无密封件型流变仪模具组件制造技术

公开了一种具有背衬元件的无密封件型模具组件。第一模具组件与第二模具组件配合以形成样品保持室。该模具组件中的至少一者包括模具和壳体，模具和壳体通过径向间隙彼此隔开使得模具能够相对于模具壳体旋转。薄膜定位成跨过位于模具与模具壳体之间的间隙以保持样品保持室中的压力。背衬元件与模具壳体配合以与膜连接，并且背衬元件与其对应的模具间隔开。背衬元件有助于将扭矩从样品转移至扭矩传感器。模具组件可以结合到流变仪或其他采样测量设备中以用于测试材料的工艺性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
各方面总体上涉及一种具有背衬元件和膜的无密封件型流变仪模具组件。
技术介绍
存在各种类型的流变仪以测试诸如橡胶、硫化橡胶、聚合物、塑料、热塑性塑料以及其他材料之类的材料的工艺性能。在典型的流变仪中，材料样品放置在限定于两个流变仪模具之间的室内。在样品的一侧向样品施加旋转应变并且在另一侧设置测量装置以测量样品上的扭矩。例如，一个流变仪模具可以相对于固定的流变仪模具摇动从而在样品上产生旋转剪切力。扭矩传感器可以安装在固定的模具上以测量样品上的扭矩，该扭矩表示样品对剪切力的反应。
技术实现思路
专利技术人已发现，具有加压的样品腔的常规流变仪需要频繁的重新校准和密封件替换，这会造成低效率且成本昂贵。专利技术人已认识到，这些问题源于扭矩传感器所处的那一侧的模具组件的密封结构。在常规的模具组件中，弹性体密封件由模具壳体保持并且与模具和模具壳体两者接触。密封件在使用期间会变形，这是因为扭矩传感器必须允许变形以便进行测量。密封件的弹性性能可能由于暴露于高温和摩擦力引起的磨损而随着时间发生改变。随着密封件的老化和磨损，仪器必须重新校准，并且最后，必须完全替换密封件。专利技术人已领会到，对于重新校准和密封件替换的这种需求可以通过利用膜和背衬元件构型替换常规的密封件来消除。膜保持样品保持室加压，该背衬元件设置成抵靠模具壳体并且定位在模具壳体与膜之间的区域中以减小膜与模具壳体之间的拖曳。与常规的密封<br>件不同，背衬元件与模具间隔开使得背衬元件不接触模具。因此，在背衬元件与模具间隔开的情况下，背衬元件的形状或背衬元件的性能和磨损的微小变化不会影响对样品上的扭矩的测量。根据一方面，用于测量样品材料性能的流变仪包括具有第一模具和第一密封板的第一模具组件。在第一模具与第一密封板之间设有间隙。流变仪还包括具有第二模具和第二密封板的第二模具组件。第一模具和第二模具形成样品保持室。流变仪还包括与第一密封板配合的背衬元件，其中，背衬元件的一部分与样品保持室连接。第一模具组件和第二模具组件设置成容纳膜，该膜定位在第一模具与第二模具之间使得膜跨过位于第一模具与第一密封板之间的间隙。当膜保持在模具之间时，背衬元件与第一模具间隔开，且膜将背衬元件与样品保持室隔开。根据另一方面，公开了一种使用流变仪测量样品材料的性能的方法。流变仪包括第一模具组件、背衬元件和第二模具组件，其中，第一模具组件具有第一模具和第一密封板，背衬元件与第一密封板配合，第二模具组件具有第二模具和第二密封板。第一模具和第二模具形成样品保持室。该方法还包括：将样品放置在样品保持室中。该方法还包括：将膜放置在样品与第一模具组件之间以跨过位于第一模具与第一密封板之间的间隙，使得当第一模具组件和第二模具组件处于闭合位置时，背衬元件与第一模具间隔开，并且膜将背衬元件与样品保持室隔开。根据又一方面，用于测量样品材料的性能的流变仪包括具有第一模具和第一密封板的第一模具组件。在第一模具与第一密封板之间设有间隙。流变仪还包括具有第二模具与第二密封板的第二模具组件。第一模具和第二模具形成样品保持室。流变仪还包括与第一密封板配合的背衬元件。最后，流变仪包括定位在第一模具与第二模具之间的膜使得该膜跨过位于第一模具与第一密封板之间的间隙。当第一模具组件与第二模具组件处于闭合位置时，背衬元件与第一模具间隔开，并且膜将背衬元件与样品保持室隔开。附图说明附图不意在按比例绘制。在附图中，各个图中示出的每个相同或几乎相同的部件由相同的附图标记表示。出于清楚的目的，并非每个部件都在每个附图中进行标记。现在将参照附图以示例的方式对本专利技术的各种实施方式进行描述，在附图中：图1为常规流变仪的一部分的截面图；图2为根据一个示意性实施方式的示例性流变仪的截面图；以及图3为图2中的流变仪的由线3圈出的部分的放大图。具体实施方式流变仪通常用于确定诸如橡胶、硫化橡胶、聚合物、塑料、热塑性塑料或其他材料之类的粘弹性材料的各种性能。这些仪器可以通常称作动模流变仪(Moving Die Rheometer，MDR)、橡胶工艺分析器(Rubber Process Analyzer，RPA)、磁盘振荡流变仪(Oscillating Disk Rheometer，ODR)和/或门尼粘度计。这些仪器可以向材料样品施加旋转剪切力并且可以测量样品上产生的扭矩。关于材料的信息可以从样品上测出的扭矩得到。待测试的材料样品可以封闭在形成在两个相对的流变仪模具之间的室内并且可以通过使一个模具旋转而保持另一个模具固定来向材料样品施加旋转剪切力。