CS273117B1 - Method of friction coefficient measuring between particular substance or viscous liquid and wall and device for this method realization - Google Patents

Description

(57) Způsob měření součinitele tření mezi partikulární látkou nebo viskozní kapalinou a stěnou, při kterém skutečný normálový tlak a smykové napětí jsou současně a nezávisle na sobě snímány na stěně měrné trubice, kterou je partikulární látka nebo viskozní kapalina protlačována. Způsob se provádí v zařízení, které sestává ze zdroje tlaku, měrné trubice opatřené na vnější stěně elektrickými odporovými snímači v úplném můstkovém zapojení pro měření normálového tlaku protlačovaného média nezávisle na smykovém napětí a měrná trubice je s výstupním potrubím zdroje tlaku pružně oddělena těsněním a spojena dvěma nebo více ohybově namáhanými ailoměrnými prvky tvaru části prstence s elektrickými odporovými tenzometry v úplném můstkovém zapojení pro snímání smykových napětí protlačovaného média na vnitřním povrchu měrné trubice.

CS 273 117 Bl

Vynález se týká způsobu měření součinitele tření na ploše kontaktu partikulární látky nebo viskózní kapaliny se stěnou a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Součinitel tření charakterizuje velikost odporu proti vzájemnému posunutí dvou látek v kontaktu. Pokud je jednou látkou partikulární materiál, složený ze vzájemně se dotýkajících pevných částic, kapalné a plynné fáze nebo viskózní kapalina, která se od látek partikulárních liší velikostí součinitele bočního tlaku v klidu a druhou látku představuje povrch stěny například potrubí, dochází po dosažení jistého stupně přetvářné deformace ke smyku partikulární látky nebo viskózní kapaliny po povrchu stěny. Velikost smykových sil lze vyjádřit pomocí součinitele tření.

Je znám způsob a zařízení, ve kterém se plastická hmota protlačuje za nastavitelného normálového tlaku měrnou trubicí, přičemž se snímá tečné napětí na ploše kontaktu stěny měrné trubice silovými snímači, působícími v axiálním směru. Nevýhodou tohoto řešení je přibližné určení skutečného tlaku protlačované látky v trubici, který se od nastaveného normálového tlaku liší o neznámé tlakové ztráty systému měrné trubice. Jinou nevýhodou zařízení je použití málo citlivých axiálních tahově namáhaných silových snímačů například tenzometrických šroubů pro měření obvykle malých smykových napětí na ploše kontaktu.

Tyto nedostatky odstraňuje způsob a zařízení k měřeni součinitele tření mezi partikulární látkou nebo viskózní kapalinou a stěnou podle vynálezu, ve kterém se současně a nezávisle na sobě snímá skutečný normálový tlak a smykové napětí na vnitřní stěně měrné trubice, kterou se protlačuje partikulární látka nebo viskózní kapalina a součinitel tření se vyhodnotí jako poměr zjištěného smykového napětí a normálového tlaku. Zařízení k provádění tohoto způsobu se skládá z měrné trubice, těsněním pružně napojené na zdroj tlaku opatřené na vnější stěně aktivními elektrickými odporovými snímači a pasivními elektrickými odporovými snímači na zvláštní podložce ze stejného materiálu jako měrná trubice, přičemž tyto aktivní a pasivní elektrické odporové snímače jsou v úplném můstkovém zapojení pro přímé měření normálového tlaku partikulární látky nebo viskózní kapaliny nezávisle na smykovém napět! a tato měrná trubice je s výstupním potrubím zdroje tlaku spojena alespoň dvěma ohybově namáhanými siloměrnými prvky prstencového tvaru a dalšími aktivními elektrickými odporovými snímači v úplném můstkovém zapojení pro snímání smykových napětí partikulární látky nebo viskózní kapaliny v kontaktu s vnitřním povrchem měrné trubice, přičemž měrná trubice může být na svém výstupním konci napojena na vytvářecí sestavu, například pro keramické těsto, pomocí dalšího pružného těsnění a dalších nejméně dvou ohybově namáhaných siloměrných prvků tvaru části prstence s elektrickými odporovými snímači v úplném můstkovém zapojeni pro snímání smykových napětí partikulární látky nebo viskózní kapaliny na vnitřním povrchu měrné trubice.

