Устройство для измерения локальной проницаемости пористых материалов Советский патент 1980 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может, исполь зоваться для контроля качества нористых материалов, например спеченного -проницаемого металла, путем оценки газопроницаемости. Известно устройство для определения проницаемости пористых, сред, состоящее из приспособления для крепления образца, расположенного между камерами.высокого и низкого давления, устройств для измерения расхода газа и давлекияЩ Устройства этого типа позволяют определить среднюю проницаемость образца, по которой нельзя судить о местных неоднородностях. Известно также устройство для измерения локальной проницаемости пористых материалов, состоящее из приспособл&ния ДЛЯ крепления образца, системы по- дачи жидкости, устройства для создания импульсного разогрева и регистрирующего прибора для фиксации неоднород- ности температурного поля на выходе жидкости из образца , Однако все они т руДоемки и весьма сложны в аппаратурном оформлетаи. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, содержШее сягсчетНое устройство ротаметрнчйского типа и измерительную головку с цилиндрическим соплом на тЪрцовой новерхно1гтй, выполненной из эластичного материала для предотвращевия прохода воздуха из головки через поверхностные nqjbi |з. Однако известное устройство не позволяет в полной мере.судить о локальных неоднородностях проницаемости по поверхности изделия из-за изменения геометрии внутреннего диаметра сопла в плоскости касания последнего с пористой поверхностью в процессе экспериментов. Это обусловлено упругими свойствами материала цилиндрического сопла, м&няющего свои геометрические размеры

ри прикладывании усипш к измерительной головке.

Кроме того, оно не позволяет определить проницаемость изделий, у которых толщина равна или больше толщины стенки эластичной вставки цилиниричес- кого сопла. Последнее объясняйся тем, что при толщине контройируемого изделия больше, толщины стенки эластичной вставки сопла поток газа, проходящий вначале через отсчетное устройство и измерительную головку, а затем уже аходящий через пористый образевс, пойдет по пути наименьшего сопротивления и тем самым не пронижет его насквозь, а выйдет через поверхность, прилегающуго к измерительной головке. При этом из полупенных значений проницаемости можно лишь судить о проницаемости слоя пористого материала неизвестной толщины.

Целью изобретения является ровыше- ние точности определения локальной проницаемости пористых материалов любой толщины. .. ...

. Это достигается тем, что измерительHaa fbrtOSKa вьй6лнен.а .в виде металпи- ; ческой полированной трубки со штуцером, на йоторуго надета эластичная обойоЧка, свободньгй конец которой выступает относительно трубки, причем эластична оболочка выполнена из поЛйвинйлхлорида и выступает относительно металлической трубки на величину 0,1 длины метапли-, ческой трубки. :

: Выполнение отсчШного устройства в виде реометра позволяет с большой td HOCTbK) о пределоть;йЬ алйнШр%СХбдЬ1 ; и при этом учитывать дополнительное сопротивление, вносимое иамаритвльной системой, что ваядао при определении локальной проНицаемости п коэффвйяента проницаемости,

Выполнение измерительной головки иэ металлической трубки, эластичной оболочки и штуцера и соединение их в йривёдённой последовательностИ поЭвоййет получить надежный герметичньШ контакт и постояннуюплощадь контакта между . измерительной головкой и пористой поверхностью. При йтбМйойтигается возможность выполнения измерительной головки настолько миниатюрной, что влиянием возмущения газового потока, вно- , самого измерительной головкой, можно пренебречь.

Выбор длины эластичной оболочки сделан не случайно, а на основании зна,

чений loдyля Юнга и предела прочности на растяжение для поливинилхлорида.

