Пристрій для реологічних досліджень матеріалів

1. Пристрій для реологічних досліджень матеріалів, що містить крутильний маятник, виконаний у вигляді обладнаного інерційним вантажем пружного вала, один кінець якого жорстко закріплений на штативі, ємність для досліджуваного матеріалу та демпфуючий засіб, який відрізняється тим, що протилежний кінець згаданого вала безпосередньо розміщений у ємності для досліджуваного матеріалу, де остання розміщена у робочій порожнині соленоїда генератора імпульсного магнітного поля. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що як демпфуючий засіб використаний досліджуваний матеріал. 3. Пристрій за пп. 1 або 2, який відрізняється тим, що згадана ємність обладнана механізмом її переміщення у вертикальному напрямі, наприклад кулачковим, гвинтовим або клиновим. Винахід стосується реологічних досліджень порошкових матеріалів і призначений для використання у металургійній, коксохімічній та інших галузях промисловості, а також у медицині. Відомий пристрій (крутильний маятник) для вимірювання в'язкопружних властивостей матеріалів, що містить підвішений на штативі оснащений електромагнітним демпфером стержень, на якому жорстко прикріплений інерційний вантаж (елемент) і затискач досліджуваного зразка, другий кінець якого зафіксований у нерухомому затискачі штатива (див. авт. свід. СРСР №972329, кл.G01N11/16, 1982р.). У режимі вільних коливань крутильного маятника реологічні властивості досліджуваного зразка оцінюються згідно з характером затухання цих коливань. Такий пристрій придатний для реологічних досліджень монолітних твердих зразків, але дослідження порошкових матеріалів за його допомогою принципово неможливі. Відомий пристрій (віскозиметр) для реологічних досліджень розчинів або розплавів, що містить торсіонний силовимірювач, один кінець якого жорстко укріплений на штативі, а на його протилежному кінці прикріплений порожнистий циліндр, помі щений у циліндричну ємкість, оснащену приводом її обертального руху, при цьому щілини, утворені боковою поверхнею і дном ємкості та боковими і торцевою поверхнями циліндра, заповнені розчином або розплавом, а ємкість, циліндр і розчин або розплав виконують функцію гідравлічної муфти (див. авт. свід.СРСР №787955, кл. G01N11/16, 1980 р.). За кутом закручування торсіонного силовимірювача оцінюються реологічні властивості розчину або розплаву. Наявність численних порожнин у цьому пристрої не дає можливості використати його для реологічних досліджень порошкових матеріалів. Також відомий пристрій для виміру в'язкості вогнегасної піни або рідини, що містить підвішений на штативі за допомогою упругої нитки крутильний маятник, на протилежному кінці якого прикріплений диск, що контактує з поверхнею піни чи рідини, яка поміщена в ємкість і виконує функцію демпфуючого засобу (див. авт. свід.СРСР №1038834, кл. G01N11/16, 1983р.) За характером затухання вільних коливань крутильного маятника оцінюється в'язкість вогнегасної піни або рідини. (19) UA (11) 87662 (13) C2 (21) a200511020 (22) 21.11.2005 (24) 10.08.2009 (46) 10.08.2009, Бюл.№ 15, 2009 р. (72) ДАЦКО ОЛЕГ ІВАНОВИЧ, ДАЦКО ІРИНА ОЛЕГІВНА, МАНКЕВИЧ АНАТОЛІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, ЧЕПЕЛЯНСЬКИЙ АНАТОЛІЙ ЯКОВИЧ (73) ДАЦКО ОЛЕГ ІВАНОВИЧ, ДАЦКО ІРИНА ОЛЕГІВНА, МАНКЕВИЧ АНАТОЛІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, ЧЕПЕЛЯНСЬКИЙ АНАТОЛІЙ ЯКОВИЧ (56) SU 868474; 30.09.1981 CH 690111 A5; 28.04.2000 SU 1080070 A; 15.03.1984 UA 38564 A; 15.05.2001 UA 43225 A; 15.11.2001 DE 2144770; 15.03.1973 SU 594438; 25.02.1978 SU 363018 18.04.1973 WO 8000699 A1; 17.04.1980 3 Цей пристрій не може бути використаний для реологічних досліджень