СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕКУЧЕСТИ ПОРОШКООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2013 года по МПК G01N11/00 

Изобретение относится к области определения одной из основных физико-механических характеристик порошкообразных материалов -текучести, то есть способности порошка протекать через данное сечение в единицу времени под воздействием движущей силы, нормирование которой предусматривается техническими условиями, и может быть применено в различных отраслях, занимающихся производством и использованием в технологических процессах порошкообразных материалов. Известен способ определения их текучести с применением воронки диаметром основания 150 мм, высотой 250 мм и диаметром выхода 25 мм, снабженного пробкой, обеспечивающей быстрое открывание отверстие. В воронку засыпается 0,5 кг порошка, выдерживается 5 сек, затем открывается отверстие и включается секундомер для фиксации времени высыпания. Определение производится пять раз и принимается среднее значение времени истечения, см. табл.1 (№№1, 2 ТУ 6-18-155-79, ТУ 6-18-139-7), либо количество порошка в единицу времени (№№3, 4 ТУ 6-18-42-86, ТУ 6-46-016-92).

Таблица 1 № п/п Индекс огнетушащего порошка Технические условия Требование по текучести (Т) 1 ПФ ТУ 6-18-155-79 не более 50 с 2 ПСБ-3 ТУ 6-18-139-78 не более 50 с 3 ПГС-М ТУ 6-18-42-86 не менее 10 г/с 4 ПГС-3 ТУ 6-46-016-92 не менее 10 г/с 5 Пирант - А ТУ 301-11-10-90 не менее 0,28 кг/с 6 ПГХК "Завеса" ТУ 84-07509103.452-96 не менее 0,28 кг/с

Текучесть порошков №№5, 6 (ТУ 301-11-10-90/ГУ 84-07509103.452-96) определялась в соответствии с нормами пожарной безопасности (НПБ-170-98) путем измерения массового расхода порошка при истечении его из испытательного прибора под давлением рабочею газа. В прибор загружайся испытуемый порошок. Затем закачивается азот или воздух до давления 16±0,5 атм. и прибор подвергается воздействию вибрации, после чего производится выпуск порошка в течение 6 сек. и перекрывается клапан. Текучесть порошка Т(кг/с)определяется по разности масс испытательного прибора в начале и конце: делением на время выпуска -6 с.

Способ определения текучести с помощью воронки (п.1-4) имеет недостатки: трудность обеспечения одновременности открытия выходного отверстия и включения секундомера, а также возможность образования свода и зависания порошка, что приведет к увеличенному разбросу параметров по времени, а значит и расходу порошка.

Способ определения текучести порошка при истечении из испытательного прибора (п.5, 6) достаточно сложен в аппаратном оформлении. Требуется дополнительно вибростенд, баллон с воздухом (азотом), линия закачки и большой расход порошка для испытания.

Известен способ определения текучести по патенту РФ №2390756 МПК C01N 11/00 от 24.02.09 г., заключающийся в заполнении испытуемым порошкообразным материалом цилиндра, установленного на тарели, медленного его поднятия и фиксации диаметра рассыпавшегося по кругу порошка. Недостаток способа: ручное поднятие не исключает подъема цилиндра с отклонением от вертикальной оси, скорость подъема не регламентируется. Это может влиять на результаты замера. Патент №2390756 МПК C01N 11/00 от 24.02.09 г. принят в качестве прототипа.

Результаты определения текучести порошка хлористого калия с удельной поверхность ~3000 см²/г и крупного порошка с удельной поверхностью ~ 125 см²/г в зависимости от скорости подъема цилиндра приведены в таблице 2.

Таблица 2 Время подъема цилиндра, с Текучесть (диаметр рассыпаемости порошка), мм Удельная поверхность 3000 см²/г, размер частиц 10 мкм Удельная поверхность 125 см^2/г, размер частиц 240 мкм 0,5 160 180 1 180 180 2 130 150 3 140 130 4 135 150 5 120 120 6 140 120

Из приведенных данных следует, что для исключения влияния стенок цилиндра на истечение порошка влияет скорость его подъема, которая должна составлять величину $$\frac{Н}{\tau }$$ (10 см/с), где Н - высота цилиндра, равная 10 см, τ - оптимальное время подъема, равная 1 сек., что соответствует максимальной текучести (диаметру рассыпавшегося порошка).

Технической задачей изобретения является механизация определения текучести порошкообразных материалов, с целью исключения ручного подъема цилиндра и установления регламентированной скорости его подъема.