В предлагаемом устройстве, с целью

сведения до минимума величины коэффициента трения между эластичной оболочкой и металлической трубкой, наружная поверхность последней полирована до 10 класса чистоты,

На фиг, 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид, на фиг, 2 конструкция измерительной головкиj на фиг, 3 - момент касания зондированной поверхности; на фиг, 4 - момент измерения,

Устройство для определения локальной проницаемости пористых материалов состоит из ртсчетного устройства реометрического типа 1, измерительной головки 2, соединенных гибким резиновым шлангом 3, Измерительная головк(а в процессе измерения контактирует с поPHCTBIM материалом 4,

Измерительная головка выпоянена из

мётадпической трубки 5, эластичной оболочки 6 и штуцера 7, Эластичная оболочка с одного конца жестко закрейяена WHijcRTeflbab Металлической.трубки эпок сидной смолой 8, а с другой стороны

выступает относительно нее на величину 0,1 ддййьг йегаллической трубки, Маталлическая трубка жестко соединена одним концом со штуцером пайкой .9,

Устройство работает следуюишм образом, Черей пористую пластину 4, локальНая фоницаембсть которой подлежит опрёдайению,6 обратной стороны перпендикуйярйо к поверхности помещают измерител&ную гойовку и небольшим усилием прижимают к образцу до касания металлической трубки зондируемой поверхности. Под Действием прикладываемого усилия, благодаря упругим свойствам элас. тшрой оболочки и малому коэффициенту

трения между металлической трубкой и оболочкой, последняя упруго сжимается вдоль 1йеталлической трубки, Жесткость металлической трубки обеспечивает постоянную площадь рабочего контакта

между измерительной головкой и исследуемой поверхностью, а это способствует получению высокоточной информации о локальной проницаемости исследуемого образца.

Поток газа, прошедший через изм&рительную головку 2, по резиновому шлангу 3 попадает в реометр 1, состоящий из у, -образного стеклянного мано57метра, каждое колено которого соединено одно с другим критической шайбой,, .Благодаря шайбе по показаниям манометра можно судить о расходе газа, протекающего через измерительное устройствог Помимо этого показания манометра дают информацию о сопротивлении измерительной системы для точного определения перепада давления на локальном участке, проницаемость которого подлежит опреде :лению. Зная перепад давления на локальном участке, его площадь и расход raaaj проходящий через эту площадь, по закону Дарси можно определить коэффициент проницаемости этого участка. Для определения распределения локал ных проницаемостей .по площади изделий непосредственно используются данные о локальных расходах через эти участки Для устранения систематической погрешности, вносимой внутренним сопротивле нием устройства, при определении величин локальных расходов необходимо использовать выражение п TIF где Q - истинное значение.величццы локального расхода, л/миш - значение величинь локально го расхода, нопученное яо показаниям реометра,л/1уиш дЬ - перепад давления на образц мм ВОД.СТ, ДН - перепад давления на реомет ре, мм ВОД.СТ, Предлагаемое устройство позволяет повысить точность определения локальней проницаемости на 2О%. При этом время выполнения всах операций измерения на приборе без учета,.математической обра ботки не превышает 2-3 сек определять локальную проницаемость изделий любой толпины, определять распределе72ния локальных проницаемостей изделия путем многократного зондирования иссл&дуемой поверхности и построения функции распределения проницаемости для данного изделия, а также истинные значения локальных коэффициентов проницаемости,, Предлагаемый прибор прост в аппаратурном осуздествлении и эксплуатации. Формула изобретен.и я 1, Устройство для измерения локапь ой ароницабмости пористых материалов, состоящее из отсчетного устройства для определения расхода газа и измерительл ной головки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, измерительная головка выполнена в. виде металлической полированной трубки со штуцером, на которую надета эластичная оболочка, свободный конец которой выступает относительно трубки. 2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что эластичная оболочка вьшолнена из поливиниахлорида. 3,Устройство по пп, 1 и.2, о т л ичающеес. я тем, что эластичная оболочка выступает относительно метал- лической трубки на величину 0,1 длиныметаллической трубки, Источдаки информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Патент Японии № 48-31639, кл. 113Р4. 2,Авторское свидетельство СССР № 375526, .кл QO1 Ы 15/О8, 04Д0.71. 3,Авторское свидетельство СССР № 541109, .кл,а0114 15/08, 28,07,1974 (прототип).