СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ КОРРОЗИИ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ В КОНСТРУКЦИЯХ С АВТОБАЛАНСИРОВОЧНЫМ УСТРОЙСТВОМ Российский патент 2004 года по МПК G01N17/00 

Изобретение относится к способам измерения скорости коррозии углеродистой стали, а именно к способам измерения скорости коррозии стали 10 с использованием автобалансировочных устройств.

Известен способ определения скорости коррозии углеродистой стали, включающий размещение образца в коррозионной среде, измерение потенциала коррозии, изменение содержания деполяризатора в среде, наложение на образец постоянного потенциала, равного потенциалу коррозии, выдержку образца до установившегося значения тока и определение величины этого тока, по которой судят о величине коррозии (RU 2094773 С1, 27.10.1997).

В уровне техники не обнаружено решений, относящихся к способу определения скорости коррозии углеродистой стали именно в конструкции бытовой стиральной машины с вертикальной осью вращения и центробежным отжимом.

Задачей данного изобретения является разработка указанного способа, сущность которого заключается в том, что изготавливают два одинаковых по габаритным размерам автобалансировочных устройства: первое представляет собой автобалансировочное устройство с вертикальной осью вращения и перемещением корректирующей массы - жидкости внутри корпуса-кольца, где дополнительно устанавливают кольцевой желоб для свободного перемещения испытуемых образцов в виде шариков, изготовленных из углеродистой стали 10, занимающих 1/6 часть внутренней полости балансировочного кольца, а 5/12 частей полости кольца заполняют испытуемым щелочным раствором; второе представляет собой автобалансировочное устройство с вертикальной осью вращения и перемещением корректирующей массы-жидкости внутри корпуса-кольца и имеет внутренние радиальные перегородки, не ограничивающие свободное перемещение жидкости, а 7/12 частей полости кольца заполняют испытуемым щелочным раствором.

Первое автобалансировочное устройство закрепляют в верхней части вращающегося барабана бытовой стиральной машины с центробежным отжимом и вертикальной осью вращения и при включении стиральной машины, в режиме центрифугирования без белья, во время разгона барабана измеряют уровень шума в дБ с использованием микрофона и устройства магнитной записи и регистрации уровня шума (магнитофона). Второе автобалансировочное устройство также закрепляют в верхней части вращающегося барабана бытовой стиральной машины и при включении стиральной машины, в режиме центрифугирования без белья, во время разгона барабана также измеряют уровень шума в дБ. По разнице средних величин для пяти запусков стиральной машины без белья, соответственно с первым и вторым балансировочными кольцами определяют диапазон измерения уровня шума, создаваемого рабочим телом внутри автобалансировочного устройства: от уровня шума, производимого стиральной машиной в начальной фазе процесса коррозии стали 10, до уровня шума, производимого машиной в конечной фазе процесса коррозии металла.

В любой интересующий наблюдателя момент времени скорость коррозии металлических шариков определяют измерением скорости изменения уровня шума, производимого рабочим телом внутри автобалансировочного устройства, установленного на барабане стиральной машины во время его разгона в режиме центрифугирования, и рассчитывают по формуле:
ρ = ΔL•P/SΔt[г/(м²•час)], (1)
где ΔL= (L_i-L_i+1)/(L₁-L₂) - изменение уровня шума в %, измеренного в промежутки времени t_i и t_i+1, измерения проводятся с интервалом не менее одного часа и являются независимыми, т.е. для каждого измерения производят свой запуск стиральной машины без белья; L_i - уровень шума, измеренный в промежуток времени t_i; L_i+1 - уровень шума, измеренный в промежуток времени t_i+1; L₁ - начальный уровень шума - средняя величина измеренных уровней шума для пяти запусков стиральной машины без белья с первым автобалансировочным устройством с металлическими шариками; L₂ - уровень шума - средняя величина измеренных уровней шума для пяти запусков стиральной машины без белья со вторым автобалансировочным устройством без металлических шариков; Δt=t_i-t_i+1 - промежуток времени между измерениями; Р - общий вес металлических шариков, г; S - общая площадь поверхности металлических шариков, м².

