Устройство для измерения вязкости, плотности и электропроводности расплавов Советский патент 1980 года по МПК G01N9/00 G01N11/00 G01N27/00 

Изобретение относится к области измерения физических свойств распла вов, в частности определения вязкос плотности и электропроводности при высоких температурах. Известно устройство для измерени вязкости, содержащее шар, подвешенный на нити, механизм для вертикального перемещения и механические весы. Взвешивание шара, погруженног в жидкость, производят в процессе подъема сосуда. По величине веса ша ра определяют вязкость 1. Однако из-за применения шарика, подвешенного на нити, и механически весов этот измеритель обладает мало точностью, ограниченным пределом измерения вязкости по максимуму и дискретностью процесса измерения. О сутствует возможность проведения автоматической записи показаний. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство для измерения электропроводности и вязкости расплавов при высоких температурах содержащее печь, расположенные в ее полости неподвижный электрод и тигель, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемете,ния в вертикальной плоскости, и измерительную схему 2. Однако это устройство не позволяет измерять плотность расплава и требует каждый раз производить балансировку измерительного мост.а, это затрудняет непрерывность измерений и автоматизацию устройства. Целью изобретения является циклическое измерени-е плотности и электропроводности расплавов при вы соких температурах. Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве привод снабжен штоком, один конец которого жестко связан с тиглем, а другой сопряжен с кулачковым механизмом, обеспечивающим движение тигля с постоянной скоростью. : Во время равномерного вертикального перемещения тигля измеряется вязкость, при остановках - плотность и электросопротивление. На чертеже показано предлагаемое устройство. Устройство содержит печь 1, тигель 2 с исследуемой жидкостью, термопару 3,.механоэлектрический преобразователь 4 и мост переменного тока 5. Показания с термопары поступают на двухкоординатные потенциометры 6 и 7. На потенциометре б осуществляется запис функциональной зависимости вязкости и плотности от темпепатуры, а на потенциометре 7 - электропроводности от температуры. Силоиз.мерителем служит механоэлектрический преобразователь 4.

Звуковой генератор 8 питает мост переменного тока 5 и схему синхронного выпоямления 9, с выхода которой на потенциометр 7 подается постоянный сигнал, пропорциональный измеряемому сопротивлению. Электропроводность измеряется методом неуравновешенного моста переменного тока звуковой частоты. СигнсШ пазбалансировки моста, зависящий от измеряемого соппотивления, поступает на выпрямитель 9 и выпрямляется.

Шпиндель 10 изолирован керамической муФтой 11 от преобразователя и служит центральным электродом. Вторым электродом является сам тигел

Устройство работает следующим образом.

Двигатель 12 с эксцентриком 13 специальной формы сообщает равномерное возвратно-поступательное движение тиглю 2. Сила вязкого трения, возникающая при движении жидкости относительно шпинделя-электрода 10 и приложенная к нему, фиксируется механоэлектрическим преобразователем 4.

Форма эксцентрика позволяет осуществлять остановки тигля на определенное время в верхнем и в нижнем положениях. В эти моменты производятся измерения силы гидростатического выталкивания и электросопротивления при двух последовательных фиксированных по глубине погружениях шпинделя-электрода .

Устройство отградуировано по жидкостям с известной вязкостью (глицерин, касторовое масло, жидкость Туле). Значение плотности вычисляется по измеренной силе гидростатического вытгшкивания. Для нахождения удельного электросопротивления потенциометр 7 градуируют в единицах сопротивления и заранее определяют константу ячейки тигля для различных глубин погружений центрального электрода. Подсчет удельного электросопротивления ведется по разности

измеренных сопротивлений с yчercУtл константы ячейки при двух последовательных погружениях шпинделя-электрода, что исключает влияние подводящих проводов на погрешность вследствие изменения электропроводности этих проводов при нагреве.

Возможность циклического измерения вязкости, плотности и электропроводности одним устройством позволяет сопоставить экспериментальные данные, так как эти величины связаны между собой соотношениями и каждая из них зависит не только от температуры, но и от скорости нагрева (охлаждения) , точной центровки шпинделя и т .д.

Непрерывность процесса измерения

при повышенном пределе значений вязкости дает наиболее полную картину определяемых величин во всем интервале интересующих температур.

Автоматизация эксперимента и запись показаний обеспечивают объективность, документальность, большую точность и Облегчают обработку полученных данных.

Формула изобретения

Устройство для измерения вязкости плотности и электропроводности расплавов, содержащее печь, расположенный в ее полости неподвижный электрод, связанный- с измерительной схемой через механоэлектрический преобразователь и тигель, снабженный приводом для возвратно-поступательного движения в вертикальной плоскости, отличающееся тем, что, с целью циклического измерения плотности и электропроводности, привод снабжен штоком, один конец которого жестко связан с тиглем, а другой сопряжен с кулачковым механизмом, обеспечивающим движение тигля с постоянной скоростью.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Японии 47-12833.Изобретения за рубежом, 9, 05.72.

2.Филиппов С.И. и др. Физикохимические методы исследования металлургических процессов, М., изд. Металлургия, 1968, с,296-299 (прототип).