專利名稱:測(cè)試流變系統(tǒng)重復(fù)性的方法
許多分析實(shí)驗(yàn)儀器使用一個(gè)螺漿和一根動(dòng)力軸以產(chǎn)生內(nèi)部的壓力、密度、扭矩和力，所有這些直接或間接地影響試驗(yàn)材料的液相的粘度。能通過流變測(cè)量方法測(cè)出或定出的物理現(xiàn)象的例子如下聚合物的流速，表面性質(zhì)，空氣泡截留率，纖維浸濕率，以及試驗(yàn)樣品的結(jié)構(gòu)一體性。
本發(fā)明的方法使用一個(gè)應(yīng)變傳感器。諸如此類的應(yīng)變傳感器在先有技術(shù)中是眾所周知的。然而，它們用在這里使用的方法中則相信還是第一次。
本發(fā)明的最相近的先有技術(shù)包括美國專利第3，285，057號(hào)(1966)德茲累克;第4，171，647(1979)赫爾琴;第4，445，365加爾比;和英國專利第1，181，961(1970)布魯金。
上述的和其他的先有技術(shù)不能測(cè)量或反應(yīng)在試驗(yàn)容器中扭轉(zhuǎn)地分布在動(dòng)力軸上的所有的分量。更尤其是，先有技術(shù)并沒有教導(dǎo)在試驗(yàn)容器中測(cè)量或利用扭矩的徑向和軸向分量的測(cè)試方法。本發(fā)明先進(jìn)地采用這些扭矩分量作為有效測(cè)試方法的一部分。
本發(fā)明包括一種測(cè)試流變儀器輸出的重復(fù)性的方法，該儀器有一根動(dòng)力軸和一個(gè)測(cè)試室。本方法包括下列步驟，即利用一個(gè)周向布置的扭矩傳感器，通過流變基準(zhǔn)樣品來反復(fù)比較分布在該動(dòng)力軸上的反作用扭矩和比較各個(gè)反作用扭矩。相同的各基準(zhǔn)樣品上得出的反作用扭矩之間的差別顯示出需要在現(xiàn)場(chǎng)使用之前適當(dāng)?shù)匦Ｕ郎y(cè)試儀器。
本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)試流變測(cè)量儀器輸出的重復(fù)性的方法和裝置。
本發(fā)明的另一目的是提供一種方法和裝置，用來簡(jiǎn)單地、方便地、有效地定出用動(dòng)力軸作元件的測(cè)試儀器的重復(fù)性以及校準(zhǔn)的正確性。
本發(fā)明的還有一個(gè)目的是提供一種方法，以測(cè)試儀器輸出的重復(fù)性，該儀器是用于測(cè)量常態(tài)下固體材料諸如聚合物的液相的粘度。
本發(fā)明的更有一個(gè)目的是提供一種質(zhì)量控制裝置，它用于在分析儀器用于工程環(huán)境之前對(duì)分析儀器進(jìn)行測(cè)試，該類工程環(huán)境例如擠壓系統(tǒng)。
本發(fā)明的上述的和進(jìn)一步的目的和優(yōu)點(diǎn)，通過下面詳細(xì)解釋的說明書、附圖和權(quán)項(xiàng)就會(huì)明白。
圖1 是本發(fā)明系統(tǒng)及其有關(guān)環(huán)境的示意性分解圖。
圖2 是本測(cè)試系統(tǒng)的外部透視圖。
圖3 是軸聯(lián)桿的退耦離合面的部分?jǐn)嚅_的剖面圖。
圖4 是應(yīng)變計(jì)軸的雌轂的獨(dú)立視圖。
眾所周知，在先有技術(shù)中用一個(gè)所謂扭矩流變儀(它受微處理機(jī)控制支配)來測(cè)量樹脂的液態(tài)的流變特性，這些特性包括，例如，粘度、材料均勻性和空氣泡截留率。然而，在這種流變測(cè)量系統(tǒng)中，最重要的是保證測(cè)試數(shù)據(jù)的重復(fù)性，即當(dāng)這個(gè)樹脂或其他的測(cè)試材料被提供于混合容器8和它的測(cè)試室12處于動(dòng)力軸10扭矩，測(cè)試室12中的溫度、壓力和其他變量相同的條件下，它們是在擠壓、注塑或其他工藝之前準(zhǔn)備樹脂之類的“處方”的一部分。
