用流变仪检验试样的方法以及流变仪技术

本发明专利技术涉及用流变仪检验试样的方法以及流变仪。在流变仪中马达旋转承载着第一测量部件测量轴，将试样置入由第一和另外的测量部件构成的测量缝隙中且这两个测量部件相对旋转，并用力矩探测器求得马达的扭矩并用第一测量单元求得施加到第一测量部件上的法向力。第一以及另外的测量部件为了检验试样分别以预先给定的转速相互独立地旋转、振荡或者静止，在相同的测量过程期间在相同的时间点或者在先后很短的间隔内用第一力矩探测器和第一测量单元求得扭矩以及法向力并且用另外的测量单元和另外的力矩探测器求得由试样施加到另外的测量部件上的法向力以及由自己的另外的马达施加到另外的测量轴上的扭矩，并将同时求得的测量值输入分析装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种按权利要求1前序部分所述的用流变仪检验试样的方法。此外， 本专利技术涉及一种按权利要求4前序部分所述的用于实施所述方法的流变仪。
技术介绍
旋转以及振荡流变仪是例如在旋转试验、蠕变试验、松弛试验以及振荡试验中用 于确定粘弹性的试样的流变特性的仪器。在此，不仅能够检查液体的流变特性，而且能够检 查固体的变形特性。实际上的试样通常显示出弹性和塑性特性的组合。如也在按本专利技术的 情况下一样，将有待检查的试样材料置入两个测量部件之间的测量空间中并且借助于测量 部件的高度调节以及相应的传感器来调节或者说确定缝隙高度。将上面的或者下面的测量 部件置于围绕共同的旋转轴线相对于彼此旋转的运动之中，并且通过测量部件的相对扭转 使试样经受剪切载荷。在此，不仅旋转的运动而且旋转振荡的运动都是可以的。所述测量部 件可以具有不同的几何形状；将例如板-板-测量系统、同心的柱体测量系统、锥体-板-测 量系统以及用于不同的应用领域的特殊装置例如用于测量扩散或者结构材料的固定特性、 电子流变测量等都是已知的。用设计用于驱动以及扭矩确定的马达或者也通过两个相互分开的用于驱动/旋 转或者扭矩确定的马达单元可以进行扭矩确定，所述马达单元分别配属于测量部件之一。通常通过电动马达的电流消耗来进行扭矩测量。根据所使用的马达或者说设备型 号，以下公式适用于扭矩M M = C1. I 或者 M = C2. I2其中C1或者说C2是设备专有的常数。图1和Ia示出了两种已知的具有不同结构的流变仪装置。有待测量的试样19处 于两个测量部件Ia和Ib之间的测量缝隙1中，所述测量部件相互间以指定的距离1确定缝 隙高度。两幅图示出了板-板-测量系统；可以使用每种任意的变型方案，例如锥体-板-测 量系统、柱体系统或者多种多样的应用的修改方案；在结果分析中相应地只需考虑几何形 状数据。可以简单地借助于测量体接合器31固定以及变换相应的测量部件；必要时在测量 体上保存几何形状数据以及校验数据，并且在此能够将几何形状数据以及校验数据自动地 传输给分析单元。图1示出了具有分开的用于驱动以及测量扭矩的装置的流变仪。驱动马达加使 得下面的测量部件Ib旋转地或者振荡地运动，而在上面的测量部件Ib上起作用的扭矩通 过单独的扭矩传感器4求得，更确切地说借助于测量马达2b关于轴北。在此，调节到上面 的测量部件Ia的静止位置上，并且作用的扭矩由此与马达2b的电流消耗成比例。图Ia示出了具有组合的驱动以及测量装置的流变仪。所述组合马达2驱动尽可 能无摩擦地得到支承的驱动以及测量轴3，该驱动以及测量轴支承在空气轴承5中并且承 载着上面的测量部件la。马达2同时是用于扭矩的测量值传感器，因为该测量值传感器求 得由其消耗的电流作为用于扭矩的测量值。位置传感器4例如角度编码器确定了测量轴3的旋转角度。在上面的测量部件Ia和下面的测量部件Ib这里是板-板-测量系统之间， 试样19处于测量缝隙1中。组合的驱动以及测量马达-CMT(combined motor transducer (组合的马达传感 器))使测量以及驱动轴3旋转。位置传感器4测量旋转角度或者说时间并且由此测量转 速。