Технический результат заключается в том, что для определения текучести порошкообразных материалов включающей заполнение полого цилиндра порошкообразным материалом и высыпание порошка на поддон с отбортовкой и нанесенными на него отметками в виде кругов диаметром от 100 мм до 200 мм от центра, через каждые 10 мм и определение текучести по среднему диаметру края рассыпавшегося по кругу порошкообразного материала устанавливают полый цилиндр так, чтобы внешний его диаметр был внутри наименьшего круга поддона, поднимают груз в верхнее положение и фиксируют фиксатором, заполняют полый цилиндр с помощью воронки, объем которой равен объему полого цилиндра, опускают и фиксируют груз в нижнем положении,, закрывают кожух заслонкой, выдергивают фиксатор и груз поднимает полый цилиндр вверх, а порошок рассыпается по поверхности поддона, где размещены семь концентрических окружностей, указанных на фиг.

Выведена формула Т_р=1,94 Т_в+136,56, где

Т_р - текучесть (по рассыпаемости), мм

Т_в - текучесть (по истечению через воронку), г/сек.

Приведенная формула позволяет определить ожидаемую текучесть порошкообразных материалов, получаемых методом истечения через воронку, произведя замер текучести (рассыпаемости) предложенным способом.

Таким образом текучесть (по истечению через воронку) можно определить по формуле: $${Т}_{в}=\frac{{Т}_{р}-136,56}{1,94},г/сек.$$ .

Сущность метода представлена в виде примера:

Пример: определение текучести порошкообразного материала. Для исключения пыления порошкообразного материала при испытании и для загрузки его цилиндр заключен в кожух, имеющий проем, закрываемый заслонкой.

Устанавливают полый цилиндр на поддон с отбортовкой и нанесенными на него отметками в виде кругов диаметром от 100 мм до 200 мм, таким образом чтобы внешний его диаметр был внутри наименьшего круга поддона. Поднимают груз в верхнее положение и фиксируют его в этом положении фиксатором. Заполняют загрузочную воронку испытуемым порошкообразным материалом и через проем в кожухе устанавливают на полый цилиндр, затем после опорожнения воронку снимают. Опускают и фиксируют груз в нижнем положении, закрывают кожух заслонкой, выдергивают фиксатор, груз поднимает полый цилиндр вверх и порошкообразный материал рассыпается по поверхности поддона с отбортовкой. Текучесть определяют по среднему диаметру края, рассыпавшегося по кругу порошкообразного материала.

Для каждого образца проводят три параллельных определения, из которых выводят средний результат (мм).

Истечение через воронку и текучесть определенная по среднему диаметру рассыпавшегося порошка при истечении его из цилиндра приведены в таблице 3.

Таблица 3 Наименование показателя Марки порошкового состава Coldic (Германия) Megavit (Италия) Powder (Англия) Bekcon (Россия) "Завеса" (Россия) Текучесть по истечению через воронку (диаметр выхода - 10 мм) г/с 31 1,5 5,7 0,6 37 Текучесть, определенная по среднему диаметру рассыпавшегося порошка при истечении его из цилиндра, мм >200 130 190 110 >200

Из таблицы 3 следует, что огнетушащий порошок Coldic (Германия) и "Завеса", (Россия) имеют наилучшие результаты по текучести по истечении через воронку и из цилиндра.

По данным таблицы 3 выведена формула Т_р=1,94 Т_в+136,56

Т_р - текучесть (по рассыпаемости), мм

Т_в - текучесть (по истечению через воронку), г/сек.

Изобретение относится к области определения физико-механических свойств порошкообразных материалов - текучести, то есть способности порошка протекать через данное сечение в единицу времени под воздействием движущей силы. Способ определения текучести порошкообразных материалов заключается в том, что устанавливают полый цилиндр так, чтобы внешний его диаметр был внутри наименьшего круга поддона, поднимают груз в верхнее положение и фиксируют фиксатором, заполняют полый цилиндр с помощью воронки, объем которой равен объему полого цилиндра, опускают и фиксируют груз в нижнем положении, закрывают кожух заслонкой, выдергивают фиксатор и груз поднимает полый цилиндр вверх, а порошок рассыпается по поверхности поддона. Техническим результатом изобретения является механизация определения текучести порошкообразных материалов с целью исключения ручного подъема цилиндра и установления регламентированной скорости его подъема. 1 ил., 3 табл.

Способ определения текучести порошкообразных материалов, включающий заполнение полого цилиндра порошкообразным материалом и высыпание порошка на поддон с отбортовкой и нанесенными на него отметками в виде кругов диаметром от 100 мм до 200 мм от центра, через каждые 10 мм и определение текучести по среднему диаметру края рассыпавшегося по кругу порошкообразного материала, отличающийся тем, что устанавливают полый цилиндр так, чтобы внешний его диаметр был внутри наименьшего круга поддона, поднимают груз в верхнее положение и фиксируют фиксатором, заполняют полый цилиндр с помощью воронки, объем которой равен объему полого цилиндра, опускают и фиксируют груз в нижнем положении, закрывают кожух заслонкой, выдергивают фиксатор и груз поднимает полый цилиндр вверх, а порошок рассыпается по поверхности поддона.