因此，在使用流變測(cè)量設(shè)備之前保證它能精密地可重復(fù)性地工作是相當(dāng)重要的、因此，本發(fā)明的方法可看作一種測(cè)試或校準(zhǔn)一種分析測(cè)試系統(tǒng)的方法。
參照?qǐng)D1，尤其是它的左手側(cè)，顯示了混合裝置8它包括測(cè)試室12，料斗25，動(dòng)力軸10，以及一個(gè)螺旋混合件15，用它來把樹脂?；蚱渌麥y(cè)試材料選擇地丟入料斗25中，以便在測(cè)試室12中由該混合件的旋轉(zhuǎn)而混合。
典型地，這種混合發(fā)生于予定的溫度并受來自動(dòng)力軸10的予定扭矩的支配。這個(gè)扭矩可被考慮為軸向和徑向兩個(gè)分量，它們被分布在置于室12中的材料的晶格結(jié)構(gòu)上，在許多實(shí)施中，該樹脂粒被加熱，因此樹脂或其他測(cè)試材料在動(dòng)力軸10和混合件15的旋轉(zhuǎn)間歇中成為液態(tài)。
進(jìn)一步參照?qǐng)D1，應(yīng)該理解的是采用了螺旋形(或螺紋形)的混合件15，由于它的特定的幾何形狀，得到由測(cè)試材料的反作用扭矩的軸向和徑向分量的合成量。這個(gè)反作用扭矩隨后扭轉(zhuǎn)地傳經(jīng)該動(dòng)力軸10，到達(dá)一個(gè)螺旋形繞著的傳感器14(這在下面還要講)。
在圖1中，動(dòng)力軸10備有一個(gè)輸出接頭26。在該輸出接頭26上，同心于動(dòng)力軸10的旋轉(zhuǎn)軸線16裝著驅(qū)動(dòng)接頭板44。這個(gè)另件跟著機(jī)械性地配合著驅(qū)動(dòng)接頭板42，它包括一個(gè)剪切銷40。該接頭板42通過鍵19和剪切銷孔41(也見圖3)被軸向地固定在雄件21上。雄件21和聯(lián)桿23是一體的，繞著聯(lián)桿23是螺旋形繞著的該傳感器裝置14，在一個(gè)優(yōu)先實(shí)施例中，該裝置14是一個(gè)具有壓電元件性質(zhì)的扭應(yīng)變計(jì)。壓電元件根據(jù)定義是產(chǎn)生一個(gè)模擬電輸出作為機(jī)械壓力輸入的一個(gè)直接的在一定范圍內(nèi)的線性輸出。在本申請(qǐng)中，輸入的性質(zhì)是來自螺旋混合件15通過在測(cè)試室12中動(dòng)力軸10的旋轉(zhuǎn)而扭轉(zhuǎn)地分布給傳感器14的螺旋形扭矩。
把傳感器14按圖1和圖3所示地布置是很重要的，它將測(cè)量從測(cè)試樣品分布給混合件15和動(dòng)力軸10的反作用扭矩的軸向和徑向分量的合成的總量。因此，當(dāng)傳感器14的輸出和相關(guān)的流變基準(zhǔn)材料樣品作比較時(shí)，可以精確地知道較大的微處理機(jī)控制的扭矩流變儀系統(tǒng)是否在正常地操作。事實(shí)上，本發(fā)明的測(cè)試流變測(cè)量儀器輸出的方法包括質(zhì)量控制、校準(zhǔn)、以及自測(cè)裝置，通過它，在室12中的混合的材料用作任何生產(chǎn)用途之前，能確定來自微處理機(jī)系統(tǒng)的測(cè)量中的偏差或漂移。
其中的應(yīng)變計(jì)傳感器14卷繞的幾何形狀，跟隨著大體上螺旋形的混合件15，來自測(cè)試材料的反作用扭矩的軸向和徑向的分量都被忠實(shí)地測(cè)量下來。
進(jìn)一步參照?qǐng)D1和圖3，可以看見傳感器14在電氣上由導(dǎo)線17連接到模擬-數(shù)字連接器/轉(zhuǎn)換器30。接著轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)由導(dǎo)線29傳經(jīng)動(dòng)力軸10，經(jīng)滑環(huán)20，到達(dá)本系統(tǒng)的電壓輸出22。
本系統(tǒng)的中央機(jī)械性離合面示于圖3和圖4，在其中可見到聯(lián)桿23連接到雄輸出轂27，在聯(lián)桿23上有傳感器14。在此，雄轂27通過驅(qū)動(dòng)銷38配合著雌轂28。另外還示出轂27和28之間的連接是相應(yīng)的雄和雌電熔絲34和36，它的用途是如果傳感器14探測(cè)到一個(gè)跨過連接器30的超荷輸出，就產(chǎn)生一個(gè)故障或干擾信號(hào)給本系統(tǒng)。
