本文中的各方面總體上涉及用于測試聚合物的流變儀系統(tǒng)，更特別地涉及結(jié)合到流變儀系統(tǒng)中的分離式十字頭。

背景技術(shù)：

聚合物通常根據(jù)幾種astm方法中的一種方法、即astmd1646、d2084、d5289和d6204中的一種進行測試。按照astmd2084和d5289操作的儀器是已知的。例如，美國專利no.3,681,980示出了應(yīng)用固定偏心凸輪來促進轉(zhuǎn)子的擺動。這種擺動幅度是由在偏心件上的銷的位置決定的。美國專利no.4,794,788還示出了使用偏心件來促進擺動運動?？梢酝ㄟ^改變偏心件上的銷的位置或者通過將偏心件改變?yōu)榫哂胁煌屏康钠募跍y試之間改變擺動的幅度。

astmd6204描述了可變頻率測試的使用，并且還公開了執(zhí)行可變溫度測試的能力。astmd6601描述了用于在單次測試期間在多于一個應(yīng)變幅度下評估樣品的條件。該測試可以與美國專利no.4,794,788、美國專利no5,079,956或美國專利no6,681,617中描述的裝置一起使用。

在這些專利中描述的和在上述astm測試方法中使用的裝置中的許多裝置被稱為動模流變儀(movingdierheometer)。在典型的動模流變儀中，兩個對置的同軸模具在它們之間壓縮測試樣本。一個模具以擺動的方式被驅(qū)動，而相對的模具獨立于第一模具而自由旋轉(zhuǎn)。所述一個模具連接有彎曲臂，并且該彎曲臂被來回驅(qū)動以使所述一個模具進行擺動運動。在這些現(xiàn)有的系統(tǒng)中，驅(qū)動系統(tǒng)可以包括附接至馬達的輸出的偏心件。偏心件連接到連桿臂，該連桿臂進一步連接到彎曲臂。所述一個模具的運動幅度由偏心件的旋轉(zhuǎn)軸線與偏心件的柱之間的距離決定。

在其他流變儀系統(tǒng)中，馬達的驅(qū)動軸可以在不使用任何連接臂的情況下直接聯(lián)接至所述一個模具。所需的擺動運動由馬達產(chǎn)生。

兩種類型的流變儀均可以采用移動式十字頭，移動式十字頭由空氣缸驅(qū)動以將所述相對的模具推向所述一個模具從而壓縮兩個模具之間的測試樣本。在現(xiàn)有系統(tǒng)中，缸軸剛性地聯(lián)接至十字頭。在這種系統(tǒng)中，系統(tǒng)經(jīng)?？蜻B結(jié)，從而引起問題。此外，兩個對置的同軸模具的對準有時難以保持。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一方面涉及一種流變儀系統(tǒng)，該流變儀系統(tǒng)包括：一個或更多個柱，所述一個或更多個柱在兩個板之間延伸；安裝在柱上的十字頭；驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置使十字頭沿柱向上及向下移動；上模具，該上模具布置在十字頭上；下模具，該下模具相對于上模具間隔開布置，上模具和下模具構(gòu)造成將測試樣本保持在上模具與下模具之間；以及用于將驅(qū)動裝置聯(lián)接至十字頭的裝置，用以適應(yīng)驅(qū)動裝置與十字頭在其上進行移動的柱之間的未對準并且允許上模具與下模具的對準。聯(lián)接裝置包括連接件，連接件具有聯(lián)接至驅(qū)動裝置的軸以及相對于軸擴大的頭部，頭部具有彎曲表面。聯(lián)接裝置還包括凸緣和保持器，凸緣設(shè)置在十字頭上，其中，頭部的彎曲表面壓靠凸緣上的表面，保持器具有唇緣部，該唇緣部覆蓋連接件的頭部，以限制頭部相對于凸緣的表面的向上運動，保持器的唇緣部與連接件充分間隔開，以在十字頭向上及向下移動時允許連接件相對于十字頭進行傾斜運動，同時仍將該連接件保持在保持器內(nèi)。在此方面的另一實施方式中，連接件的頭部位于凸緣上的凹部中。在此方面的另一實施方式中，連接件的頭部與凸緣上的凹部的內(nèi)表面間隔開。在此方面的又一實施方式中，驅(qū)動裝置是空氣缸。在此方面的另一實施方式中，連接件是螺栓。

