Прибор для определения удельной поверхности дисперсных материалов Советский патент 1983 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к техник дисперсионного анализа, а более кон.кретно к устройствам для определения удельной поверхности порошков методом фильтрации воздуха, через пробу, и может найти применение в различных отраслях промышленности, например строительных материалов, химической пищевой, металлургической и др.

Известен прибор для определения удельной поверхности порошкообразных материалов, который содержит жидкостный манометр, соединенный с источником разрежения и испытательной кюветой, снабженной.плунжером, внутри которого расположена пружина, связан ная со штоком, снабженнып регулируемым ограничителем хода 1 ,

Недостаткиданного прибора большая трудоемкость регулирования нагрузки уплотнения при изменении высоты пробы и необходимость регулирования нагрузки для каждого исследзгемого порошка. Кроме того, при большой сжимаемости пробы наблюдается несоответствие истинной и установленной предварительно нагрузок, а непосредственное ручное нагружение ограничивает диапазон испытуемых материалов, так как для некоторых материалов нагрузка и время ее приложения значительно больше, чем это можно осуществить вручную.

Наиболее близким к предлагаемому является прибор для определения удельной поверхности дисперсных материалов, содержащий жидкостный манометр, соединенный с испытательной кюветой, снабженной плунжером.

В этом приборе уплотнение пробы в кювете осуществляется нарезным штоком, взаимодействующим с зафиксированной по высоте относительно корпуса кюветы гайкой, снабженной маховиком, связанным с ней посредством предохранительной шариковой муфты, заранее настроенной на передачу определенного крутящего момента 2J .

Недостатками указанного поибооа ,являются невысокая точность измереНИИ и узость диапазона применимости.

Эти недостатки обусловлены невозможностью испытания материалов, требующих различных уплотнительных нагрузок, так как настройка предохранительной муфты на передачу различных крутящих моментов и тарировка ее с помощью динамометра чрезвычайно трудоемки и практически трудно осуществимы, а простое регулирование усилия нажатия пружин не дает желаемых результатов, изменением уплотнительной нагрузки в ходе эксперимента вследствие релаксационных явлений в образце, а также невозможностью из epeния удельной поверхности

порошков, отличающихся высокой упругостью.

Цель изобретения - повышение точности измерений, а также расширение диапазона применимости путем создания постоянной нормированной нагрузки на образец и поддержания ее в течение всего времени проведения эксперимента.

Поставленная цель достигается тем, что в прибор для определения удельной поверхности дисперсных материалов, содержащий жидкостный манометр, соединенный с испытательной кюветой, снабженной плунжером, введен соединенный с плунжером динамометр, установленный с возможностью перемещения и подпружиненный в направлении действия нагрузки, причем жесткость пружины по крайней мере на порядок меньше жесткости динамометра.

. На фиг.1 дана схема прибора; на фиг.2 - кювета для исследуемого материала, разрез.

Прибор состоит из жидкостного манометра 1 со- шкалой 2, соединенного шлангами 3 с резиновой грушей 4 и через кран 5 с кюветой 6, внутри которой расположен полый плунжер 7 с перфорированным дном, под которым находится испытуемый порошок 8.

Кювета 6 установлена на подъемном столе 9, расположенном на основании 10, на котором также укреплены полые .стойки 11, внутри которых находятся пружины 12, один конец которых штифтами 13 связан со стойками 11, а другой штифтами 14, проходящими сквозь пазы 15 стоек, - с траверсой

16динамометра, состоящего из плоской пружины 17 и индикатора 18 часового типа.

Траверса 16 установлена на.стойках 11 с возможностью перемещения вдоль них ла длину паза 15 и -пружино

17динамометра контактирует с плунжером 7 под воздействием пружин 12, ;жесткость которых по -крайней мере

на порядок меньше жесткости динамометра .

Прибор работает следующим образом.

Подготовленную по известной методике пробу исследуемого порошка 8 помещают в кювету 6 до соприкосновения плунжера 7 с пружиной 17 динамометра, который удерживается в крайнем нижнем положении пружинами 12.

При дальнейшем вращении маховичка 9 кювета 6 и динамометр перемещаются вверх, пружины 12 растягиваются и через динамометр передают на пробу-усилие сжатия, которое регистрируется индикатором 18.

По достижении заданной нагрузки пробу выдерживают некоторо время

до стабилизации ее высоты (нагрузка и время оговариваются в технических условиях на материал), при необходимости корректируя нагрузку.

Затем, оставив кювету под нагрузкой, при помощи груши 4 создают в системе разрежение, измеряют время опускания столба жидкости в манометре и по общепринятой методике опре деляют удельную поверхность испытуемого материала.

Для обеспечения компактного выполнения прибора стойки, связывающие динамометр с основанием прибора, выполнены полык)н, а пружины расположены внутри стоек;

Таким образом, в экспериментах проба материала всегда находится в строго одинаковых условиях.

Незначительные изменения нормированной нагрузки, возникающие в результате релаксационных явлений в образце, легко компенсируются эластичными пружинами 12, а жесткий динамометр с индикатором 18 позволяет четко фиксировать установленную нагрузку.

Соотношение жесткостей компенсационных пружин 12 и пружины 17 динамометра обусловливается требуемой точностью поддержания нормированной нагрузки в течение опыта.

В нашем конкретном случае прогиб пружины динамометра и возможное -изменение высоты пробы в течение эксперимента - величины одного поряда (max 1 мм).

Наличие компенсационных пружин, жесткость которых на порядок, (в 10 раз) ниже жесткости динамометра, в любом случае обеспечивает поддержание нормированной нагрузки с погрешностью не более 10%, что вполне достаточно для определения конечной величины с погрешностью не более 5%.

Дальнейшее уменьшение жесткости компенсационных пружин несколько повысит точность измерений, но приведет к увеличению габаритов устройства и трудоемкости испытаний.

Увеличение жесткости компенсацион0ных пружин ведет к резкому снижению точности измерений удельной поверхности материала.

При использовании предлагаемого прибора разброс результатов по срав5нению с базовым объектом, принятым за прототип, уменьшается с 30-47 до 2-9%, т.е. .в 5-10 раз. Такое повышение точности измерений делает возможным определение удельной поверхности широкого класса отличающих0ся упругостью порошков, невозможное на базовом приборе вследствие его высокой погрешности.

Таким образом, предлагаемый при5бор для определения удельной поверхности дисперсных материалов по сравнению с базовым объектом обеспечивает выдержку образца под нормированной нагрузкой и поддержание ее в

0 течение всего времени эксперимента, что является необходимым и достаточным условием обеспечения точности измерений и воспроизводимости результатов, а также дает возможность

5 исследовать на этом приборе такие материалы, для которых ранее метод воздухопроницаемости был неприменим из-за большого разброса результатов измерений.

0

ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий жидкостный манометр, соединенный с испытательной кюветой, снабженной плунжером, о т;.ич ающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения диапазона применимости, в него введен соединенный с плунжером динамо1У1етр, установленный с возможностью перемещения и подпружиненный в направлении действия нагрузки, причем жесткость пружины по крайней мере на порядок меньше жесткости динамометра. (Л X 00