Zdrojem tlaku partikulární látky nebo viskózní kapaliny může být například šnekový lis. Součinitel tření partikulární látky nebo viskózní kapaliny na stěně se v zařízení podle vynálezu stanovuje na vnitřní stěně měrné trubice. Aktivním elektrickým odporovým snímačem se v zařízení podle vynálezu rozumí drátkový, fóliový nebo polovodičový elektrický odporový snímač, nalepený na mechanicky namáhaném vnějším povrchu měrné trubice nebo vhodném místě siloměrného prvku. Tyto aktivní snímače slouží k měření normálového tlaku a smykového napětí média protlačovaného v měrné trubici. Pasivní elektrický odporový snímač je elektrický odporový tenzometr nalepený na podložce, která není mechanicky namáhána. V úplném můstkovém zapojení elektrických odporových snímačů slouží pasivní snímače ke kompenzaci vlivu teploty média nebo okolí na výsledek měření tlaku a smykového napětí partikulární látky nebo viskózní kapaliny.

Výhodou způsobu měření podle vynálezu je průběžné a nezávislé snímání normálového tlaku a smykového napětí partikulární látky nebo viskózní kapaliny v měrné trubici při změnách vlastností těchto látek, za různých podmínek toku těchto látek, jakož i pro různé drsnosti vnitřního povrchu měrné trubice. Zařízení umožňuje kalibraci normálového tlaku a smykového napětí v měrné trubici před vlastním měřením součinitele tření.

CS 273 117 Bl

Součinitel tření je vyhodnocován jako poměr snímaných smykových napětí a normálových tlaků na vnitřním povrchu měrné trubice. Smykové napětí na vnitřním povrchu měrné trubice je vyhodnocováno jako poměr smykové síly měřené pomocí ohybově namáhaných silomerných prvků s elektrickými odporovými snímači a známé velikosti vnitřního povrchu měrné trubice.

Příklad

Ve vakuovém šnekovém lisu se homogenizací připravila elektroporcelánová směs, která jako keramické těsto se po dosažení zvoleného tvářecího tlaku protlačovala do měrné trubice, opatřené na výstupním konci vytvářecí sestavou. Na stěně měrné trubice se snímal pomocí elektrických odporových snímačů normálový tlak protlačovaného těsta, který dosahoval hodnot 0,25 až 0,52 MPa podle vlhkosti těsta pro 40 ot/min šnekového lisu. Současně a nezávisle na měření normálového tlaku se snímalo pomocí siloměrných prvků s elektrickými odporovými snímači smykové napětí keramického těsta na vnitřním povrchu měrné trubice. Hodnoty smykového napětí dosahovaly 0,12 až 0,30 MPa podle vlhkosti těsta. Součinitel tření mezi keramickým těstem a stěnou měrné trubice se stanovil jako poměr odpovídajících si hodnot registrovaného časového' průběhu současně měřeného smykového napětí a normálového tlaku keramického těsta v měrné trubici. Součinitel tření dosahoval hodnot v rozmezí 0,42 až 0,76. Měřením a výpočtem tak byla stanovena skutečná hodnota součinitele tření, která se významně lišila od dosud odhadovaných přibližných údajů. Hodnota součinitele tření byla využita pro optimalizační výpočet procesu 'vytváření keramického těsta v závislosti na konstrukci šnekového lisu.

Příkladné provedení zařízení· k provádění způsobu podle vynálezu je schematicky znázorněno na připojených výkresech, kde na obr. 1 je zařízení pro měření součinitele tření keramického těsta s tenzometrickými siloměrnými prvky v ústi měrné trubice a na obr.

2' je zařízení pro měření součinitele tření keramického těsta s tenzometrickými siloměrhými prvky v ústí í na výstupu měrné trubice.

Na obr. 1 je. zdroj JL tlaku, dopravující partikulární látku nebo viskozní kapalinu do měrné trubice 2, opatřené na vnější straně aktivními elektrickými odporovými snímači 3 a pasivními elektrickými odporovými snímači 4, které jsou nalepeny na tenké podložce 5, těsně přiléhající k vnějšímu povrchu měrné trubice 2. Elektrické odporové snímače 3 a 4 v úplném můstkovém zapojení měří normálový tlak £ protlačovaného média v měrné trubici 2 nezávisle na smykovém napětí t média na vnitřním povrchu měrné trubice 2. Měrná trubice 2 je k výstupnímu potrubí zdroje JL tlaku připojena alespoň dvěma ohybově namáhanými siloměrnými prvky 6 tvaru části prstence s dalšími elektrickými odporovými snímači 7 pro měření· smykových napětí t protlačovaného média na vnitřním povrchu měrné trubice 2. S výstupním potrubím zdroje _1 tlaku je měrná trubice 2 pružně utěsněna těsněním 8. Vliv těsnění 8 je eliminován při kalibraci zařízení před měřením smykového napětí t.