本發(fā)明的另一方面涉及在流變儀系統(tǒng)中適應(yīng)未對準的方法，所述流變儀系統(tǒng)具有十字頭、驅(qū)動裝置以及軸，該十字頭安裝在柱上并且在柱的伸長方向上沿柱行進，驅(qū)動裝置用于使十字頭移動，該軸將驅(qū)動裝置連接至十字頭。該方法用于適應(yīng)驅(qū)動裝置相對于柱的未對準，并且該方法包括允許將十字頭與驅(qū)動裝置連接的軸在軸的與十字頭聯(lián)接的端部處相對于十字頭浮動。

附圖說明

附圖并不意在按比例繪制。在附圖中，各個圖中所圖示的每個相同或幾乎相同的部件由相同的附圖標記表示。為了清楚起見，并非每個部件都在每個附圖中進行標記?，F(xiàn)在將參照附圖以示例的方式對本發(fā)明的各種實施方式進行描述，在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一方面的一個流變儀的示意性正視圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一方面的另一流變儀的示意性正視圖；以及

圖3是沿圖2的線3-3截取的分離式十字頭的局部截面圖。

具體實施方式

本發(fā)明涉及用于測試聚合物的經(jīng)改進的流變儀系統(tǒng)。一方面，空氣缸與十字頭分離，使得缸能夠相對于十字頭浮動。

現(xiàn)在參照附圖，更特別地參照附圖中的圖1。現(xiàn)在將對動模流變儀(mdr)的實施方式進行描述。mdr100通常包括主板102和安裝到主板102并且從主板102向上延伸的柱104和106。十字頭108在支承件110上沿一個或更多個柱104和106向上和向下行進。缸安裝板112位于柱104和106的頂部上。在缸安裝板112的頂部上安裝有空氣缸或氣體缸114。代替空氣缸，可以使用任何其他已知的驅(qū)動裝置，比如電動馬達或汽油發(fā)動機，或者能夠使十字頭108沿柱104和106移動的液壓系統(tǒng)。軸116從空氣缸114向下延伸穿過缸安裝板112。軸116通過聯(lián)接系統(tǒng)150安裝到十字頭108，以允許空氣缸114沿柱104和106向上和向下驅(qū)動十字頭108，該聯(lián)接系統(tǒng)150將在下文進行全面描述。上殼體118從十字頭108懸下，上殼體118包括轉(zhuǎn)矩傳感器120。在上殼體118的下端部上布置有上模具74。

主板102上安裝有下殼體122，并且中央堆疊殼體70布置在下殼體122下方并且安裝至主板102。下殼體122的上端部上布置有下樣本模具72。驅(qū)動馬達12安裝在主板102上并且鄰近中央堆疊殼體70布置，驅(qū)動馬達12聯(lián)接到偏心凸輪20。通常，偏心凸輪20是固定的偏心凸輪，但凸輪20也可以是可變的偏心凸輪。驅(qū)動馬達12使驅(qū)動軸14旋轉(zhuǎn)。馬達12附接至馬達座13。驅(qū)動軸14剛性地附連于偏心凸輪20，使得驅(qū)動軸14的旋轉(zhuǎn)直接傳遞至偏心凸輪20。偏心凸輪20具有穿過該偏心凸輪20的中心并且穿過驅(qū)動軸14的中心的旋轉(zhuǎn)中心軸線17。模具軸76穿過中央堆疊殼體70的中心并且剛性地附連于樣本模具72。模具軸76通過連桿組件80又聯(lián)接至偏心凸輪20。連桿組件80以與軸線17間隔開距離x的方式聯(lián)接至凸輪20上的柱40。連桿組件80連接到柱40使得連桿組件80圍繞軸線19旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生所需的偏心運動。由馬達12引起的驅(qū)動軸14的旋轉(zhuǎn)引起偏心凸輪20的旋轉(zhuǎn)，這致使連桿組件80以擺動運動進行運動，該擺動運動然后由連桿組件80經(jīng)由模具軸76傳遞至下樣本模具72。擺動運動的量被稱為應(yīng)變角并且是距離x的函數(shù)。

