-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Extrusions-
Kapillarrheometer für das Messen der rheologischen
Eigenschaften, wie etwa Fließeigenschaft, Viskosität und
Molekulargewichtsverteilung von Materialien, wie etwa
Kunststoffen, Keramiken und Kautschuk, wobei das Rheometer
eine Temperaturmeßvorrichtung zum Messen der Temperatur der
Probenbohrung des Rheometers aufweist.
-
Die japanische unterprüfte Gebrauchsmusterveröffentlichung
Nr. 59-101196 (Anmeldenr. 57-202566) zeigt ein Rheometer
dieser Bauart, das einen elektrischen Ofenraum hat, der mit
einer Bohrung für eine darin einzusetzende Probe und eine
Kapillare versehen ist, die mit dem unteren Ende der
Probenbohrung verbunden ist. Der Körper des Ofenraumes ist in
eine Vielzahl von Zonen aufgeteilt, die mit einzelnen
Heizeinrichtungen versehen sind, um die Probe in der
Probenbohrung zu erwärmen, und mit individuellen
Temperatursensoren versehen ist, um die Temperaturen der
jeweiligen Ofenraumzonen zu ermitteln. Eine der Ofenraumzonen
wird als Bezugszone ausgewählt, wobei eine Steuer einrichtung
die Heizeinrichtung der Bezugszone mittels eines
Steuersignales derart steuert, daß die Zone bei einer
vorbestimmten Temperatur gehalten wird, und das Steuersignal
zu den Temperatursteuereinrichtungen für die weiteren
Ofenraumzonen weiterleitet, um die Temperaturverteilung des
gesamten Ofenraums gleichmäßig zu halten. Anschließend wird
ein Plungerkolben in die Probenbohrung eingesetzt, um die
erwärmte Probe aus dem Ofenraum durch die Kapillare zu
extrudieren, so daß die rheologischen Eigenschaften der Probe
durch die Bewegungsgeschwindigkeit des Plungerkolbens
gemessen werden.
-
Die japanische ungeprüfte Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr.
3-40550 (Anmeldenr. 1-101648) zeigt ein Rheometer, in welchem
ein mit einer Probenbohrung gebildeter separater Rohrkörper
im Mittelabschnitt eines elektrischen Ofenraumes vorgesehen
ist, der mit Heizeinrichtungen versehen ist, so daß die
Montage und die Wartung des Ofenraumes problemlos ist.
-
In diesen bekannten Anordnungen bestehen jedoch zu lösende
Probleme. Da innerhalb der Anordnung ein
Temperaturunterschied zwischen den Ofenraumzonen und der
Innenseite der Probenbohrung besteht und die Temperaturen der
Zonen lediglich gesteuert werden, um mit der Bezugstemperatur
übereinzustimmen, ist es unmöglich, die Temperaturverteilung
der Probe wegen der zwischen den unterschiedlichen
Ofenraumzonen bestehenden Beeinflussung gleichmäßig zu
gestalten. Wenn in der Anordnung, in der ein separater
Rohrkörper in dem Ofenraum angeordnet ist, der Rohrkörper ein
Einzelkörper ist, tritt eine gleichartige thermische
Beeinflussung auf, die verhindert, daß die
Temperaturverteilung in der Probe gleichmäßig wird.
-
Ferner ist aus der Druckschrift US-A-4 587 837 ein
Kapillarrheometer bekannt, das einen Rohrkörper für die
Aufnahme der Probe aufweist, wobei der Rohrkörper von
elektrischen Bandheizeinrichtungen umgeben ist, die auf die
durch Thermoelemente gemessenen Temperaturen hin gesteuert
werden, die in Sacklöchern in der Wand des Rohrkörpers
angeordnet sind. Die Probe wird durch ein an dem unteren Ende
des Rohrkörpers angeordnetes Kapillar extrudiert, und zwar
auf einen auf die geschmolzene Probe ausgeübten Gasdruck hin.
