一种材料流变测量设备及其使用方法技术

本发明专利技术属于液态和半固态材料流变特征的研究领域，目前测量材料流变特征，采用人工向上拉弹簧秤的方式加载，使加载的力、温度及位移采集稳定性很差。本发明专利技术提供了一种材料流变测量设备及其使用方法，包括一控温油浴装置、一砝码自动加载装置、一平衡装置、一位移测量装置、一试样架升降装置、一薄片夹具、一薄片、一样品盒、一机架、一防护罩，所述控温油浴装置、所述试样架升降装置、所述平衡装置、所述砝码自动加载装置及所述防护罩均安装于所述机架，所述位移测量装置与所述样品盒安装于所述试样架升降装置，所述薄片夹具连接于所述平衡装置，所属薄片安装于所述薄片夹具。采用此发明专利技术测量，可使加载力、温度及位移采集均保持很好的稳定性。

Material rheological measuring equipment and method of use thereof

The invention belongs to the field of study on the rheological characteristics of liquid and semi-solid materials, the measurement of material flow characteristics, using artificial to pull the spring balance loading, the loading force, displacement and temperature acquisition stability is poor. The present invention provides a material flow measurement device and method of use, including a temperature controlled oil bath device, automatic weight loading device, a balancing device, a displacement measuring device, a lifting device, a sample holder fixture, a thin sheet, a sample box, a frame, a protective cover, the oil temperature control bath device, the sample frame lifting device, wherein the balance device, the automatic weight loading device and the protective cover are installed on the frame, the displacement measurement device and the sample box is arranged in the sample frame lifting device, the sheet clamp is connected to the balance of the device. A sheet is arranged on the clamp sheet. By adopting the invention, the loading force, the temperature and the displacement can be kept stable.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于液态和半固态材料流变特征的研究领域，尤其适用于测量液态和半固态材料在给定温度、应力下材料的流变特征。
技术介绍
