4.50 N•m，该平均值即为40目脱硫胶粉的粘度值。

从实施例1和实施例2的试验结果可知，硫化胶粉的旋转粘度较脱硫胶粉的旋转粘度高，一般硫化胶粉的旋转粘度在8.0 N•m以上，而脱硫胶粉的旋转粘度在8.0 N•m以下，可以通过本发明所述的粘度检测装置快速区分硫化胶粉和脱硫胶粉。

Claims (4)

1.一种路用胶粉粘度检测装置，其特征在于：包括放置在支撑台上的盛样桶，所述盛样桶的桶身为夹套式结构，在所述夹套内填充有导热液体并设置有与自动温控装置电连接的电加热棒，所述盛样桶外套装有隔热套，盛样桶底部设置有温度传感器和压力传感器，盛样桶顶部螺接有密封桶盖，所述密封桶盖的下表面固设有压板，密封桶盖和所述压板的中心处穿设有与扭矩测定机构相连的驱动轴，所述驱动轴通过轴承与所述密封桶盖密封连接；位于所述盛样桶内腔中的所述驱动轴上设置有转子，所述转子由三个平行间隔设置且表面带有波浪纹的水平圆盘组成，所述温度传感器、压力传感器和扭矩测定机构的信号输出端分别与单片机的信号输入端电连接，所述单片机的信号输出端和显示屏的信号输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的路用胶粉粘度检测装置，其特征在于：所述水平圆盘的直径为38.1±0.03mm，厚度为5.54±0.03mm。

3.根据权利要求1所述的路用胶粉粘度检测装置，其特征在于：所述水平圆盘的直径为30.48±0.03mm，厚度为5.54±0.03mm。

4.使用权利要求1所述的路用胶粉粘度检测装置进行胶粉粘度的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步，向盛样桶内添加胶粉试样，合上密封桶盖并旋拧至合适的位置，使压力达到设定值；

第二步，启动电加热棒，加热盛样桶至温度达到100℃±0.5℃，并持续保温30分钟；

第三步，启动转子（11），在5分钟内读取检测结果，完成测试。