порошкових матеріалів у зв'язку з незначною адгезією матеріалу диска до цього матеріалу. Як прототип прийнятий пристрій для реологічних досліджень (виміру динамічної в'язкості) рідких і гелеподібних продуктів, що містить крутильний маятник, виготовлений у вигляді оснащеного інерційним вантажем (диском) пружного вала (трубчастого торсіона), один кінець якого жорстко закріплений на штативі, а до його протилежного кінця приєднаний порожнистий циліндр, поміщений у циліндричну ємкість, на дні якої коаксіально порожнистому циліндрові укріплена циліндрична вставка, при цьому щілини, утворені боковими і торцевою поверхнями циліндра, боковою поверхнею і дном ємкості та боковою і торцевою поверхнями вставки, заповнені рідиною або гелеподібним продуктом, які виконують функцію демпфуючого засобу (див. авт. свід. СРСР №868474, кл. G01N11/16, 1981р.) За характером затухання вільних коливань крутильного маятника оцінюється динамічна в'язкість рідких і гелеподібних продуктів. Цей пристрій не може бути використаний для реологічних досліджень порошкових матеріалів у зв'язку з тим, що ці матеріали утрамбовувались би в щілинах між ємкістю, циліндром і вставкою та подрібнювались би в цих щілинах протягом дослідження. Крім того, всі вищезазначені пристрої не створюють умов для якісних змін фізичних властивостей досліджуваних матеріалів. В основу винахідницького задуму покладене завдання створення пристрою для реологічних досліджень порошкових матеріалів, за допомогою якого можна було б здійснювати якісні зміни фізичних властивостей цих матеріалів. Поставлене завдання вирішене таким чином, що в пристрої для реологічних досліджень матеріалів, що містить крутильний маятник, виготовлений у вигляді пружного вала, оснащеного інерційним вантажем, засобом жорсткого кріплення одного з кінців вала на штативі, приводом закручування вала і засобом вимірювання його коливань, а протилежний кінець вала поміщений у ємкість, наповнену демпфуючим засобом, передбачене таке конструктивне перетворення: як демпфуючий засіб використаний досліджуваний порошковий матеріал. Додаткові відміни - ємкість поміщена в робочу порожнину соленоїда генератора імпульсного слабкого магнітного поля (ІСМП), крім того, глибина занурення вала у демпфуючий засіб регульована шляхом переміщення ємкості у вертикальному напрямку за допомогою кулачкового, гвинтового або клинового механізму. Вищевказаними відмінами в сукупності зі спільними для прототипу і запропонованого пристрою забезпечується можливість як реологічних досліджень - порошкових матеріалів, так і обробка їх з метою надання їм якісно нових фізичних властивостей. Вищевказане свідчить про наявність причинно-наслідкового зв'язку між сукупністю суттєвих 87662 4 ознак запропонованого пристрою і забезпеченою при цьому техніко-економічною результативністю. У попередньому рівні техніки не виявлений пристрій для реологічних досліджень порошкових матеріалів, який за сукупністю істотних ознак сходився б із запропонованим, що слугує підставою для висновку про його відповідність критерію патентоздатності "Новизна". Суть запропонованого пристрою пояснюється кресленням. Пристрій для реологічних досліджень матеріалу містить штатив 1, пружний вал 2, оснащений інерційним вантажем 3 і ємкість 4 для порошкового матеріалу 5, при цьому кінець 6 вала 2 жорстко закріплений на штативі 1 за допомогою затискача 7, а протилежний кінець 8 вала 2 поміщений у порожнину ємкості 4. Вал 2 оснащений приводом його закручування будь-якої конструкції зі спусковим пристроєм та індикатором (реєстратором) коливань вала (умовно не зображені). Ємкість 4 оснащена соленоїдом 9 генератора ІСМП і механізмом 10 її вертикального переміщення (кулачковим, гвинтовим або клиновим). Пристрій працює таким чином. У ємкість 4 засипається досліджуваний порошковий матеріал 5, кінець 8 вала 2 занурюється у матеріал 5, глибина цього занурення, а значить і площа контактування вала з порошковим матеріалом, регулюється за допомогою механізму 10 або затискача 7 шляхом взаємного переміщення вала 2 і ємкості 4 таким чином, щоб затухання поздовжніх коливань вала проходило в аперіодичному режимі, а затухання крутильних коливань вала було мінімально задемпфованим (приблизно на порядок) - тоді похибка вимірів не перевищує 3%. Після цього вал 2 за допомогою приводу або вручну закручується на певний кут і за допомогою спускового пристрою приводиться у вільне кругове коливання, під час якого порошковий матеріал 5 діє на занурений у нього вільний кінець 8 вала 2, уповільнюючи його коливання. За характером уповільнення коливань вала 2 оцінюються реологічні властивості порошкового матеріалу 5. Ці коливання можуть бути відсліжені (зареєстровані) будьяким відомим індикатором (реєструючим приладом), а тривалість затухання коливань може бути виміряна, наприклад, секундоміром. За допомогою запропонованого пристрою також здійснюється обробка порошкових матеріалів, яка ґрунтується на явищі якісних змін під дією ІСМП фізичних властивостей матеріалів, здатних відгукуватися на таку дію. При цьому виявлений характер залежності фізичних властивостей порошкових матеріалів від режимів дії ІСМП слугує підставою для вибору оптимальних режимів цієї дії з метою цілеспрямованої зміни фізико-механічних і експлуатаційних властивостей порошкових матеріалів. Наприклад, суміш порошків паливних і вогнетривких компонентів, призначена для відновлення кладки печей у металургійній, коксохімічній, скловарній промисловості керамічним наплавленням набуває таких якісних змін властивостей в залежності від режимів дії ІСМП: 1) підвищена текучість; 5 87662 2) повніше згоряння паливних компонентів; 3) підвищення адгезії розплаву суміші до матеріалу кладки; 4) зменшена пористість наплавленого шару і підвищена його міцність. Порошок фторакса, що вживається у медицині при протезуванні зубів після дії ІСМП в залежності від режимів цієї дії, набуває таких якісних змін властивостей : 1) підвищена або понижена текучість; 2) збільшена або зменшена мікротвердість після переходу компонентів у твердий стан шляхом полімеризації. Отже, за допомогою запропонованого пристрою можна досліджувати реологічні властивості порошкових матеріалів, відпрацьовувати режими дії ІСМП на ці матеріали і досліджувати фізичні властивості матеріалів, набуті ними в результаті дії ІСМП. Запропонований пристрій відповідає критерію патентоздатності "промислова вживаність", про що свідчить наступне: Комп’ютерна верстка М. Мацело 6 1) він призначений для реологічних досліджень порошкових матеріалів і може бути використаний у металургійній, коксохімічній, скловарній та інших галузях промисловості, а також у медицині; 2) пристрій у тому вигляді, як він охарактеризований у формулі винаходу, може бути виготовлений з використанням відомих конструктивних матеріалів і напівфабрикатів, технології, устаткування та технічних засобів; 3) запропонований пристрій у тому вигляді, як він охарактеризований у формулі винаходу, здатний забезпечити вищевказану технічну результативність. Запропонований пристрій описаної конструкції пройшов успішні випробування при реологічних дослідженнях сипких сумішей, вживаних для відновлення вогнетривкої кладки коксових печей керамічним наплавленням, а також порошкових матеріалів, призначених для виготовлення базисів зубних протезів. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601