在對聚合物樣品90的測試期間，樣品90定位在下樣本模具上。當空氣缸114被致動時，缸軸116向下驅(qū)動十字頭108，以迫壓上模具74抵靠在聚合物樣品90上，并在下模具72與上模具74之間保持并壓縮樣品90。然后在下模具72上產(chǎn)生擺動運動。在測試期間，可以以常規(guī)方式對樣品90施加熱。轉(zhuǎn)矩傳感器120測量作為聚合物樣品90對擺動運動的抵抗的結(jié)果的反作用轉(zhuǎn)矩。由astmd5289描述了可以與mdr100一起使用的測試方法。當采用mdr100時，首先將對一個擺動幅度進行測量，并且在擺動幅度變化之后，進行另一次測量，等等。

現(xiàn)在將特別參照圖2來描述可以與本發(fā)明的分離式十字頭一起使用的流變儀的另一實施方式。流變儀200通常被稱為動態(tài)機械流變學測試儀或dmrt，這種流變儀被設(shè)計用于測試原始彈性體或混合橡膠。流變儀200在許多方面與mdr100類似，并且在可能的情況下，為了簡單和易于理解，相同的附圖標記將被用于相同的部件。如同mdr100一樣，流變儀200通常包括主板102以及安裝至主板102并從主板102向上延伸的柱104和106。十字頭108在支承件110上沿柱104和106向上和向下行進。缸安裝板112可以位于柱104和106的頂部上。在缸安裝板的頂部上安裝有空氣缸114。缸軸116從空氣缸114穿過缸安裝板112向下延伸。缸軸116通過聯(lián)接系統(tǒng)150安裝至十字頭108，下面將參照圖3更全面地描述聯(lián)接系統(tǒng)150。缸軸116允許空氣缸114沿柱104和106向上和向下驅(qū)動十字頭108。上殼體118從十字頭108懸下，上殼體118包括轉(zhuǎn)矩傳感器120。在上殼體118的下端部上布置有上模具74。在主板102上安裝有下殼體122，并且在下殼體122的上部中布置有面向上模具74的下樣本模具72。

在主板102下方布置有直接驅(qū)動步進馬達212，驅(qū)動軸214從該直接驅(qū)動步進馬達212延伸。軸214通過聯(lián)接件215聯(lián)接至下模具軸276。模具軸276穿過主板102并且剛性地附連于下樣本模具72。模具軸276由步進馬達212旋轉(zhuǎn)。編碼器226和編碼器盤227確定了模具軸276的旋轉(zhuǎn)速度以及模具軸276的位置。編碼器226和編碼器盤227可以是任何已知的編碼器。模具軸276又引起下樣本模具72的運動或擺動。

樣品90的測試類似于關(guān)于圖1描述的聚合物樣品90的測試。樣品90被定位在下樣本模具72上。然后致動空氣缸114以使缸軸116向下驅(qū)動十字頭108和上殼體118，以迫壓上模具74抵靠在樣品90上，在下樣本模具72與上模具74之間保持并壓縮樣品90。然后由步進馬達212在下模具72上產(chǎn)生期望的擺動運動。在測試期間，可以以常規(guī)方式對樣品90施加熱。轉(zhuǎn)矩傳感器120測量作為樣品90對擺動運動的抵抗的結(jié)果的反作用轉(zhuǎn)矩。可以與流變儀200結(jié)合使用的測試方法包括astmd5289、astmd6204和astmd7605。

mdr100和流變儀200二者均可以包括相同的聯(lián)接系統(tǒng)150，現(xiàn)在將在本發(fā)明的另一方面特別參照圖3對聯(lián)接系統(tǒng)150進行描述。對圖3中的聯(lián)接系統(tǒng)150的描述適用于mdr100和流變儀200兩者。這種相同的聯(lián)接系統(tǒng)150也可以與本文未描述的其他流變儀系統(tǒng)一起使用。