-
Da jedoch die Thermoelemente in Sacklöchern angeordnet sind
und aus Gründen der mechanischen Stabilität immer eine
bestimmte Wandstärke benötigt wird, haben die gemessenen
Temperaturen eine Abweichung von dem Ist-Wert der
Temperaturen an der Innenwand des Rohrkörpers. Demzufolge
verbleibt immer eine beträchtliche Unsicherheit der
gemessenen Ergebnisse.
-
Aus der Druckschrift EP-A-0 089 130 ist eine Extruder-
Zylinder, der in Sacklöchern seiner Wand mit
Temperatursensoren versehen ist, und ein Verfahren zur
Berechnung der Ist-Innenwandtemperatur des Extruders bekannt.
Die Innenwandtemperatur ist jedoch eine Funktion einer
Vielzahl von unterschiedlichen Vorrichtungen und
Umgebungsparametern, so daß sich eine Berechnung schwierig
gestaltet und bereits durch kleine Änderungen dieser
Parameter negativ beeinflußt wird. Da folglich die Temperatur
der Innenwandoberfläche oder die der Probe ungewiß ist,
besteht auch für diese gemessenen Ergebnisse eine
Ungewißheit.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein
Kapillarrheometer zu schaffen, bei welchem die Handhabung und
die Meßgenauigkeit verbessert wird.
-
Diese Aufgabe wird mittels eines Kapillarrheometers mit den
Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
-
Wenn eine Stell-Einrichtung betätigt wird, um einen Ziel-
Temperaturwert der Innenwand der Probenbohrung festzulegen,
bestimmt eine Heizeinrichtungssteuereinrichtung die
Temperaturen der Ofenraumzonen entsprechend der
Zieltemperatur auf der Grundlage der in einer
Speichereinrichtung gespeicherten Temperaturkennwertdaten und
steuert die Heizeinrichtungen derart, daß die mittels der
Temperatursensoren ermittelten Temperaturen in den
Ofenraumzonen mit den vorbestimmten Temperaturen
übereinstimmen, so daß die Temperatur der Innenwand der
Probenbohrung gehalten wird und sich demzufolge die Probe
gleichmäßig bei der festgelegten Zieltemperatur befindet.
-
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel befindet sich
innerhalb des Ofenraums ein hohler zylindrischer Rohrkörper,
in welchem eine rohrartige Inneneinlage angebracht ist. Die
Inneneinlage ist ihrer Länge nach in eine Vielzahl von
Abschnitten aufgeteilt, so daß eine gegenseitige thermische
Beeinflussung auf der Innenoberfläche des Rohrkörpers
2wischen den Ofenraumzonen unterdrückt wird und die
Gleichmäßigkeit der Temperaturverteilung in der Probe
verbessert wird.
-
Die Erfindung bezieht sich zudem auf einen Temperaturmeßstab
für die Anwendung in dem Rheometer, um die Temperatur der
Probenbohrung des Rheometers zu messen. In einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel hat das Rohr einen zylindrischen Stößel,
der für das Einsetzen in die Probenbohrung geeignet ist, die
mittels der Inneneinlage des Rohrkörpers des Rheometers
definiert ist, so daß er davon herausgezogen werden kann, und
eine Vielzahl von Temperatursensoren, die an der Außenfläche
des Stößels an jenen Positionen vorgesehen sind, die den
Ofenraumzonen entsprechen, wenn der Stab in die Probenbohrung
des Rheometers eingesetzt ist. Wenn der Stab in die
Probenbohrung eingesetzt ist, berühren die Temperatursensoren
an der Außenfläche des Stößels die Innenwandoberfläche der
Probenbohrung an den Positionen, die den Ofenraumzonen
entsprechen, um deren Temperatur genau zu messen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Es zeigen:
-
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Steuersystems eines
erfindungsgemäß konstruierten Rheometers;
-
Fig. 2 eine Vorderansicht, teilweise im Vertikalschnitt, des
an einer Materialprüfungsmaschine montierten Rheometers;
-
Fig. 3 eine Schnittansicht des in dem erfindungsgemäßen
Rheometer eingeschlossenen Ofenraumes;
-
Fig. 4(a) eine Schnittansicht eines Teils des Ofenraums mit
einem erfindungsgemäßen Temperaturmeßstab, der in die
Probenbohrung des Rheometers eingesetzt ist;
-
Fig. 4(b) eine Axialendansicht des Temperaturmeßstabs;
-
Fig. 4(c) eine Perspektivansicht eines Teils des
Temperaturmeßstabs; und
-
Fig. 5 einen Graphen, der einige der Temperaturkennwertlinien
der Ofenraumzonen zeigt, die in dem Steuersystem aus Fig. 1
gespeichert sind.
BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
-
Bezogen auf die Zeichnungen ist in Fig. 2 ein Teil einer
Materialprüfungsmaschine einschließlich einem Tisch 1, einem
mittels eines beabstandeten Paars von nicht gezeigten Säulen
getragenen Kreuzkopf 2, so daß er vertikal bewegbar ist, und
einer auf dem Kreuzkopf vorgesehenen Belastungszelle 3 für
das Ermitteln der auf eine zu überprüfende Probe ausgeübten
Belastung gezeigt. Ein Belastungsstab 4 ist mit der
Belastungszelle 3 verbunden, wobei er sich durch den
Kreuzkopf 2 vertikal nach unten erstreckt und er an seinem
unteren Ende einen Anschluß 5 trägt, an dem ein Plungerkolben
6 für das Extrudieren einer Probe verbunden ist.
-
Der Tisch 1 trägt ein torartiges Auflager 7, an welchem ein
elektrischer Ofenraum 20 hängt. Wie ausführlich in Fig. 3
gezeigt, hat der Ofenraum 20 einen an der oberen Seite des
Auflagers 7 fixierten Ofenraumabschnitt 21, einen an der
Unterseite des Auflagers 7 fixierten unteren
Hauptofenraumabschnitt 22 und einen Mittelrohrkörper 23, der
sich durch die unteren und oberen Ofenraumabschnitte 21 und
22 konzentrisch erstreckt, um die beiden Abschnitte zu einem
Einzel-Ofenraum zu verbinden.
-
Der Rohrkörper 23 hat ein äußeres rohrartiges Element 23a und
eine Inneneinlage 23b, die in das äußere rohrartige Element
23a dicht eingepaßt ist. Der obere Ofenraurnabschnitt 21 ist
an seinem Mittelabschnitt mit einer halbkugelförmigen
Lagerung 21a vorgesehen, in welche das obere Ende des äußeren
rohrartigen Elements 23a geschraubt wird, so daß der
Rohrkörper an der Lagerung 21a hängt und sich durch den
Ofenraum erstreckt.
-
Die Inneneinlage 23b definiert eine Axialbohrung 23e, in
welcher eine zu überprüfende Probe eingesetzt wird. Ein mit
einer Kapillare 25a ausgebildeter Verschluß 25 ist in das
untere Ende der Probenbohrung 23e eingepaßt und mittels einer
an das untere Ende des Rohrkörpers 23 geschraubten Mutter
gesichert, so daß die Probenbohrung 23e mit der Kapillare 25
in Verbindung steht.
-
Gemäß dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel besteht die
Inneneinlage 23b aus einem oberen Einlagenabschnitt 23c und
einem unteren Einlagenabschnitt 23d, die separat ausgebildet
sind und in das äußere rohrartige Element 23a des Rohrkörpers
23 durch Schrumpfung eingepaßt sind, um eine kontinuierliche
Einlage zu bilden. Die Anordnung, wonach zwei separate
Einlagenabschnitte in dem äußeren rohrartigen Element 23a
kombiniert sind, erleichtert es nicht nur, die Probenbohrung
23e zu bilden und die Genauigkeit seines Innendurchmessers zu
verbessern, sondern ermöglicht es auch, die thermische
Beeinflussung zwischen den oberen und unteren Ofenraumzonen
22d und 22c an den gegenüberliegenden Seiten der Grenze
zwischen den oberen und unteren Einlagenabschnitten 23c und
23d zu unterdrücken, was nachstehend ausführlich beschrieben
ist.