相似的機(jī)械性的功能由剪切銷40和41(見圖1)來配合完成，其中在測(cè)試室12中任何運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的扭矩過荷會(huì)使銷40剪斷，因而使傳感器從測(cè)試室的件21和驅(qū)動(dòng)接頭板42之間的離合面退耦。
本發(fā)明被理解為一種測(cè)試流變測(cè)量系統(tǒng)輸出重復(fù)性的方法。在原理上，本方法包括下列步驟，即利用扭矩傳感器14通過使用相應(yīng)的流變基準(zhǔn)材料樣品重復(fù)地比較分布到該動(dòng)力軸上的反作用扭矩，然后比較那里的各反作用扭矩。因此，被該扭矩傳感器測(cè)量到的比較各反作用扭矩的差別將表示(如果情況就是這樣)本流變測(cè)量系統(tǒng)的隨后的輸出中的任何重復(fù)性的缺乏。
特別可以看作本發(fā)明的方法包括下列步驟，即機(jī)械性地把該傳感器14(在該測(cè)試室的外部)連接到動(dòng)力軸10的旋轉(zhuǎn)軸線16上的一點(diǎn)上。然后，測(cè)試室被充滿予定數(shù)量和流變特性的樣品材料，而把該材料保持于予定溫度。作為下一步，本系統(tǒng)用一個(gè)固定的期限操作。然后，對(duì)傳感器14的數(shù)字輸出進(jìn)行測(cè)量和記錄。
在更下一步，必須把測(cè)試室12進(jìn)行澈底的排空和清洗。然后，在下一次打算使用采用該樣品材料的“處方”之前，該兩個(gè)操作本系統(tǒng)以一個(gè)固定時(shí)間間段，以及把該傳感器的電氣輸出測(cè)量和記錄的步驟被重復(fù)。然后，由該重復(fù)的步驟產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和首次取得的同一數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。因此，同一流變基準(zhǔn)樣品的記錄的扭矩輸出之間測(cè)量記錄的差別，將表示流變測(cè)量系統(tǒng)存在重復(fù)性或缺乏重復(fù)性。如發(fā)現(xiàn)缺乏重復(fù)性，當(dāng)然就需要把測(cè)試系統(tǒng)重新校準(zhǔn)。還有，為了完整起見，最好對(duì)傳感器進(jìn)行外部測(cè)試。
在圖2中，簡(jiǎn)略地示本系統(tǒng)的其余部分。這包括雄和雌轂27和28，它們由變速箱18所驅(qū)動(dòng)，而變速箱18又是由交流馬達(dá)24帶動(dòng)的直角蝸輪付32所驅(qū)動(dòng)。
雖然這里已顯示和敘述了本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施例，應(yīng)理解的是本發(fā)明可被實(shí)施成不同于這里所顯示和敘述的該些實(shí)施例，可以在不背離下面權(quán)項(xiàng)范圍的本發(fā)明的原則或主要概念，作某些結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的改變和另件布置的變動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)試流變測(cè)量系統(tǒng)的輸出的重復(fù)性的方法，該系統(tǒng)有一根動(dòng)力軸和一個(gè)測(cè)試室，本方法包括下列步驟(a)為在該測(cè)試室中的該動(dòng)力軸準(zhǔn)備一個(gè)周向的混合件；(b)用一個(gè)螺旋形布置的傳感器，通過使用流變基準(zhǔn)材料樣品反復(fù)地和分布在該混合件上的合成的軸向和徑向反作用扭矩作比較，并比較其中的各反作用扭矩，因此由該扭矩傳感器測(cè)量到的相比較反作用扭矩間的差別將表示該流變測(cè)量系統(tǒng)隨后的輸出中任何重復(fù)性的缺乏。