轴承5基本上包括固定在三脚架上或者说固定在壳体上的定子51以及可旋转地 支承在该定子中的转子座圈或者说轴承座圈40，该转子座圈或者说轴承座圈与测量轴3或 者说与轴北固定连接。所述轴承座圈40用于承受作用到轴3或者说北上的轴向载荷尤 其是轴以及测量部件的重量并且借助于通流的空气相对于定子51得到支撑。没有示出供 给装置以及用于空气的输入和输出管道。使用其它尽可能无摩擦的轴承例如磁性轴承是可 以的并且与空气轴承的使用来说是等值的。在按图Ia的实施方式中，在空气轴承上设置法向力传感器6。在按图1的实施方 式中，在测量部件Ib上设置法向力传感器7。由分析以及控制单元8感测所有测量传感器 并且分析测量信号。在按图Ia的具有组合的驱动以及测量装置的流变仪以及按图1的具 有分开的用于驱动以及测量的装置的流变仪中，为了确定有待检验的物质的流变学上的特 征参数，已知作用在轴上的扭矩与马达的通过校正的供给参数之间的关系并且在分析单元 8中提供该关系。所获得的测量值在分析单元8中以已知的方式与试样温度、测量缝隙1的高度以 及设备常量相结合，并且能够从中计算出介质试样19的流变学的数据。借助于分析单元8 从测量数据电流消耗和/或频率和/或相位以及几何形状数据中计算出流变学的测量参量 剪切应力τ [Pa]以及剪切率Y [s-1]，并且从中求得粘度η = Υ/τ。该值在显示单元中 输出，或者作为数据组提供给DV设备中的其它应用。在图Ia中示出的装置根据提问不仅允许用受到控制的剪切率来进行试验(CSR测 试)而且允许用应力预先设置来进行试验(CSS测试)。受控制的剪切率(CSR)意味着转速的预先设置以及扭矩的测量，并且例如用 于确定在指定速度时的流变特性。所述方法通常用在试样中，所述试样没有流变极限 (Flie β grenze)，也就是自行融合(verflie β en)。在受到控制的剪切应力(CSQ试验中，试样由于预先给出的扭矩而经受指定的载 荷，并且测量所引起的转速或者说旋转角度。所述方法例如用于确定流变极限。两种试验类型能够以剪切试验的形式通过围绕旋转轴线的振荡运动进行，并且例 如在CSR试验中通过扭矩的振幅以及相位获得关于损失因子以及复数的剪切模数的精确 的说明。电子的控制或者说调节在每种情况下确保遵循预先给出的用于转速或者扭矩的 试样参数。现代的流变仪装备有数字的控制处理器，该控制处理器对于调节回路来说只需 几毫秒。额外设置的法向力传感器7能够用不同的测量原理例如压电传感器、光学的方法 或者类似方法以及用不同的安置位置例如在空气轴承5上、在测量部件la、lb上或者在流 变仪的三脚架上测量所出现的法向力，并且监控试样的弹性特性。按图1的具有分开的驱动以及测量单元的设备需要较大的调节花费，因为测量元件必须通过测量马达保持在初始位置中。为此，可以在该装置中纯粹测量试样的响应力矩；驱动马达的在组合马达情况下 无论如何必须一起测量的并且在那里必须根据其校正数据进行校正的惯性在这里不起作用。因此，按图1或者说图Ia的装置分别显示出了优点，但是在不同的测量方法中也 显示出限制。
技术实现思路
这里开发的目的是将两种测量系统的优点结合在一个系统中。其它目的是扩展旋 转流变仪的可能的测量范围从而在转速更大时进行更精确的测量。在模拟大量试样例如用 于喷射过程的染料的特性时需要更高的转速以及由此更高的剪切率。在流变仪中用用于旋转的马达旋转承载着第一测量部件的测量轴，其中将试样置 入由第一测量部件和另外的测量部件构成的测量缝隙中并且这两个测量部件相对旋转，并 且其中用力矩探测器求得马达的扭矩并且用第一测量单元求得由试样施加到第一测量部 件上的法向力，在用流变仪检验试样的方法中，按本专利技术通过以下方法实现所述目的，-所述第一测量部件以及另外的支承在另外的测量轴上的测量部件为了检验试样 分别以预先给定的转速相互独立地旋转、振荡或者静止，-在相同的测量过程期间在相同的优选精确相同的时间点或者在先后很短的间隔 内用第一力矩探测器以及第一测量单元求得扭矩以本文档来自技高网...

【技术保护点】
用流变仪检验试样的方法，在流变仪中用用于旋转的马达（２’）旋转承载着第一测量部件（１ａ）的测量轴（３’），其中将试样置入由所述第一测量部件（１ａ）和另外的测量部件（１ｂ）构成的测量缝隙（１９）中并且这两个测量部件（１ａ、１ｂ）相互相对地旋转，并且其中用力矩探测器（３０’）求得所述马达（２’）的扭矩并且用第一测量单元（７’）求得由所述试样施加到所述第一测量部件（１ａ）上的法向力，其特征在于，－所述第一测量部件（１ａ）以及另外的支承在另外的测量轴（３）上的测量部件（１ｂ）为了检验试样分别以预先给定的转速相互独立地旋转、振荡或者静止，－在相同的测量过程期间在相同的优选精确相同的时间点或者在先后很短的间隔内用所述第一力矩探测器（３０’）以及所述第一测量单元（７’）求得扭矩以及法向力并且用另外的测量单元（７）以及另外的力矩探测器（３０）求得由所述试样施加到所述另外的测量部件（１ｂ）或者说所述另外的测量轴（３）上的法向力以及由自己的旋转所述测量轴（３）的另外的马达（２）施加到所述另外的测量轴（３）上的扭矩，并且－将同时求得的测量值输入尤其共同的分析装置中。

【技术特征摘要】
AT 2009-10-30 A1722/20091.用流变仪检验试样的方法，在流变仪中用用于旋转的马达(2’)旋转承载着第一测 量部件(Ia)的测量轴(3’)，其中将试样置入由所述第一测量部件(Ia)和另外的测量部件 (Ib)构成的测量缝隙(19)中并且这两个测量部件(la、lb)相互相对地旋转，并且其中用力 矩探测器(30’ )求得所述马达(2’ )的扭矩并且用第一测量单元(7’ )求得由所述试样施 加到所述第一测量部件(Ia)上的法向力，其特征在于，-所述第一测量部件(Ia)以及另外的支承在另外的测量轴( 上的测量部件(Ib)为 了检验试样分别以预先给定的转速相互独立地旋转、振荡或者静止，-在相同的测量过程期间在相同的优选精确相同的时间点或者在先后很短的间隔内用 所述第一力矩探测器(30’)以及所述第一测量单元(7’)求得扭矩以及法向力并且用另外 的测量单元(7)以及另外的力矩探测器(30)求得由所述试样施加到所述另外的测量部件 (Ib)或者说所述另外的测量轴(3)上的法向力以及由自己的旋转所述测量轴⑶的另外的 马达( 施加到所述另外的测量轴( 上的扭矩，并且-将同时求得的测量值输入尤其共同的分析装置中。2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，优选在考虑相应另外的马达0、2’)的运动 状态的情况下，由共同的控制单元(8)相互独立地调节所述第一马达O’)和所述另外的马 达O)的运动类型，尤其是旋转速度、旋转方向、振荡、转速、扭矩和/或马达电流消耗。3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述两个测量部件(la、lb)沿相同的方 向以不同的速度进行旋转。4.流变仪，具有由马达O’)驱动的并且承载着第一测量部件(Ia)的测量轴(3’)、由 所述第一测量部件(Ia)和另外的测量部件(Ib)限制的用于试样的测量缝隙、用于检测所 述马达(2’ )的扭矩的力矩探测器(30’ )以及用于求得由所述试样施加到所述测量轴(3) 或者说所述第一测量部件(Ia)上的法向力的测量单元(7’)，其特征在于，-与所述测量轴(3’)平齐地或者说在该测量轴(3’)的旋转轴上支承着另外的测量轴 或者说另外的由自己的另外的马达( 驱动的测量轴(3)的旋转轴，在该测量轴上能够固 定或者说固定着另外的测量部件(Ib)，-为了求得由所述另外的马达( 施加的扭矩设置了另外的力矩探测器(30)，并且-为了求得由所述试样...

【专利技术属性】
技术研发人员：J劳格尔，M克伦，
申请(专利权)人：安东帕有限责任公司，
类型：发明
国别省市：AT