Электропроводный состав Советский патент 1977 года по МПК H01B17/64 H01B5/16 

1

Изобретение относится к дисперсным электропроводным составам, используемым при определении характеристик процессов тепломассопереноса, преимущественно характеристик фильтрационных потоков в основаниях гидротехнических сооружений.

Дисперсные электропроводные составы используются для изготовления сложных ио конфигурации моделей пространственной (трехмерной) области фильтрации при решении методом ЭГДА различных вопросов проектирования подземного контура сооружений Ij. Сущность этого метода, основанного на математической и физической аналогии между электрическим током и фильтрующейся жидкостью, заключается в том, что линии равных напоров, линии тока и фильтрационный расход находят экспериментальным путем на модели области фильтрации, изготовленной из электропроводного материала, к которому предъявляется целый ряд требований. Прежде всего, материал должен быть однородным и обладать электронной проводимостью, поскольку лишь при этом удается избежать скачка потенциала на шинах и наличия диффузии, а сохранить заданное распределение электропроводности в объеме модели. Кроме того, в материале должны содержаться компопенты, за счет которых можно регулировать в широких пределах (примерно на два-три порядка) величину удельного объемного электрического сопротивления, причем это сопротивление не долл но сильно зависеть от степени уплотнения материала и оставаться неизменным во времени. Материал также должен обладать небольшой связанностью, сохранять придаваемую ему форму и легко обрабатываться обычными инструментами. Контакт между материалом и металлическими шинами

должен быть вполне надежным.

Известны электропроводные составы 2 с дисперсным наполнителем со следующим соотношением компонентов, вес. %:

Кварцевый песок40-80

Графитовый порошок5-40

Вода15-20

Основными недостатками этих составов являются сильное изменение электропроводности в зависимости от степени уплотнения, влажности и времени, а также сложность изготовления модели из такого состава и необходимость постоянного и строгого дозирования увлажнения состава, которое трудно обеспечить в разных зонах модели. Кроме того, значительная часть электропроводности состава обусловлена ионной проводимостью воды, что заставляет проводить исследования на переменном токе, вследствие чего возникает падение потенциала на контакте с шинами.

Целью изобретения является обеспечение стабильности физико-механических характеристик электропроводного состава. Это достигается тем, что предлагаемый состав дополнительно содерл ит нитроцеллюлозный клей и ацетон, а в качестве токопроводящего компонента - сажевую бумагу при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Кварцевый песок54-80

Сажевая бумага5-8

Нитроцеллюлозный клей 2-4 Ацетон13-34

В качестве инертного наполнителя используют среднезернистый кварцевый песок с частицами крупностью 0,25-0,5 мм, а токопроводящим компонентом является обычная сажевая бумага, предварительно размолотая в высокооборотной лопастной мельнице до состояния, при котором бумага представляет собой волокнистую массу, очень похожую на тонкую шерсть. Тип бумаги, определяемый ее электрическим сопротивлением, выбирают в зависимости от удельной электропроводности данного фрагмента модели. Для создания моделей фильтрации в реальных грунтах требуется сажевая бумага с электрическим сопротивлением 300-5000 Ом, что обеспечивает получение состава с удельным объемным сопротивлением 100-100000 Ом-см.

Состав готовят путем перемешивания в мешалке песка и измельченной в мельнице сажевой бумаги при одновременном добавлении в смесь нитроцеллюлозного клея и ацетона. В результате этого получается однородная масса, из которой формуют фрагмент модели с соответствующей проводимостью. После этого выжидают время, необходимое для полного испарения пластификатора, и выполняют следующий фрагмент и т. д.

Примеры рецептур электропроводного состава, вес. %: Пример 1.

Кварцевый песок54

Сажевая бумага8

Нитроцеллюлозный клей4

Ацетон34

Пример 2.

Кварцевый песок80

Сажевая бумага5

Нитроцеллюлозный клей2

Ацетон13

Оптимальный электропроводный состав имеет следующее соотношение компонентов, вес. %:

Кварцевый песок70

Сажевая бумага6

Нитроцеллюлозный клей2

Ацетон22

Использование предлагаемого состава позволяет избежать наличия диффузии и скачка потенциала на шинах, а также сохранить заданное распределение электропроводности в объеме модели. Величину удельного объемного соиротивления можно регулировать в широких пределах (примерно на два-три порядка).

Формула и 3 о б р е т е н И я

Электропроводный состав для моделирования по методу ЭГДА процессов тепломассопереноса, включающий в себя кварцевый песок и токопроводящий компонент, отличающийся тем, что, с целью обеспечения стабильности физико-механических характеристик, он дополнительно содержит нитроцеллюлозный клей и ацетон, а в качестве токопроводящего компонента - измельченную сажевую бумагу при следующем соотношении комионентов, вес. %

Кварцевый песок54-80

Сажевая бумага5-8

Нитроцеллюлозный клей 2-4 Ацетон13-34

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Дружинин Н. И. Метод ЭГДА и его применение при исследовании фильтрации. Госэнергоиздат, 1956, с. 77.

2.Вятских Н. М. Некоторые элементы развития метода ЭГДА. Известия ВНИИГ, т. 19,

1936, с. 304-310.