Данный способ может быть реализован в конструкции бытовой стиральной машины, представленной на фиг.1; на фиг.2 - автобалансировочное устройство с испытуемыми образцами в виде шариков, вид сверху; на фиг.3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг.4 - автобалансировочное устройство с радиальными перегородками, вид сверху; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.4.

В корпусе 1 на опорах - растяжках 2 размещена внутренняя подвижная часть 3 с вертикальным барабаном 4 и автобалансировочным устройством 5 с вертикальной осью вращения и перемещением корректирующей массы - жидкости 11 внутри корпуса - кольца 6 с крышкой 10; автобалансировочное устройство выполняют двух видов: в первом установлен кольцевой желоб 8 для свободного перемещения испытуемых образцов - шариков 9, изготовленных из углеродистой стали 10 и занимающих 1/6 часть внутренней полости балансировочного кольца 6, причем 5/12 частей полости кольца заполняют щелочным раствором, а второе устройство имеет внутренние радиальные перегородки 7, не ограничивающие свободное перемещение жидкости, а полость кольца заполнена щелочным раствором на 7/12 ее частей.

Скорость изменения уровня шума, производимого рабочим телом автобалансировочного устройства 5 от начального значения, отнесенного ко всему предполагаемому диапазону изменения уровня шума, считается обратно пропорциональной скорости изменения общего веса и общей площади поверхности металлических шариков 9, отнесенных к их первоначальному общему весу и общей площади поверхности. С увеличением скорости коррозии металлических шариков увеличивается скорость уменьшения общего веса и площади их поверхности, тем самым уменьшается скорость изменения шума, производимого рабочим телом автобалансировочного устройства с течением времени.

Способ учитывает то, что процесс коррозии стали 10 протекает во времени и влияет на динамические характеристики подвижной части 3, содержащей автобалансировочное устройство 5. В начальной фазе этого процесса внутри балансировочного кольца 6 перемещается рабочее тело - шарики, изготовленные из углеродистой стали. С течением времени, в последней фазе процесса коррозии металла, внутри балансировочного кольца перемещается рабочее тело - жидкость, в составе которой присутствует Fе(ОН)₃, как вторичный продукт коррозии.

Корродируя, железо переходит в раствор в виде гидратированных ионов двухвалентного железа (анодный процесс):

В растворе коррозия протекает с кислородной деполяризацией (катодный процесс):

Гидратированные ионы железа и гидроксид-ионы образуют первичный продукт коррозии - гидроксид железа (II):

который, взаимодействуя с растворенным в электролите кислородом, образует труднорастворимый гидроксид железа (III) бурого цвета (вторичный продукт коррозии):

Эти продукты коррозии могут претерпевать дальнейшее превращение с образованием сложных гидратированных оксидов железа xFeO•yFe₂O₃•zH₂O.

Динамика движения жидкости внутри балансировочного кольца отличается от динамики движения твердых тел - шариков. Передача импульса движения от корпуса балансировочного кольца шарикам происходит за счет трения качения. Касание шарика о желоб 8 происходит в двух точках: снизу и сбоку. При разгоне и торможении барабана 4 с автобалансировочным устройством трение большей поверхности шариков о стенки корпуса кольца обуславливает высокий уровень шума - L₁ [дБ].

В случае, если рабочее тело - жидкость, вся поверхность желоба является передаточным звеном между корпусом балансировочного кольца и рабочим телом. Уровень шума, вызываемого трением жидкости о корпус балансировочного кольца, значительно снижается, до L₂ [дБ].

