Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Прогнозирование реологических характеристик модельных топлив. Лабораторный практикум
.pdf
Вискозиметр НВDV-II+Pro (рис. 4) – это наиболее универсальная
модель вискозиметра с богатыми функциональными возможностями
для измерения вязкости в диапазоне от 800 до 3,2·108 мПа·с.
Рис. 4. Вискозиметр Brookfield НВDV-II+Pro:
1, 8 – шпиндель;2 – измерительный сосуд; 3 – датчик температуры; 4 – вискозиметр
Brookfield; 5 – панель отображения данных; 6 – панель настройки данных;
7 – лабораторный штатив; 9 – термоячейка
Принцип работы вискозиметра – вращение специального измерительного шпинделя (пластина, цилиндр, диск и др.), погруженного в тестируемое вещество, посредством калибрования спиральной
пружины. Вязкое трение вещества о шпиндель определяется по закручиванию приводной пружины, которое измеряется датчиком угла вращения. Диапазон измерения вязкости веществ вискозиметром
зависит от скорости вращения шпинделя, его размеров и формы, а
также размеров и формы контейнера с веществом, в которой вращается шпиндель, и линейного диапазона момента кручения калиброванной пружины [9].
2. Вискозиметр DV 3T
TM
.
21
Вискозиметр DV 3TTM (рис. 5) – это универсальный вискозиметр
для измерения вязкости в диапазоне от 1 до 3,2·108 мПа·с и напряжения текучести.
Рис. 5. Вискозиметр DV 3TTM
По принципу действия данный вискозиметр не отличается от
вискозиметра DV-II+Pro. Отличительная особенность состоит в
наличие сенсорного экрана, расширенными возможностями управления работой вискозиметра (в том числе возможностью построения графиков в масштабе реального времени), наличием встроенных математических моделей (например, Кассона, Бингама, степенная, индекс тиксотропии).
3. Цифровой вискозиметр DV-E.
Вискозиметр DV-E (рис. 6) используются в производственных
или исследовательских лабораториях для измерения вязкости в диапазоне от 1 до 1,04·108 мПа·с. Этот тип вискозиметра прост и удобен
в использовании.
22
Рис. 6. Вискозиметр DV-E
4. Вискозиметр CAP 1000+/2000+.
Специализированный вискозиметр CAP 1000+/2000+ (рис. 7) системы «конус-плита» предназначен для использования в лакокрасочной и химической промышленности. На вискозиметре можно измерять вязкость в диапазоне от 0,2 до 1,5·104 мПа·с. Для точного автоматического задания положения конуса вискозиметр оснащен ручкой
управления. Данный вискозиметр удобен для выполнения повторяющихся испытаний, поскольку для измерения вязкости на нем требуется небольшой объем проб.
Рис. 7. Вискозиметр CAP 1000+/2000+
23
5. Вискозиметр KU-2.
Вискозиметр KU-2 (рис. 8) был разработан специально для применения в лакокрасочной промышленности при анализе красок, покрытий, чернил. Он так же, как и вискозиметр CAP 1000+/2000+,
оснащен ручкой управления. Вязкость веществ отображается в единицах Кребса (KU). На вискозиметре можно измерять вязкость в диапазоне 40–141 KU (от 27·до 5274 мПа·с).
Рис. 8. Вискозиметр KU-2
2.1.3. Вискозиметры с падающим телом
Вискозиметры с падающим телом предназначены для определения динамической вязкости различных веществ. Принцип действия их основан на измерении времени падения твердого тела (шара) в слое вещества заданной высоты. При этом вязкость образца
пропорциональна времени прохождения шарика между двумя отметками на трубке.
Вискозиметр с падающим шариком (рис. 9) используется для
контроля качества в различных отраслях промышленности, а также в
академических организациях для научной работы. На вискозиметре
можно измерять вязкость в диапазоне от 0,5 до
7·104 мПа·с. Простота использования и однозначность метода с ис-
24
пользованием регистрации времени гарантирует получение четких
результатов испытаний.
