СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ ПРОЧНОСТИ ЖИДКОСТИ Российский патент 1997 года по МПК G01N11/00 

Изобретение относится к технике определения физических свойств материалов и может быть использовано, в частности, для определения объемной прочности веществ в вязкотекучем состоянии.

Известны способ измерения объемной прочности жидкости и реализующее его устройство /1/. Способ заключается в том, что исследуемая жидкость расстягивается путем увеличения объема, а об объемной прочности судят по измеренному значению растягивающей силы в момент разрыва жидкости. При этом растяжение осуществляют через промежуточную жидкость, химически нейтральную по отношению к исследуемой жидкости, преимущественно через ртуть, путем приложения увеличивающейся с постоянной скоростью силы. Дополнительно осуществляют растяжение газа в идентичных условиях, а растягивающую силу в момент разрыва определяют по точке пересечения измеренных зависимостей жидкости. Буферную жидкость предварительно вакуумируют. Реализующее способ устройство для измерения объемной прочности жидкости содержит герметичную камеру переменного объема с запирающим элементом для исследуемой жидкости. Устройство содержит сосуд, соединенный одним концом с герметичной камерой переменного объема, а нагружающее устройство соединено с камерой через буферную жидкость и снабжено узлом обеспечения увеличения растягивающей силы с постоянной скоростью и узлом фиксации измерения объема исследуемой жидкости и растягивающей силы. Герметичная камера образуется поверхностью ртути, заливаемой в U-образную трубку, и незаполненным объемом U-образной трубки с краном. Нагружающее устройство выполнено в виде вакуумного насоса, а узел обеспечения растягивающей силы с постоянной скоростью выполнен в виде дроссельного крана с вариометром. Узел фиксации изменения объема исследуемой жидкости и растягивающей силы применен в виде электрических датчиков перемещения, выходы которых соединены с двухкоординатным самопишущим прибором.

Известный способ имеет следующие недостатки. Прежде всего, он не обеспечивает требуемой точности измерения, поскольку в отдельных замерах может оказаться, что измеренной величиной окажется не объемная прочность, а сила сцепления исследуемой жидкости с поверхностью трубки или крана. Кроме того, известным способом трудно измерить объемную прочность жидкости в вязкотекучем состоянии /2/.

На чертеже представлена структурная схема технических средств, реализующих предлагаемый способ.

В состав структурной схемы входят исследуемая жидкость 1; несмачиваемая исследуемой жидкостью трубка 2; бачок 3, в который заливается исследуемая жидкость 1; U-образная трубка 4, соединенная с емкостью 3 и имеющая опущенное вниз колено; подшипники 5, в которых вращается ось червячной передачи 6; кронштейн червячной передачи 7; маховик 8 привода червячной передачи.

Способ реализуется следующим образом.

Вращением маховика 8 опускают вниз бачок 3. Заливают в него исследуемую жидкость 1 с таким расчетом, чтобы ее уровень не достиг высоты, при которой исследуемая жидкость 1 могла бы перетекать из U-образной трубки 4 в опущенное вниз колено U-образной трубки.

Затем вращением маховика 8 медленно поднимают вверх бачок 3 таким образом, что исследуемая жидкость 1 достигает уровня, при превышении которого происходит перетекание исследуемой жидкости 1 из U-образной трубки 4 в опущенное вниз колено U-образной трубки. Поскольку внутренняя поверхность трубки 2, характеризующей переход от U-образной трубки 4 к опущенному вниз колену U-образной трубки, и внутренняя поверхность этого колеса на смачиваются исследуемой жидкостью 1, на поверхности перетекающей жидкости образуется мениск, исключающий стекание жидкости по внутренней поверхности опущенного вниз колена U-образной трубки.

При дальнейшем вращении маховика 8 и подъеме бачка 3, а следовательно, дальнейшей подаче исследуемой жидкости 1 в опущенное вниз колено U-образной трубки, происходит формирование зависающего столба исследуемой жидкости 1 в опущенном вниз колене U-образной трубки. Вес жидкости в этом столбе создает растягивающее усилие внутри объема исследуемой жидкости 1 в столбе.

Замедленным вращением маховика 8 постепенно увеличивают высоту столба Н исследуемой жидкости 1 в столбе, постоянно фиксируя текущее значение высоты. В какой-то момент времени произойдет разрыв жидкости в столбе, сопровождающийся сливом жидкости в опущенном вниз колене U-образной трубки.

Последнее зафиксированное значение высоты столба Н в опущенном вниз колене U-образной трубки характеризует объемную прочность исследуемой жидкости 1, значение которой рассчитывается по формуле
Q=d•Н,
где Q объемная прочность жидкости;
Н измеренное значение высоты столба перед разрывом исследуемой жидкости 1;
d удельный вес исследуемой жидкости 1.

Влияние мениска исследуемой жидкости 1 в опущенном вниз колене U-образной трубки, а также эффектов в верхней части этого колена на результаты измерения учитываются при градуировке измерителя, реализующего способ.

В устройствах, реализующих способ, до возможного минимума уменьшается сила сцепления жидкости внутренней стенкой опущенного вниз колена U-образной трубки, которая не может внести существенной погрешности в результат измерений.

Использование: для определения объемной прочности жидкости. Сущность изобретения: исследуемую высоковязкую жидкость постепенно с контролируемой скоростью подают в одно из колен U-образной трубки, выполненной из несмачиваемого исследуемой жидкостью материала. Величину объемной прочности определяют по произведению удельного веса жидкости на ее высоту в другом, опущенном вниз колене U-образной трубки непосредственно перед ее отрывом. Влияние мениска исследуемой жидкости и эффектов в верхней части опущенного вниз колеса U-образной трубки учитывается при градуировке. 1 ил.

Способ определения объемной прочности жидкости, включающий помещение исследуемой высоковязкой жидкости в U-образную трубку, воздействие на нее растягивающей силой и вычисление объемной прочностии жидкости, отличающийся тем, что исследуемую жидкость постепенно с контролируемой скоростью подают в одно из колен U-образной трубки, выполненной из не смачиваемого исследуемой жидкостью материала, а величину объемной прочности определяют по произведению удельного веса жидкости на ее высоту в другом, опущенном вниз колене U-образной трубки, непосредственно перед ее отрывом, при этом влияние мениска исследуемой жидкости и эффектов в верхней части опущенного вниз колеса U-образной трубки учитывается при градуировке.