流变仪是用于测定物质流变性能的仪器，流变性质则是某一种物质对外力表现为弹性和粘性双重特性，即粘弹性。其中，粘性对应物质的流动，与物质本身固有的性质有关，为非可逆变形过程；对某一物体外加压力，其内部各部分的形状和体积发生的变化则为弹性，是可逆的变形过程。目前市面上可见的流变仪分为旋转流变仪、毛细管流变仪、转矩流变仪和界面流变仪。其中，旋转流变仪应用最广，适用于非牛顿流体(不满足牛顿黏性实验定律的流体，即其剪应力与剪切应变之间不是线性关系的流体，如石油、沥青、油漆、涂料)的测试。旋转流变仪是在稳定或变速情况下测量扭矩，用夹具因子将物理量转化为流变学的参数，根据夹具的不同，可以测定不同粘度的样品。毛细管流变仪和转矩流变仪主要用于测定高聚物的流变性能。毛细管流变仪可测定高聚物熔体的粘度及粘流活化性，转矩流变仪可测定高聚物的热稳定性、剪切稳定性、流动和固化行为，其最大特点是能在类似实际加工过程中，连续、准确、可靠地对体系的流变性能进行测定。这两种流变仪与旋转流变仪相比，可测定样品的范围相对较小。界面流变仪不同于上述三种流变仪，是用于测定界面粘弹性的仪器。根据工作方式不同可以分为界面扩张流变仪、界面剪切流变仪和界面膨胀流变仪。界面扩张流变仪是通过使用微量注射器，在溶液中注入一个悬挂的气泡或液滴，从而构建气液界面或液液界面，通过气泡或液滴体积的周期变化，将物理量转化为流变学参数，可以得到扩张模量、粘性(弹性)模量、相角。界面剪切流变仪和界面膨胀流变仪则是在一个溶液槽内构建上下两层接触的界面，前者与旋转流变仪类似，通过转子剪切进行测定，后者则是通过吊片在界面上提拉，由吊片重量的变化，转换得到流变学参数。旋转流变仪和界面流变仪，在沥青和乳化沥青研究中有较为广泛的应用。但界面流变仪，尤其是界面膨胀流变仪，目前一般都是采用人工操作的方法进行用弹簧秤向上拉的方式加载拔出力，因弹簧天生的难以控制的拉伸、回缩、回弹等缺陷，导致加载的力极不稳定，也间接使得位移采集稳定性变差，而又因为人工操作，使得加热过程暴露于外界环境，致使温度极不稳定。本专利技术旨在克服上述缺陷，目前来看，在液态和半固态材料流变特征的研究领域，还没有与本专利技术类似的测量设备，因此，本专利技术在该领域的应用有很强的迫切性，将为该领域的研究和发展起到积极、有效的推动作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种材料流变测量设备，用以：对于液态和半固态材料(包括但不限于沥青、沥青胶浆、沥青混合料等)，在给定(恒定)的温度、应力作用下，测量流变特征，主要解决加载力、温度以及位移采集等不稳定的问题，最终通过获得稳定、大量、连续的试验数据，以研究试验材料流变特征，同时根据需要制成数据图表。为实现上述目的，本专利技术提供一种材料流变测量设备，其测量原理为：将试验材料放置在样品盒中，并在其中央垂直埋设一薄片，然后在薄片上施加一个恒定拔出力，使薄片对样品盒中的试验材料产生一个均匀恒定的剪应力，保持一定时间后卸载，并实时采集薄片受力后瞬时位移、薄片拔出位移以及卸载后薄片回复位移随时间的变化，经数据处理，自动生成试验全过程的“应变-时间”曲线。技术方案如下：一种材料流变测量设备，包括一控温油浴装置、一砝码自动加载装置、一平衡装置、一位移测量装置、一试样架升降装置、一薄片夹具、一薄片、一样品盒、一机架、一防护罩，其中所述控温油浴装置安装于所述机架，所述试样架升降装置安装于所述机架，所述位移测量装置安装于所述试样架升降装置，所述样品盒安装于所述试样架升降装置，所述平衡装置安装于所述机架，所述薄片夹具连接于所述平衡装置的一侧，所述砝码自动加载装置安装于所述机架，并与所述薄片夹具分别居于所述平衡装置两侧，所属薄片可拆卸式安装于所述薄片夹具之上，所述防护罩紧密连接于所述机架之上，并与所述机架一同包围整个所述材料流变测量设备。其中，所述控温油浴装置包括一油箱、一加热管组、一冷却管组、至少一搅拌器、一保温层以及一控温装置，所述加热管组与所述冷却管组均匀排布于油箱内侧，所述搅拌器安装于所述油箱内部，所述保温层则紧密包围油箱，所述加热管组、冷却管组以及所述搅拌器均连接于所述控温装置，由控温装置控制运行。另外，所述保温层应有效隔绝油浴材料与外界的热交换；所述搅拌器应处于所述油箱可装填油浴材料的空间中，其旋转或搅拌过程中，速度适当，力度轻柔不致于使油浴材料飞溅，若为多个搅拌器组合，应该使搅拌器运行时互相适配不起冲突；所述加热管组、所述冷却管组以及所述搅拌器分别以电信号传递方式连接于所述控温装置，由所述控温装置控制所述加热管组、所述冷却管组以及所述搅拌器的运行状态：所述加热管组与所述搅拌器同时运行，所述冷却管组停止运行，可使油浴材料均匀受热升温；所述冷却管组与所述搅拌器同时运行，所述加热管组停止运行，可使油浴材料稳定均匀冷却降温。其中，所述试样架升降装置包括一试样架、一试样架升降驱动装置，所述试样架驱动装置安装于所述机架，所述试样架安装于所述试样架升降驱动装置，所述试样架升降驱动装置带动所述试样架上下移动。其中，所述样品盒与所述试样架可拆卸式连接，两者连接后所述样品盒正对所述油箱中心，所述样品盒随所述试样架移入、移出所述油箱。