-
Die obere Ofenraumzone 21 hat eine obere, eine untere und
eine Umfangswand 21b einer thermischen Isolierung, die einen
mit Zement 21c gefüllten inneren Ringraum definiert, und zwar
mit einem Paar von konzentrischen Ni-Cr-Ringheizeinrichtungen
21d, die in dem Zement 21c eingebettet sind. Der obere
Ofenraurnabschnitt 21 ist mit einer Radialbohrung 21e
gebildet, in welche ein Temperatursensor 31 eingesetzt ist.
Der Sensor 31 ist an seinem Vorderende mit einem
Thermoelement oder einem Thermistor versehen. Der untere
Ofenraumabschnitt 22 hat ein hohles zylindrisches Gehäuse 22e
und vier Ringelemente 22f aus Zement, die in dem Gehäuse 22e
übereinander gestapelt sind. Jedes der Ringelemente 22f ist
mit einem Mitteldurchgangsloch ausgebildet, das einen
Innendurchmesser hat, der größer als der Außendurchmesser des
vorstehend beschriebenen Rohrkörpers 23 ist. Die Löcher der
Ringelemente 22f sind axial ausgerichtet&sub1; um eine
Mittelbohrung zu bilden, in welcher der Rohrkörper 23
angeordnet ist, und zwar mit einem zwischen der
Innenumfangsoberfläche der Mittelbohrung und der
Außenumfangsoberfläche des Rohrkörpers 23 gebildeten Luftraum
30. Jeweils eines aus einer Vielzahl von Ringelementen 229
der thermischen Isolierung ist in jedem der Ober- und
Unterabschnitte des hohlen zylindrischen Gehäuses 22e sowie
zwischen zwei benachbarten Ringelementen 22f aus Zement
vorgesehen. Die Innenumf angskanten der Ringelemente 229 der
thermischen Isolierung stehen radial nach innen in den
Luftraum 30 so weit vor, daß sie zu der
Außenumf angsoberfläche des Rohrkörpers 23 benachbart sind.
-
In jedem der Zementringelemente 22f und benachbart zu deren
Innenumfangsoberflächen sind vier Ni-Cr-Ringheizeinrichtungen
23h eingebettet, die vertikal gleichmäßig voneinander
beabstandet sind. Die Probe in der Bohrung 23e wird mittels
der Ringheizeinrichtungen 22h durch den Rohrkörper 23
erwärmt.
-
Jene Abschnitte des unteren Ofenraumabschnittes 22, die den
vier Zementringelementen 22f entsprechen, sind ausgehend von
unten nach oben als Ofenraumzonen 22a, 22b, 22c und 22d
bezeichnet. Jede der Ofenraumzonen 22a bis 22d ist mit einer
Radialbohrung 22i versehen, in welcher ein Temperatursensor
32a bis 32d soweit eingesetzt ist, daß sein Vorderende durch
eine entsprechende Radialbohrung geht, die in dem Rohrkörper
23 gebildet ist, um die äußere Umfangsoberfläche der
Inneneinlage 23b für die Ermittlung der Temperatur der
Einlage 23b zu berühren. Die Temperatursensoren 32a bis 32d
sind an ihren jeweiligen Vorderenden mit einem Thermoelement
oder einem Thermistor versehen.