В способе определения скорости коррозии углеродистой стали используют автобалансировочное устройство с перемещением корректирующей массы бытовых стиральных машин с вертикальной осью вращения. Сначала изготавливают два одинаковых по габаритным размерам автобалансировочных устройства. В первое устройство дополнительно устанавливают кольцевой желоб для свободного перемещения испытуемых образцов в виде шариков из стали 10, занимающих 1/6 часть внутренней полости балансировочного кольца; 5/12 частей полости кольца заполняют испытуемым щелочным раствором. Второе устройство имеет внутренние радиальные перегородки, не ограничивающие свободное перемещение жидкости, а испытуемым щелочным раствором заполняют 7/12 частей полости кольца. Затем автобалансировочные устройства закрепляют в верхней части вращающегося барабана стиральной машины и при включении стиральной машины, в режиме центрифугирования без белья, во время разгона барабана измеряют уровень шума. По разнице средних величин для пяти запусков машины без белья определяют диапазон изменения уровня шума, создаваемого рабочим телом внутри автобалансировочного устройства, от уровня шума в начальной фазе процесса коррозии стали 10 до уровня шума в конечной фазе процесса коррозии металла. Скорость коррозии металлических шариков определяют измерением скорости изменения уровня шума, производимого рабочим телом внутри автобалансировочного устройства во время разгона барабана в режиме центрифугирования. 5 ил.

Способ определения скорости коррозии углеродистой стали в конструкции бытовой стиральной машины с вертикальной осью вращения и центробежным отжимом, заключающийся в том, что сначала изготавливают два одинаковых по габаритным размерам автобалансировочных устройства с вертикальной осью вращения и перемещением корректирующей массы-жидкости внутри корпуса-кольца, причем в первое устройство дополнительно устанавливают кольцевой желоб для свободного перемещения испытуемых образцов в виде шариков, изготовленных из стали 10, занимающих 1/6 часть внутренней полости балансировочного кольца, и 5/12 частей полости кольца заполняют испытуемым щелочным раствором, а второе устройство имеет внутренние радиальные перегородки, не ограничивающие свободное перемещение жидкости, а испытуемым щелочным раствором заполняют 7/12 частей полости кольца, затем первое автобалансировочное устройство закрепляют в верхней части вращающегося барабана стиральной машины и при включении стиральной машины, в режиме центрифугирования без белья, во время разгона барабана измеряют уровень шума в дБ с использованием микрофона и устройства магнитной записи и регистрации уровня шума, второе автобалансировочное устройство также закрепляют в верхней части вращающегося барабана стиральной машины и при включении стиральной машины, в режиме центрифугирования без белья, во время разгона барабана также измеряют уровень шума в дБ, причем по разнице средних величин для пяти запусков стиральной машины без белья, соответственно, с первым и вторым балансировочными кольцами определяют диапазон изменения уровня шума, создаваемого рабочим телом внутри автобалансировочного устройства, от уровня шума, производимого стиральной машиной в начальной фазе процесса коррозии стали 10, до уровня шума, производимого машиной в конечной фазе процесса коррозии металла, и в любой интересующий наблюдателя момент времени скорость коррозии металлических шариков определяют измерением скорости изменения уровня шума, производимого рабочим телом внутри автобалансировочного устройства, установленного на барабане стиральной машины во время его разгона в режиме центрифугирования, и рассчитывают по формуле

ρ=ΔL·P/SΔt [г/(м²·ч)],

где ΔL=(L_i-L_i+1)/(L₁-L₂) - изменение уровня шума в %, измеренного в промежутки времени t_i и t_i+1, измерения проводятся с интервалом не менее одного часа и являются независимыми, т.е. для каждого измерения производят свой запуск стиральной машины без белья;

L_i - уровень шума, измеренный в промежуток времени t_i;

L_i+1 - уровень шума, измеренный в промежуток времени t_i+1;

L₁ - начальный уровень шума - средняя величина измеренных уровней шума для пяти запусков стиральной машины без белья с первым автобалансировочным устройством с металлическими шариками;

L₂ - уровень шума - средняя величина измеренных уровней шума для пяти запусков стиральной машины без белья со вторым автобалансировочным устройством без металлических шариков;

Δt=t_i-t_i+1 - промежуток времени между измерениями;

Р - общий вес металлических шариков, г;

S - общая площадь поверхности металлических шариков, м².