这样，所述样品盒放入所述油箱中，就可处于油箱中心，以保证其受热均匀。其中，所述位移测量装置包括一位移传感器、一立柱、一传感器固定架以及一锁紧装置，所述立柱垂直安装于所述试样架上，所述位移传感器安装于所述传感器固定架上，所述传感器固定架可移动式连接于所述立柱之上，所述锁紧装置可用来紧固所述立柱与所述传感器固定架。其中，所述平衡装置包括一滑轮组、一滑轮线、一砝码托盘、一平衡调节砝码以及一滑轮支架，所述滑轮支架固定于所述机架，所述滑轮组安装于所述滑轮支架，所述滑轮线绕过所述滑轮组，所述滑轮线一端垂直连接所述薄片夹具，另一端垂直连接所述砝码托盘以及所述平衡调节砝码，所述滑轮线轻且光滑。为了保证所述滑轮线运行稳定，所述平衡装置的滑轮组外周边可设滑槽，将所述滑轮线镶嵌其中，但要确保滑轮线滑动顺畅无阻，阻力最小。其中，所述薄片夹具包括一测量柱，所述测量柱与所述位移传感器的触头正对安装，所述薄片夹具受所连接的所述滑轮线的向上垂直拉力拉起时，所述测量柱向上垂直抵推所述位移传感器的触头，拉力减少时触头回弹，所述位移测量器记录触头位移。其中，所述砝码自动加载装置包括一加载砝码、一加载托盘以及一加载装置，所述加载托盘安装于所述加载装置之上，所述加载砝码置于所述加载托盘，所述加载装置带动所述加载托盘上下移动从而使所述加载砝码放置、脱离所述砝码托盘，所述加载砝码与所述砝码托盘中心对齐。其中，所述机架具有一机架门，所述防护罩具有一正拉门以及一侧拉门。打开所述机架门可以拆卸、调整所述油箱、所述试样架升降装置电机、所述同步带、所属带轮等部件；所述防护罩在设备运行时应为全封闭，但在做准备工作或收尾工作时，打开所述正拉门可用以拆卸、调整所述位移测量装置、所述可拆卸样品盒、所述薄片夹具，打开所述侧拉门可用以调整所述平衡调节砝码、加载砝码重量等。进一步地，所述加热管组均匀排布于所述油箱底部，所述冷却管组均匀排本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种材料流变测量设备，其特征在于，包括一控温油浴装置、一砝码自动加载装置、一平衡装置、一位移测量装置、一试样架升降装置、一薄片夹具、一薄片、一样品盒、一机架、一防护罩，其中所述控温油浴装置安装于所述机架，所述试样架升降装置安装于所述机架，所述位移测量装置安装于所述试样架升降装置，所述样品盒安装于所述试样架升降装置，所述平衡装置安装于所述机架，所述薄片夹具连接于所述平衡装置的一侧，所述砝码自动加载装置安装于所述机架，并与所述薄片夹具分别居于所述平衡装置两侧，所述薄片可拆卸式安装于所述薄片夹具，所述防护罩连接于所述机架，并与所述机架一同包围整个所述材料流变测量设备。所述控温油浴装置包括一油箱、一加热管组、一冷却管组、至少一搅拌器、一保温层以及一控温装置，所述加热管组与所述冷却管组均匀排布于油箱内侧，所述搅拌器安装于所述油箱内部，所述保温层紧密包围油箱，所述加热管组、冷却管组以及所述搅拌器均连接于所述控温装置，由控温装置控制运行。所述试样架升降装置包括一试样架、一试样架升降驱动装置，所述试样架驱动装置安装于所述机架，所述试样架安装于所述试样架升降驱动装置，所述试样架升降驱动装置带动所述试样架上下移动。所述样品盒与所述试样架可拆卸式连接，两者连接后所述样品盒垂直正对所述油箱中心，所述样品盒随所述试样架移入、移出所述油箱。所述位移测量装置包括一位移传感器、一立柱、一传感器固定架以及一锁紧装置，所述立柱垂直安装于所述试样架，所述位移传感器安装于所述传感器固定架，所述传感器固定架可移动式连接于所述立柱，所述锁紧装置用来紧固所述立柱与所述传感器固定架。所述平衡装置包括一滑轮组、一滑轮线、一砝码托盘、一平衡调节砝码以及一滑轮支架，所述滑轮支架固定于所述机架，所述滑轮组安装于所述滑轮支架，所述滑轮线绕过所述滑轮组，所述滑轮线一端垂直连接所述薄片夹具，另一端垂直连接所述砝码托盘以及所述平衡调节砝码，所述滑轮线轻且光滑。所述薄片夹具包括一测量柱，所述测量柱与所述位移传感器的触头正对安装，所述薄片夹具受所连接的所述滑轮线的向上垂直拉力拉起时，所述测量柱向上垂直抵推所述位移传感器的触头，拉力减少时触头回弹，所述位移测量器记录触头位移。所述砝码自动加载装置包括一加载砝码、一加载托盘以及一加载装置，所述加载托盘安装于所述加载装置，所述加载砝码置于所述加载托盘，所述加载装置带动所述加载托盘上下移动从而使所述加载砝码放置、脱离所述砝码托盘，所述加载砝码与所述砝码托盘中心对齐。所述机架具有一机架门，所述防护罩具有一正拉门以及一侧拉门。...