Рис. 9. Вискозиметр с падающим шариком
Вискозиметр с падающим шариком использует принцип измерений, который был разработан Гепплером, и предназачен для измерения динамической вязкости прозрачных ньютоновских веществ.
Принцип действия состоит в измерении затраченного времени на падение шарика через заполненную образцом трубку, наклоненную на
определенный угол. Трубка смонтирована на шарнирной опоре, что
позволяет быстро поворачивать трубку на 180 ° и практически немедленно выполнять повторное испытание. Выполняются три измерения,
и результатом является среднее время, требуемое для падения шарика. По формуле для преобразования величина времени переводится в
значение окончательной вязкости.
Еще одним из представителей такого типа вискозиметров
является вискозиметр Гепплера, который предназначен для
измерения вязкости в диапазоне от 4 до 4·106 мПа·с. Вискозиметр
работает по принципу со «скользящим» шариком, скорость
падения которого является мерой вязкости. Используя разные
гири, можно измерять напряжение сдвига. Для выравнивая
подъемной силы вытесняющего элемента (шарика) предусмотрена
25
перемещаемая гиря. Благодаря пяти измерительным резервуарам
разных диаметров обеспечивается широкий диапазон измерения.
Для индикации промежутка прохождения предусмотрен
специальный индикатор, обеспечивающий наблюдение также в
случае измерения вязкости непрозрачных сред [13].
Общий вид вискозиметра Гепплера представлен на рис. 10.
Рис. 10. Вискозиметр Гепплера:
1 – рычаг; 2 – ось рычага; 3 – опорная головка; 4 – арретирующий винт;
5 – направляющий стержень; 6 – закрепляющий винт; 7 – патрубок для ввода жидкости;
8 – патрубок для вывода жидкости; 9 – стопор; 10 – гири; 11 – индикатор;
12 – центрирующие щипцы; 13 – измерительный стержень с шаром; 14 – корпус;
15 – ножки вискозиметра
Вискозиметр состоит из термостата, станины, измерительного
устройства, нагружающего устройства, нивелировочного приспособления и устройства для измерения температуры.
Термостат служит для создания определенной температуры в образце и поддержания ее в процессе испытания. Он состоит из сосуда с
термостатирующей жидкостью, по наружной боковой поверхности
которого уложена проволочная спираль. Обогрев осуществляется
электрическим током, а регулировка температуры производится пе-
26
риодическим включением и выключением нагревательного элемента.
Кроме того, для автоматического регулирования температуры жидкости используется ультратермостат с контактным термометром.
В качестве термостатирующей жидкости для вискозиметра применяются (-60 до +30) °С 1-этиловый или метиловый спирт;
(+1 …+96) °С – дистиллированная вода; (+80 …+150) °С – глицерин
чистый или смешанный с водой; до +96 °С – цилиндрическое масло
для перегретого пара.
Станина вискозиметра служит для крепления нагружающего и
измерительного устройства. Она устанавливается на верхней крышке
термостатирующего устройства и крепится болтами.
Нагружающее устройство состоит из рычага со штырьками и
противовесом гирь различного веса, направляющего стержня с закрепляющим винтом, стопора для фиксирования рычага в нерабочем
положении. Около каждого штырька намечены цифры, которые представляют собой коэффициенты. На эти числа нужно умножить веса
грузов (в граммах), чтобы получить нагрузку, действующую на исследуемый материал.
Измерительное устройство служит для измерения расстояния,
пройденного измерительным стержнем за определенный промежуток
времени. Оно состоит из индикатора и измерительного устройства.
Измерительное приспособление состоит из корпуса, измерительного стержня с шаром или конусом на конце, крышки с уплотняющим кольцом из резины, капсулы, прижимающей крышку к торцу
корпуса, закрывающей головки, центрирующих щипцов, винтового
кольца, накидной гайки, закрепляющей корпус в гнезде термостата.