-
Fig. 4 zeigt einen für das Einsetzen in die Probenbohrung
23e des Rohrkörpers 23 geeigneten Temperaturmeßstab 50. Der
Stab 50 hat einen an seiner Außenumf angsoberfläche gebildeten
Stößel 50a mit einer Vielzahl, beispielsweise mit fünf, sich
axial erstreckenden parallelen Rillen 51, die an
gleichwinkligen Positionen um den Umfang des Stößels
angeordnet sind, und einer Vielzahl von, beispielsweise vier,
Umfangsrillen 52, die axial zum Stößel über einer geeigneten
Strecke voneinander beabstandet sind. Temperatursensoren 33,
34a, 34b, 34c und 34d sind jeweils in denaxialrillen 51
eingepaßt und mittels eines Wolframdrahtes 35 darin
gesichert, der in jeder der Umfangsrillen 52 gewickelt ist.
-
Die Temperatursensoren 33 und 34a bis 34d haben derartige
Längen, daß, wenn der Temperaturmeßstab 50 in die
Probenbohrung 23e des Rohrkörpers 23 eingesetzt ist, die
jeweiligen Vorderenden der Temperatursensoren 33 und 34a bis
34d mit jenen Abschnitten der Wandoberfläche der
Probenbohrung 23 in Kontakt stehen, die jeweils dem oberen
Ofenraumabschnitt 21 und den Ofenraumzonen 22a bis 22d des
unteren Ofenraumabschnittes 22 entsprechen, so daß die
Temperaturen jener Oberflächenabschnitte der Probenbohrung zu
messen sind.
-
Fig. 1 zeigt ein System zur Steuerung der Temperatur des
Ofenraumes. Das System hat eine Steuereinrichtung 61, die
einen Speicher 61a und eine nicht gezeigte CPU aufweist. Die
Temperatursensoren 31 und 32a bis 32d sind mit der
Steuereinrichtung 61 derart verbunden, daß die Ausgabesignale
von den Sensoren 31 und 32a bis 32d, die den ermittelten
Temperaturen entsprechen, zu der Steuereinrichtung 61
weitergeleitet werden. Schaltkreise 62 und 63a bis 63d sind
ebenfalls mit der Steuereinrichtung 61 verbunden, um jeweils
die Ringheizeinrichtungen 21a und 21h für den oberen
Ofenraumabschnitt 21 und die vier Ofenraumzonen 22a bis 22d
des unteren Ofenraumabschnittes 22 anzuregen.
-
Ein Schalter 5W&sub1; für das Festlegen einer Zieltemperatur, auf
welche eine zu prüfende Probe zu erwärmen ist, ist ebenfalls
mit der Steuereinrichtung 61 verbunden, an welcher die
Temperatursensoren 33 und 34a bis 34d des Meßstabes 50
anschließbar sind. Der Speicher 61a speichert die
Temperaturkennwerte jener Abschnitte des Rohrkörpers 23, die
dem oberen Ofenraumabschnitt 21 und den Ofenraumzonen 22a bis
22d entsprechen, und zwar bezogen auf die Temperatur der
Innenwand der Probenbohrung 23e. Die Ternperaturkennwerte
werden auf eine nachstehend ausführlich beschriebene Weise
erhalten. Wenn eine Probe zu überprüfen ist, steuert die
Steuereinrichtung 61 die Anregungsschaltkeise 62 und 63a bis
63d gemäß den gespeicherten Temperaturkennwertdaten, so daß
die Temperatur der Probe bei einer erforderlichen Höhe
gesteuert wird.
-
Wie vorstehend erwähnt, wird der mit den Temperatursensoren
33 und 34a bis 34d versehene Temperaturmeßstab 50 in die
Probenbohrung 23e des Rohrkörpers 23 eingesetzt, so daß der
Temperatursensor 33 die Innenwandoberfläche des Abschnittes
der Bohrung 23e berührt, die dem oberen Ofenraumabschnitt 21
entspricht, während die Temperatursensoren 34a bis 34d die
Innenwandoberfläche jener Abschnitte der Bohrung 23e berührt,
die jeweils den Ofenraumzonen 22a bis 22d des unteren
Ofenraumabschnittes 22 entsprechen.
