[发明专利]一种拉伸/剪切可控复合流场的偏心圆筒流变装置及方法

权利要求书

1.一种拉伸/剪切可控复合流场的偏心圆筒流变装置，其特征在于：包括测量装置I、升降装置II、偏心度调节装置III；

所述测量装置I包括外筒(6)、置于外筒(6)内部的内筒(4)、用于驱动内筒(4)旋转的电机(2)、设置在外筒(6)外部的对流辐射加热炉(5)，内筒(4)连接电机(2)的转轴；所述外筒(6)与内筒(4)之间形成间隙，该间隙用于盛装待测的聚合物；

所述偏心度调节装置III包括旋转机构，该旋转机构的旋转轴(17)通过一根径向设置的旋臂(19)连接电机(2)的电机本体；当旋转轴(17)转动时，通过旋臂(19)使电机(2)的电机本体整体移动，进而改变内筒(4)的轴线与外筒(6)的轴线之间相对位置，即内筒(4)与外筒(6)之间的偏心度；

升降装置II设置在测量装置I的下方，用于调节外筒(6)的高度；

所述旋转轴(17)上设置有光学编码器(16)和扭矩传感器(15)；所述电机(2)的转轴上设有光栅型编码器(1)；

所述升降装置II包括蜗轮蜗杆减速器(10)和用于驱动蜗轮蜗杆减速器(10)转动的步进电机(11)，该蜗轮蜗杆减速器(10)的丝杠副（8）端部设有力传感器(7)，通过力传感器(7)连接在外筒(6)的底部；在升降装置II上、力传感器(7)的下方设有激光位置传感器(9)。

2.根据权利要求1所述的偏心圆筒流变装置，其特征在于：所述外筒(6)的筒壁上设有压力及温度传感器(20)。

3.根据权利要求2所述的偏心圆筒流变装置，其特征在于：所述电机(2)的轴承采用陶瓷滚针轴承(3)。

4.根据权利要求2所述的偏心圆筒流变装置，其特征在于：设置在旋转轴(17)两端的轴承采用陶瓷角接触球轴承(14、18)。

5.根据权利要求2所述的偏心圆筒流变装置，其特征在于：所述旋转机构还包括用以驱动旋转轴(17)转动的步进电动机(12)和减速器(13)。

6.根据权利要求2所述的偏心圆筒流变装置，其特征在于：所述电机(2)为无刷直流电机。

7.采用权利要求1至6中任一项所述偏心圆筒流变装置测量聚合物熔体拉伸/剪切应力的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：步进电动机(12)和减速器(13)带动旋转轴(17)转动，并通过旋臂(19)使电机(2)的电机本体整体移动，使内筒(4)的轴线与外筒(6)的轴线之间相对位置，按照设定的距离偏移后，步进电动机(12)停止，减速器(13)自锁；

步骤二：升降装置II通过激光位置传感器(9)位置反馈调节外筒(6)底部的高度到测量位置后，步进电机(11)停止，蜗轮蜗杆减速器(10)自锁；

步骤三：将待测聚合物放进内筒(4)和外筒(6)之间的间隙内，合上对流辐射加热炉(5)，加温到设定温度；

步骤四：控制电机(2)驱动内筒(4)在应变控制或应力控制模式下工作，在应变控制模式下，光栅型编码器(1)和电机(2)组成闭环系统确保内筒(4)按设定转速旋转，同时电机(2)作为内筒(4)转矩的测量工具，在应力控制模式下，电机(2)控制内筒(4)的转矩不变，而光栅型编码器(1)则作为内筒2转速的测量工具；

步骤五：压力及温度传感器(20)采集内筒(4)和外筒(6)之间聚合物熔体的温度、压力参数，力传感器(7)采集外筒(6)的转矩以及径向力与方向；

步骤六：通过偏心度调节装置III改变内筒(4)和外筒(6)轴线之间的距离，重复步骤四和步骤五；

步骤七：电机(2)停止，打开对流辐射加热炉(5)，启动升降装置II，控制外筒(6)下降到适合的位置，清理完毕，外筒归位，进行下一种聚合物物料的测量。