【技术特征摘要】
1.一种材料流变测量设备，其特征在于，包括一控温油浴装置、一砝码自动加载装置、一平衡装置、一位移测量装置、一试样架升降装置、一薄片夹具、一薄片、一样品盒、一机架、一防护罩，其中所述控温油浴装置安装于所述机架，所述试样架升降装置安装于所述机架，所述位移测量装置安装于所述试样架升降装置，所述样品盒安装于所述试样架升降装置，所述平衡装置安装于所述机架，所述薄片夹具连接于所述平衡装置的一侧，所述砝码自动加载装置安装于所述机架，并与所述薄片夹具分别居于所述平衡装置两侧，所述薄片可拆卸式安装于所述薄片夹具，所述防护罩连接于所述机架，并与所述机架一同包围整个所述材料流变测量设备。所述控温油浴装置包括一油箱、一加热管组、一冷却管组、至少一搅拌器、一保温层以及一控温装置，所述加热管组与所述冷却管组均匀排布于油箱内侧，所述搅拌器安装于所述油箱内部，所述保温层紧密包围油箱，所述加热管组、冷却管组以及所述搅拌器均连接于所述控温装置，由控温装置控制运行。所述试样架升降装置包括一试样架、一试样架升降驱动装置，所述试样架驱动装置安装于所述机架，所述试样架安装于所述试样架升降驱动装置，所述试样架升降驱动装置带动所述试样架上下移动。所述样品盒与所述试样架可拆卸式连接，两者连接后所述样品盒垂直正对所述油箱中心，所述样品盒随所述试样架移入、移出所述油箱。所述位移测量装置包括一位移传感器、一立柱、一传感器固定架以及一锁紧装置，所述立柱垂直安装于所述试样架，所述位移传感器安装于所述传感器固定架，所述传感器固定架可移动式连接于所述立柱，所述锁紧装置用来紧固所述立柱与所述传感器固定架。所述平衡装置包括一滑轮组、一滑轮线、一砝码托盘、一平衡调节砝码以及一滑轮支架，所述滑轮支架固定于所述机架，所述滑轮组安装于所述滑轮支架，所述滑轮线绕过所述滑轮组，所述滑轮线一端垂直连接所述薄片夹具，另一端垂直连接所述砝码托盘以及所述平衡调节砝码，所述滑轮线轻且光滑。所述薄片夹具包括一测量柱，所述测量柱与所述位移传感器的触头正对安装，所述薄片夹具受所连接的所述滑轮线的向上垂直拉力拉起时，所述测量柱向上垂直抵推所述位移传感器的触头，拉力减少时触头回弹，所述位移测量器记录触头位移。所述砝码自动加载装置包括一加载砝码、一加载托盘以及一加载装置，所述加载托盘安装于所述加载装置，所述加载砝码置于所述加载托盘，所述加载装置带动所述加载托盘上下移动从而使所述加载砝码放置、脱离所述砝码托盘，所述加载砝码与所述砝码托盘中心对齐。所述机架具有一机架门，所述防护罩具有一正拉门以及一侧拉门。2.根据权利要求1所述的材料流变测量设备，其特征在于，所述加热管组均匀排布于所述油箱底部，所述冷却管组均匀排布于所述油箱内侧四壁，所述搅拌器为桨式搅拌器，共2个，对称分布于所述油箱内部。3.根据权利要求1所述的材料流变测量设备，其特征在于，所述样品盒为圆柱形。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛小金，周剑，金德福，兰雄侯，肖丛寅，
申请(专利权)人：美特斯工业系统中国有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31