-
Danach werden die Heizeinrichtungsanregungsschaltkreise 62
und 63a bis 63d betätigt, um die Ringheizeinrichtungen 21a
und 21h anzuregen, bis die Ausgaben aller Temperatursensoren
33 und 34a bis 34d beispielsweise 100 C&sup0; anzeigen, woraufhin
die mittels der Temperatursensors 31 in dem oberen
Ofenraurnabschnitt 21 und der in den Ofenraumzonen 22c bis 22d
des unteren Ofenraurnabschnittes 22 befindlichen
Temperatursensoren 32a bis 32d ermittelten Temperaturen, d.h.
die Temperaturen in den fünf unterschiedlichen Abschnitten
der Inneneinlage 23b des Rohrkörpers 23 für die
Stelltemperatur von 100 C&sup0;, in den Speicher 61a gelesen und
gespeichert werden.
-
Auf gleichartige Weise werden die Anregungsschaltkreise 62
und 63a bis 63d derart gesteuert, daß die mittels aller
Sensoren 33 und 34a bis 34d des Temperaturmeßstabs 50
ermittelten Temperaturen, beispielsweise 150 C&sup0;, werden und
die mittels der Sensoren 31 und 32a bis 32d für die
Stelltemperatur von 150 C&sup0; anschließend ermittelten
Temperaturen aufgezeichnet werden. Der oben genannte Ablauf
wird mit den Anregungsschaltkreisen 62 und 63a bis 63d
wiederholt, die derart gesteuert werden, daß die mittels
aller Sensoren 33 und 34a bis 34d des Temperaturmeßstabs 50
ermittelten Temperaturen jeweils 200 C&sup0;, 250 C&sup0;,... werden
und die mittels der Sensoren 31 und 32a bis 32d für jede der
Stelltemperaturen von 200 C&sup0;, 250 C&sup0;,... ermittelten
Temperaturen in dem Speicher 61a gespeichert werden.
-
Von den auf vorhergehende Art und Weise erhaltenen Daten
werden gemäß Fig. 5 Kennwertlinien gezeichnet, wobei die
mittels der Sensoren 33 und 34a bis 34d des
Temperaturmeßstabs 50 ermittelte Stelltemperatur T entlang
der Abzisse aufgetragen wird und die mittels jeden der
Sensoren 31 und 32a bis 32d ermittelte Temperatur t entlang
der Ordinate aufgetragen wird. Insbesondere werden die von
einem der Sensoren 31 und 32a bis 32d, beispielsweise des
Sensors 31, ermittelten Temperaturen für die
Stelltemperaturen T von 100 C&sup0;, 150 C&sup0;, 200 C&sup0;, 250 C&sup0;,...
gezeichnet, um eine Kennwertlinie L&sub1; zu erreichen.
Auf gleichartige Weise werden die von jedem der weiteren
Sensoren 32a bis 32d ermittelten Temperaturen für die
Stelltemperaturen T von 100 C&sup0;, 150 C&sup0;, 200 C&sup0;, 250 C&sup0;,
gezeichnet, um gleichartige Kennwertlinien L&sub2;, L&sub3;, L&sub4; und L&sub5;
zu erhalten, wobei in Fig. 5 zur Vereinfachung lediglich eine
davon gezeigt ist. Diese Kennwertlinien sind in den Speichern
61a der Steuereinrichtung 61 gespeichert.