Метод определения динамической вязкости на вискозиметре
Гепплера основан на измерении времени перемещения шарового
стрежня в исследуемом образце, находящемся в термостатированном
сосуде. Образец загружается в предварительно собранный измерительный сосуд (помещается в гнездо прибора), закрепляется накидной гайкой и термостатируется при заданной температуре. Шаровой
стержень (диаметром 12,7, 16 или 19 мм), закрепленный в направля-
27
ющем стержне, погружается в образец до исходного положения, при
котором рычаг касается задерживающей задвижки. В зависимости от
предполагаемой вязкости на направляющий стержень создается усилие с помощью груза определенного веса. Стопорным винтом освобождается направляющий стержень, предварительно соединенный
магнитом с измерительным механизмом, и секундомером измеряется
время прохождения шаровым стержнем заданного участка пути [14].
2.2. Приборы для определения ПТР
2.2.1. Экструзионный гравиметрический пластометр
Экструзионный гравиметрический пластометр с автоматическим
устройством резки TWELVindex (рис. 11) позволяет определять показатель текучести пластических материалов согласно стандартам ISO
1133, ASTM D1238 по процедуре B (автоматическая). Пластометр
управляется микропроцессором, существует возможность ввода исходных данных через клавиатуру (например, плотность материала,
температуру, прикладываемую нагрузку и т.д.).
Рис. 11. Общий вид экструзионного гравиметрического пластометра:
1 – флаг; 2 – кожух для флага, оборудованный оптическим считывателем; 3 – электронный
терморегулятор; 4 – поршень, оборудованный устройством для крепления груза и флага;
крепежное устройство для фильеры; 6 - обрезное устройство для выдавленного
5 –
материала; 7 – контрольное зеркало для выдавленного материала
28
Принцип работы пластометра состоит в следующем: термопластичный материал, находящийся в вертикальном цилиндре, при помощи специального поршня под воздействием определенной нагрузки выдавливают через сопло. Через регламентированное время (30, 60
с и т.д.) экструдат срезается, затем его взвешивают на весах.
2.2.2. Приборы для определения показателя текучести расплава
полимеров фирмы Göttfert
Автоматические пластометры фирмы Göttfert позволяют
проводить определение ПТР термопластов согласно стандартам ISO
1133, ASTM D1238 по процедурам A (ручная), B (автоматическая) и
C (с «половинной фильерой), а также ASTM D3364 (для ПВХ) и
ГОСТ 11645-73.
Приборы серии mi-2 (рис. 12), mi-3 (рис. 13), mi-40
(рис. 14) оснащены датчиком перемещения поршня и промышленной компьютерной системой с сенсорным экраном, а приборы серии mi-3 и mi-40 дополнительно оснащены набором грузов с механизмом выбора веса.
Рис. 12. Пластометр серии mi-2:
1 – испытательный груз; 2 – датчик положения; 3 – поршень; 4 – цветной сенсорный экран;
испытательная камера; 6 – устройство для отрезания экструдата;
5 –
7 – регулировочные опоры
29
Датчик перемещения поршня позволяет определять положение
поршня в камере в каждый момент времени. Таким образом,
рассчитывается объем экструдированного полимера и объемный
показатель текучести (MVR) в см3/10мин. После взвешивания
определяется плотность расплава материала и массовый показатель
текучести (ПТР) в г/10мин. При дальнейших испытаниях одного и
того же сорта полимера, плотность расплава которого уже известна,
значение ПТР выдается непосредственно в ходе эксперимента, а
взвешивание более не требуется. Результаты испытания
отображаются на цветном сенсорном экране с возможностью
сохранения на ПК или вывода на принтер.
Рис. 13. Пластометр серии mi-3:
1- система выбора грузов; 2 – тестовая
камера; 3 – механизм для смены фильеры;
4 – автоматическая обрезка экструдата;
5 – компьютер с сенсорным экраном
Рис. 14. Пластометр серии mi-40:
1 – система очистки; 2 – система
автоматического выбора грузов;
3 – защитный экран; 4 – поворотная
испытательная камера; 5 – система
запирания/извлечения капилляра;
6 – моторизованная система обрезки
экструдата
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]