应该领会的是，术语“流变仪”指的是用于测量粘弹性材料的工艺性能的任何流变仪器，这些流变仪器包括但不限于以上所列的装置。如以上所讨论的，流变仪可以构造有形成样品保持室的上部和下部的模具。在常规的流变仪中，每个模具为能够在围绕模具的同轴圆筒形壳体中旋转的圆形盘。由耐热的弹性材料制成的环形密封件坐置于位于模具壳体的轴向延伸面中的凹槽中并且与模具的轴向延伸面接触。这种密封件需要在测试期间保持样品保持室中的恒定压力。然而，密封件由于在壳体与模具之间的相对运动期间与模具接触而受到持续的磨损。另外，样品与密封件之间的接触还会增加对密封件的磨损。因此，这种密封件会被快速地磨损坏，从而需要对仪器进行频繁的重新校准以及替换密封件。例如，图1示出了示例性的常规流变仪10。上模具组件包括上壳体21和上模具11。包括上密封板15的上壳体21围绕上模具11。上密封件13坐置于位于上密封板15的轴向延伸面中的凹槽中并且在密封件的内环形面处与上模具11接触。下模具组件包括下壳体22且也在密封件的内环形表面处包括下模具12。包括下密封板16的壳体22围绕下模具12。下密封件14坐置于位于下密封板16的轴向延伸面中的凹槽中并且与下模具12接触。上模具11经由上模具11的外周周围的紧固件连接至扭矩传感器26。下模具12经由下模具12的外周周围的紧固件连接至驱动机构25。坐置于上密封板15中并围绕上模具11的上密封件13对上模具11的移动施予拖曳。当密封件的物理性能由于极限温度而改变并且由于与设置在室中的样品接触而严重磨损时，该拖曳量改变。拖曳的这种改变可以使扭矩传感器的扭矩测量失真从而导致错误的结果。已经存在避免这种密封结构的若干尝试。例如，根据一种方法，将位于模具与模具壳体之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量样品材料的性能的流变仪，包括：第一模具组件，所述第一模具组件包括第一模具和第一密封板；间隙，所述间隙位于所述第一模具与所述第一密封板之间；第二模具组件，所述第二模具组件包括第二模具和第二密封板，所述第一模具和所述第二模具形成样品保持室；以及背衬元件，所述背衬元件与所述第一密封板配合，其中，所述背衬元件的一部分与所述样品保持室连接，其中：所述第一模具组件和所述第二模具组件设置成容纳膜，所述膜定位在所述第一模具与所述第二模具之间以跨过位于所述第一模具与所述第一密封板之间的所述间隙，并且当所述膜保持在所述模具之间时，所述背衬元件与所述第一模具间隔开，且所述膜将所述背衬元件与所述样品保持室隔开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.14 US 13/828,2011.一种用于测量样品材料的性能的流变仪，包括：
第一模具组件，所述第一模具组件包括第一模具和第一密封板；
间隙，所述间隙位于所述第一模具与所述第一密封板之间；
第二模具组件，所述第二模具组件包括第二模具和第二密封板，所
述第一模具和所述第二模具形成样品保持室；以及
背衬元件，所述背衬元件与所述第一密封板配合，其中，所述背衬
元件的一部分与所述样品保持室连接，
其中：
所述第一模具组件和所述第二模具组件设置成容纳膜，所述膜定位
在所述第一模具与所述第二模具之间以跨过位于所述第一模具与所述
第一密封板之间的所述间隙，并且当所述膜保持在所述模具之间时，所
述背衬元件与所述第一模具间隔开，且所述膜将所述背衬元件与所述样
品保持室隔开。
2.根据权利要求1所述的流变仪，还包括保持器，所述保持器与所
述第一密封板配合以防止所述背衬元件相对于所述第一密封板移动。
3.根据权利要求2所述的流变仪，其中，所述背衬元件的至少一部
分定位在所述保持器与所述第一密封板之间。
4.根据权利要求2所述的流变仪，其中，所述保持器的一部分定位
在所述背衬元件与所述第一模具之间。
5.根据权利要求1所述的流变仪，还包括联接至所述第二模具的驱
动机构，所述驱动机构构造并设置成使所述第一模具或所述第二模具中
的一者相对于另一者旋转。
6.根据权利要求1所述的流变仪，还包括密封件，所述密封件定位
在所述第二模具与所述第二密封板之间。
7.根据权利要求1所述的流变仪，其中，所述背衬元件的至少一部
分包括聚四氟乙烯。
8.根据权利要求1所述的流变仪，其中，所述背衬元件的至少一部
分包括弹性体。
9.根据权利要求1所述的流变仪，其中，弹性体包括氟橡胶。
10.根据权利要求1所述的流变仪，其中，所述背衬元件包括低摩
擦系数材料。
11.根据权利要求10所述的流变仪，其中，所述背衬元件包括石墨。
12.根据权利要求10所述的流变仪，其中，所述背衬元件包括润滑
剂。
13.根据权利要求1所述的流变仪，其中，所述第一模具组件和所
述第二模具组件具有敞开位置和闭合位置。
14.根据权利要求1所述的流变仪，其中，所述第一模具和所述第
二模具中的至少一者能够相对...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修·S·麦克马斯特，亨利·帕夫洛夫斯基，迈克尔·R·斯托勒，
申请(专利权)人：阿尔法科技服务有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US