-
Im Betrieb wird die zu prüfende Probe in die Probenbohrung
23e des Rohrkörpers 23 gegeben und der Schalter SW&sub1; betätigt,
um eine Zieltemperatur T festzulegen, auf welche die Probe zu
erwärmen ist. Die Steuereinrichtung 61 bestimmt die
Temperaturen t, die der festgelegten Zieltemperatur T für die
fünf Ofenraumzonen entsprechen, und zwar auf der Grundlage
von den oben genannten, in dem Speicher 61a gespeicherten
fünf Kennwertlinien, und steuert anschließend über die
Anregungsschaltkreise 62 und 63a bis 63c jeweils die
Ringheizeinrichtungen 21d und 21h, so daß die mittels der
Temperatursensoren 31 und 32a bis 32d jeweils mit den
bestimmten Temperaturen t für die fünf Ofenraumzonen
übereinstimmen. Auf diese Weise ist es möglich, die
Temperatur der Innenwandoberfläche der Probenbohrung 23e des
Rohrkörpers 23 und folglich die der Probe in der Bohrung 23e
soweit zu bringen, daß sie mit der Zieltemperatur T
gleichmäßig übereinstimmen. Anschließend wird der Kreuzkopf 2
eingetrieben, um den Plungerkolben 6 in die Probenbohrung 23e
zu drücken, um eine vorbestimmte Belastung auf die Probe
auszuüben, die durch die Kapillare 25a nach außen extrudiert
wird. Die Viskosität der Probe wird aus der Geschwindigkeit
des auf oben genannte Weise angetriebenen Plungerkolbens zur
Messung der Fluidizität der Probe berechnet.
-
Zusätzlich zum vorhergehend genannten Vorteil, daß die
Temperatur der Probe in der eingestellten Höhe gleichmäßig
gehalten werden kann, hat dieses Ausführungsbeispiel die
folgenden Vorteile.
-
1) Da die Inneneinlage 23e des Rohrkörpers 23 in den oberen
und unteren Abschnitt 23c und 23d aufgeteilt ist, kann die
thermische Beeinflussung in der Innenoberfläche des
Rohrkörpers zwischen zumindest den Ofenraumzonen 22c und 22d
unterdrückt werden, so daß die Gleichmäßigkeit der
Temperaturverteilung der Probe verbessert wird.
-
2) Da der Isolierring 22g zwischen jeweils zwei benachbarten
Ringelementen 22f aus Zement eingefügt ist, die die
Ofenraumzonen 22a bis 22d bilden, kann die thermische
Beeinflussung in der Innenoberfläche des Rohrkörpers zwischen
zumindest den Ofenraumzonen 22c und 22d unterdrückt werden,
so daß die Gleichmäßigkeit der Temperaturverteilung der Probe
verbessert wird. Da die Ni-Cr-Ringheizeinrichtungen verwendet
werden, kann die steuerbare Maximaltemperatur größer sein als
bei Bandheizeinrichtungen, die in der in der japanischen
ungeprüften Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 59-101196
gezeigten Erfindung verwendeten Heizeinrichtungen.
-
Der Speicher 61a bildet bei den oben genannten
Ausführungsbeispielen die Speichereinrichtung, der Schalter
SWI die Temperaturstelleinrichtung und die Steuereinrichtung
62 und die Anregungsschaltkeise 63a bis 63c die
Hei zeinrichtungssteuereinrichtung.
-
Bei den oben genannten Ausführungsbeispielen ist die
Inneneinlage 23b des Rohrkörpers 23 in zwei Abschnitte
aufgeteilt. Sie kann auch in drei oder mehr Abschnitte
aufgeteilt sein. Beipielsweise kann die inneneinlage
entsprechend dem oberen Ofenraumabschnitt 21 und den vier
Ofenraumzonen 22a bis 22d des unteren Ofenraumabschnittes 22
in fünf Abschnitten aufgeteilt sein. Dies unterdrückt die
thermische Beeinflussung in der Innenoberfläche des
Rohrkörpers 23 zwischen den Ofenraumzonen, so daß die
Gleichmäßigkeit der Temperaturverteilung in der zu prüfenden
Probe verbessert ist.
-
Die Anzahl von Ofenraumzonen ist nicht auf vier beschränkt,
wie es im veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Fall ist.
Die Anordnung des Steuersystems ist ebenso wenig auf das in
Fig. 1 gezeigte beschränkt.
-
In der erfindungsgemäßen Anlage speichert der Speicher 61a
die Temperaturkennwerte der Ofenraumzonen, die auf die
Temperatur der Innenwand der Probenbohrung in dem Ofenraum
bezogen sind, wobei auf der Grundlage der gespeicherten
Ternperaturkennwertdaten eine Steuertemperatur, auf welche
jede der Ofenraumzonen zu erwärmen ist, so daß die
Zieltemperatur in der Probenbohrung erreicht wird, bestimmt
wird, woraufhin die Ringheizeinrichtungen derart gesteuert
werden, daß die Temperaturen der Ofenraumzonen mit der
bestimmten Steuertemperatur übereinstimmen. Dies ermöglicht
es, die Temperatur der Innenwand der Probenbohrung zu halten
und demzufolge die der darin befindliche Probe gleichmäßig
und auf einer erforderlichen Höhe zu halten.
-
Da der Rohrkörper 23 einen hohlen zylindrischen Körper und
eine darin eingepaßte Inneneinlage aufweist, die in seiner
Axialrichtung in einer Vielzahl von Abschnitten aufgeteilt
ist, ist es möglich, thermische Beeinflussung in der
Innenwand des Rohrkörpers zwischen den Ofenraumzonen zu
vermeiden, so daß die Gleichmäßigkeit der
Temperaturverteilung der Probe verbessert wird.
-
Da der in die Probenbohrung einzusetzende Temperaturmeßstab
auf seiner Umfangsoberfläche an unterschiedlichen Positionen
entlang der Länge des Stabes mit einer Vielzahl von Sensoren
versehen ist, kann die Temperatur der Innenwandoberfläche der
Probenbohrung an deren unterschiedlichen Äbschnitten, die den
Ofenraumzonen entspricht, lediglich durch einmaliges
Einsetzen des Stabes in die Probenbohrung und ohne aufwendige
Vorgänge ermittelt werden.
-
Obwohl in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel die
Sensoren 32a bis 32d derart angeordnet sind, daß die
Sensorelemente die Außenumf angsoberfläche der Inneneinlage
23b des Rohrkörpers 23 berühren, müssen diese die
Inneneinlage nicht notwendigerweise berühren.
-
Ein Kapillarrheometer weist folgendes auf: Einen Ofenraum mit
einer Vielzahl von Ofenraumzonen und einer Probenbohrung mit
eine mit ihrem unteren Ende verbundene Kapillare, eine
Vielzahl von Heizeinrichtungen zum Erwärmen der
Ofenraumzonen, so daß eine Probe in der Probenbohrung erwärmt
wird; und einen Plungerkolben für das Extrodieren der
erwärmten Probe durch die Kapillare; wobei eine Vielzahl von
Temperatursensoren für das Ermitteln der Temperaturen der
Ofenraumzonen vorgesehen ist und die auf die Temperatur der
Innenwand der Probenbohrung bezogenen Temperaturkennwerte der
Ofenraumzonen in einer Steuereinrichtung erhalten und
gespeichert werden. Mit einer festgelegten Ziel-
Temperaturhöhe, auf welche die Probe in der Probenbohrung zu
erwärmen ist, bestimmt die Steuereinrichtung auf der
Grundlage der gespeicherten Temperaturkennwertdaten die
Temperatur jeder der Ofenraumzonen entsprechend der
festgelegten Ziel-Temperaturhöhe und steuert die
Heizeinrichtungen derart, daß die mittels jeden der
Temperatursensoren ermittelte Temperatur mit der
vorbestimmten Temperatur der entsprechenden Ofenraumzone
übereinstimmt. Mittels eines Temperaturmeßstabes, der für das
Einsetzen in die Probenbohrung geeignet ist, kann die
Temperatur der Innenwand der Probenbohrung genau bemessen
werden.