在現(xiàn)有的流變儀系統(tǒng)中，缸軸116通常剛性地聯(lián)接至十字頭108。有效地，缸軸116是十字頭108的一部分。因此，這種現(xiàn)有流變儀系統(tǒng)的組裝者和使用者必須確?？諝飧?14與柱104和106被適當?shù)貙省Ｈ绻諝飧?14沒有相對于缸安裝板112和/或柱104和106適當?shù)貙?，則當十字頭108在柱104和106上向上和向下移動時，該系統(tǒng)將會卡滯或者甚至連結(jié)。另外，即使缸114和柱104和106被適當?shù)貙剩夏＞?4可以相對于下樣本模具72而隨機地定位。這種結(jié)果使得幾乎不可能將下樣品模具72與上模具74對準，并且也不可能防止系統(tǒng)卡滯和/或連結(jié)。

通過使用聯(lián)接系統(tǒng)150克服了這些問題。聯(lián)接系統(tǒng)150可以包括連接件，比如連接件152、防松螺母154、保持器156、凸緣158以及螺栓160。連接件152可以是螺栓并且包括軸151和擴大頭部155，擴大頭部155的外部尺寸或直徑大于軸151的直徑。軸151比如通過焊接、螺紋連接等聯(lián)接至缸軸116。在一個實施方式中，軸151被螺紋連接在缸軸116的底部中的開口117中。當安裝時，防松螺母154可以向上緊緊地擰緊成抵靠缸軸116的底部邊緣，以防止由于振動等而導致連接件152的軸151在開口117內(nèi)的任何松動。連接件152的頭部155具有可以呈半球形形狀的下彎曲表面153。凸緣158例如通過螺栓160安裝在十字頭108上。替代性地，凸緣158可以形成為十字頭108的整體部分。上殼體118安裝在十字頭108中。凸緣158包括聯(lián)接轉(zhuǎn)矩傳感器120和上模具74的中央部分162。頭部155可以位于部分162的上表面中的凹部161中。凹部161圍繞頭部155的整個圓周延伸，并且可以呈圓形形狀。當十字頭108被缸軸116向下壓時，頭部155的下彎曲表面153支承在部分162中的凹部161的表面上。在其他實施方式中，頭部155可以擱置在部分162的上表面上。保持器156圍繞頭部155，保持器156包括唇緣部171，唇緣部171覆蓋頭部155并且限制頭部155的向上豎向運動。當十字頭108被缸軸116向上提起時，唇緣部171防止頭部155被提出凹部161。保持器156可以被附連于凸緣158并且包括容納連接件152的中央開口。盡管保持器156的唇緣部171覆蓋頭部155的部分，但在頭部155與保持器156的唇緣部171之間存在間隙170，并且在頭部155與凸緣158的凹部161的內(nèi)表面之間存在另一間隙172。間隙170和172圍繞頭部155的整個圓周延伸。這些間隙170和172允許連接件152相對于保持器156和凸緣158的傾斜或樞轉(zhuǎn)運動。因而，該運動允許缸軸116并且因此缸114相對于十字頭108浮動，使得可以適應(yīng)缸軸116與十字頭108之間的任何未對準而不會使機器連結(jié)和/或卡滯。因此，可以在不需要使空氣缸14相對于十字頭108以及柱104和106完全對準的情況下使上模具74與下樣本模具72適當?shù)貙?。如果空氣?14與十字頭108之間存在任何未對準，則該未對準可以通過凸緣158和保持器156相對于連接件152之間的允許連接件152相對于十字頭108傾斜或移動的間隙170和172得以適應(yīng)。

盡管連接件152被描述為具有半球形表面153，但是表面153可以不一定是精確半球形的。表面153可以呈其他彎曲形狀。表面153可以是半橢圓形或任何其他合適的彎曲形狀，只要允許連接件152相對于十字頭108的傾斜運動同時保持連接件152與凸緣158和保持器156之間的緊密連接即可。間隙170和172可以具有允許適應(yīng)缸軸116與十字頭108的未對準并且考慮了表面153上的曲率的特性的任何合適的尺寸。典型的間隙170和172為大約1毫米或0.040英寸。然而，可以設(shè)置其他更小或更大的間隙170和172，只要它們允許流變儀起作用而不發(fā)生卡滯或連結(jié)，并且它們允許上模具74與下樣本模具72對準。

至此已經(jīng)描述了本發(fā)明的至少一個實施方式的幾個方面，應(yīng)當理解的是，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，各種改變、修改和改進將很容易發(fā)生。這些改變、修改和改進旨在作為本公開的一部分，并且旨在在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。因此，上述說明書和附圖僅作為示例。