Zařízení podle obr. 1 pracuje takto: Měřené médium je měrnou trubicí protlačováno pomocí zdroje JL tlaku, kterým je například vakuový šnekový lis. Současně a nezávisle na sobě měřené hodnoty normálového tlaku £ pomocí elektrických odporových snímačů 3 a 4 a smykového napětí £ média na stěně měrné trubice 2 pomocí elektrických odporových snímačů 7 na siloměrných prvcích 6 se registrují v závislosti na čase. Poměr odpovídajících si hodnot smykového napětí £ a normálového tlaku £, stanovený výpočtem, je hledaná hodnota součinitele tření.

Na obr. 2 je měrná trubice 2 s aktivními elektrickými odporovými snímači 3 a pasivními snímači 4 na podložce 5 pro měření normálového tlaku £ vedle připojení k výstupnímu potrubí zdroje 1, tlaku pomocí nejméně dvou siloměrných prvků 6 s elektrickými odporovými snímači 7 a těsněním 8 spojena také ňa svém výstupním konci s vytvářecí sestavou 9 pro keramické těsto pomocí alespoň dvou dalších siloměrných prvků 10 tvaru Části prstence s elektrickými odporovými snímači 11 pro měření smykových napětí Jb protlačovaného média na vnitřním povrchu měrné trubice 2. S vytvářecí sestavou 9 je měrná trubice 2 na vý3

CS 273 117 Bl stupním konci těsněna dalším pružným těsněním 12, jehož vliv je při měření smykového napětí t eliminován při kalibraci zařízeni.

Zařízení podle obr. 2 pracuje takto: K měření tlaku £ protlačovaného média se užívají elektrické odporové snímače 3 a 4 na stěně měrné trubice 2. K měření smykových napětí t média v měrné trubici 2 je užito siloměrných prvků 6 s elektrickými odporovými snímači 7. Při fixované vytvářecí sestavě £) se měří smykové napětí j; média v měrné trubici 2 také pomoci siloměrných prvků 10 s elektrickými odporovými snímači JJ.. Není-li vytvářecí sestava Í5 fixována, měří se pomocí siloměrných prvků 10 a elektrických odporových snímačů II tlak, respektive tlaková ztráta na vstupu do vytvářecí sestavy 9.

Součinitel tření mezi protlačovaným médiem, například keramickým těstem a stěnou zařízeni, je důležitou Teologickou charakteristikou, využívanou například pro návrh šnekových ploch a šnekové komory keramického vytlačovacího lisu.

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims (3)

1. Způsob měření součinitele tření mezi partikulární látkou nebo viskozní kapalinou a stěnou, vyznačující se tím, že se současně a nezávisle na sobě snímá normálový tlak a smykové napětí na stěně měrné trubice, kterou se protlačuje partikulární látka nebo viskozní kapalina a součinitel třeni se vyhodnotí jako poměr zjištěného smykového napětí a normálového tlaku.

2. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, vyznačující se tím, že měrná trubice (2), těsněním (8) pružně napojená na zdroj (1) tlaku je opatřena na vnější stěně aktivními elektrickými odporovými snímači (3) a pasivními elektrickými odporovými snímači (4) na podložce (5), přičemž tyto elektrické odporové snímače (3 a 4) pro měření normálového tlaku (p) protlačované partikulární látky nebo viskozní kapaliny nezávisle na smykovém napětí (t) jsou v úplném můstkovém zapojeni a tato měrná trubice (2) je s výstupním potrubím zdroje (1) tlaku spojena alespoň dvěma ohybově namáhanými siloměrnými prvky (6) tvaru části prstence s dalšími aktivními elektrickými odporovými snímači (7) v úplném můstkovém zapojení pro snímáni smykových napětí (t) partikulární látky nebo viskozní kapaliny na vnitřním povrchu měrné trubice (2).

3. Zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím, že měrná trubice (2) je na svém výstupním konci napojena na vytvářecí sestavu (9) pomocí dalšího pružného těsnění (12) a dalších nejméně dvou ohybově namáhaných siloměrných prvků (10) tvaru ěásti prstence s elektrickými odporovými snímači (11) v úplném můstkovém zapojení pro snímání smykových napětí (t) partikulární látky nebo viskozní kapaliny na vnitrním povrchu měrné trubice (2).

2 výkresy