2.如權(quán)利要求
1中所述的方法，該準(zhǔn)備步驟(a)特別還包括下列步驟把該傳感器扭轉(zhuǎn)地連接到該動(dòng)力軸的旋轉(zhuǎn)軸線上。
3.如權(quán)利要求
1中所述的方法，其中該準(zhǔn)備步驟(a)還特別包括把該傳感器布置在該動(dòng)力軸的相應(yīng)于該動(dòng)力軸的該混合件的曲率的一個(gè)旋轉(zhuǎn)彎曲面中，因此軸向和徑向的各反作用扭矩將被通過動(dòng)力軸傳遞到該傳感器。
4.如權(quán)利要求
3中所述的方法，還包括一個(gè)準(zhǔn)備打滑裝置的步驟，以便測(cè)試室操作中發(fā)生機(jī)械性的或電氣性的過荷時(shí)，退耦動(dòng)力軸。
5.如權(quán)利要求
3中所述的方法，還特別包括下列步驟(a)把該測(cè)試室灌滿具有予定數(shù)量和流變特性的材料，并把該材料保持于予定溫度;(b)把該系統(tǒng)以一固定的時(shí)間間段進(jìn)行操作;(c)對(duì)該應(yīng)變傳感器的電氣輸出進(jìn)行測(cè)量和記錄;(d)把該系統(tǒng)的該測(cè)試室排空并清洗;(e)重復(fù)上述的步驟(a)至(c);(f)比較由上述步驟(c)和(e)產(chǎn)生的測(cè)量數(shù)據(jù)，因此該流變基準(zhǔn)樣品的反作用扭矩輸出的測(cè)量的差別將表示本系統(tǒng)中任何重復(fù)性的缺乏，因此，需要對(duì)測(cè)試系統(tǒng)重新校準(zhǔn)。
6.一種用來測(cè)試流變測(cè)量重復(fù)性的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)一個(gè)測(cè)試室;(b)一根動(dòng)力軸伸入該測(cè)試室;(c)一個(gè)周向混合件固定在該測(cè)試室中的該動(dòng)力軸上;(d)一個(gè)螺旋形布置的傳感器固定在該動(dòng)力軸上，位于該混合室外面，該傳感器包括裝置用來通過反復(fù)應(yīng)用流變基準(zhǔn)材料樣品，把分布到該混合件上的合成的軸向和徑向反作用扭矩進(jìn)行反復(fù)比較，和比較其各反作用扭矩，因此由該扭矩傳感器測(cè)量到的相比較的反作用扭矩的差別將表示該流變測(cè)量系統(tǒng)的隨后的輸出中的任何重復(fù)性的缺乏。
7.如權(quán)利要求
6中所述的系統(tǒng)，其中該傳感器被扭轉(zhuǎn)地連接到該動(dòng)力軸的旋轉(zhuǎn)軸線上。
8.如權(quán)利要求
6中所述的系統(tǒng)，其中該傳感器被布置在該動(dòng)力軸的相應(yīng)于該動(dòng)力軸的該混合件的曲率的旋轉(zhuǎn)曲面中，因此由該混合室來的軸向和徑向反作用扭矩將被通過該動(dòng)力軸而傳到該傳感器上。
9.如權(quán)利要求
8中所述的系統(tǒng)，還包括用來提供打滑的裝置，在該測(cè)試室操作中發(fā)生機(jī)械性的或電氣性的過荷時(shí)，使該動(dòng)力軸退耦。
專利摘要
一種用來測(cè)試流變儀器的輸出的重復(fù)性的方法。這種儀器典型地包括一根動(dòng)力軸和一個(gè)測(cè)試室。公開的方法包括下列步驟，即用一個(gè)扭矩傳感器通過應(yīng)用一系列流變基準(zhǔn)，反復(fù)地比較分布在動(dòng)力軸上的反作用扭矩。
文檔編號(hào)G01N11/10GK87106727SQ87106727
公開日1988年5月4日 申請(qǐng)日期1987年9月30日
發(fā)明者丹尼爾·諾文伯, 哈里·達(dá)恩諾普克, 喬治·V·赫塔斯 申請(qǐng)人:哈克-布赫勒有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan