[發明專利]一種圓柱狀單轉子轉矩流變儀

在審

• 申請號: 202210165916.7
• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN114636643A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 瞿金平
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N11/14
• 分類號: G01N11/14;G01D21/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李秋武

本發明涉及一種圓柱狀單轉子轉矩流變儀，包括進料組件、密煉單元、電控系統和驅動裝置，驅動裝置帶動單轉子自轉同時在定子內腔中作直線往復運動。定子內腔被轉子隔離成兩個共軛變化的腔室，其中的物料承受交替的壓縮與釋放的形變作用，并形成拉伸形變主導的流動過程。本發明通過扭矩傳感器測得轉子的實時工作扭矩，同時測量定子內腔熔體實時溫度和壓力，可以探究不同材料配方、不同加熱溫度、不同轉速、不同混煉時間等工藝條件下物料微觀結構、宏觀性能、加工性能的差別，具有可測量表征拉伸流變主導的物料塑化加工過程特性、多相多組分體系強制增容特性等特點，對拉伸流變主導的成型加工過程中的設備開發、物料工藝設計等具有指導作用。

技術領域

本發明涉及高分子材料塑化加工方法及設備技術領域，特別是涉及一種圓柱狀單轉子轉矩流變儀。

背景技術

轉矩流變儀是聚合物材料加工領域中研究工業生產配方、探索最優加工工藝、優化完善加工設備等過程必不可少的測試表征儀器。現有轉矩流變儀的密煉單元通常由一個“∞”字型可拆卸密煉腔室和一對轉子組成，主要依靠這對轉子高速轉動對密煉腔室中的物料施加高強度剪切拖曳作用，與螺桿中的塑化過程相同，聚合物熔體的速度梯度垂直于其流動形變方向，物料的流動與形變受到剪切流場的支配。故此類轉矩流變儀廣泛應用于剪切流場主導的聚合物塑化輸運過程的測試與表征。

相較于剪切流場，拉伸流場具有更高的分散混合效率、更廣泛的物料適應性以及更加充分的傳質傳熱效率，對聚合物及其復合材料具有一定的自增強作用。但要在聚合物成型加工過程中實現全局的、連續的拉伸流場比較困難，公開號為CN101219565A的發明申請公開了基于拉伸流變的高分子材料塑化輸運方法及設備，由具有圓柱內腔的定子、置于定子內腔中并與定子偏心的轉子、布置在轉子的直徑方向并沿圓周均布的若干葉片和布置在定子兩側的擋料盤組成葉片塑化輸運單元，通過單元內具有確定幾何形狀的物料輸運容積周期性的由小變大再由大變小，實現了正應力起主要作用的塑化輸運過程，具有物料熱機械歷程短、能耗低、適應性廣以及體積小等特點。公開號為CN104002447A的發明申請公開了一種偏心轉子體積脈動形變塑化輸運方法及裝置，通過在轉子和定子的內腔分別交替設置偏心螺旋段和偏心直線段，使物料的輸運體積沿轉子進行軸向和徑向交替的周期性變化，實現了體積脈動形變熔融塑化輸運，加強了聚合物塑化過程中的傳質傳熱效果，有利于縮短熱機械歷程、降低能耗。葉片塑化輸運方法和設備及偏心轉子體積脈動形變塑化輸運方法和設備實現了全局的、連續的拉伸流場主導的新型聚合物塑化輸運方法，聚合物熔體的速度梯度與其流動形變方向相同，物料的流動與變形受到拉伸流場的支配。

由于加工過程不同，現有的轉矩流變儀無法測試表征拉伸流場主導的聚合物塑化輸運過程，無法從整體上指導葉片塑化輸運設備、偏心轉子塑化輸運設備等新型聚合物成型設備在實際生產中的工藝探索和設備優化。因此有必要開發一種新型的轉矩流變儀，要求該流變儀具有可以測量表征拉伸流場主導的物料塑化加工過程特性、多相多組分體系強制增容特性等特點。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的是：提供一種圓柱狀單轉子轉矩流變儀，能測量表征拉伸流變主導的物料塑化加工過程特性、多相多組分體系強制增容特性。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種圓柱狀單轉子轉矩流變儀，包括定子；

定子設有用于密煉物料的內腔；

內腔中設有轉子，轉子外表面與定子內壁面構成動態密煉腔，轉子將定子內腔隔離成兩個共軛腔室；

轉子連接有驅動裝置和用于測量轉子扭矩的扭矩傳感器；

驅動裝置用于驅使轉子自轉且同時在定子內腔中作直線往復運動，以使兩個共軛腔室體積交替變化；

定子設有溫度壓力傳感器，用于測量定子內腔中物料的溫度和壓力。