Устройство для исследования проницаемости пористых материалов Советский патент 1981 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к контрольногизмерительной и экспериментальной технике и может быть использовано для контроля исследования структурных свойств (максимального и .среднего размеров пор) проницаемых материалов в металлургии, целлюлозно-бумажной, текстильной, химической и других отраслях промышленности. Известен способ определения структурных свойств проницаемых материалов путем вытеснения сжатым газом жидкости из проницаёмого материала. Определяя давление, при котором происходит прорыв пузырька газа через проницаемый материал, по известеым зависимостям вычисляют его структурные характеристики. В установке для определения давле ния удержания жидкости перфорированными пластинами и сет.ками используемый образец устанавливается в прозрач ном канале. Перепад давления на образце создается и фиксируется разницей уровней жидкости в гидравлически соединенных между собой канале и прозрачной трубе, в которую помещен канал. Момент прорыва газа через испытываемую перфорированную пластину или сетку фиксируется визуально или с помощью кино-фотоаппарата tl . К недостаткам данной установки можно отнести большие искажения при визуальном наблюдений или фотографирований пузырька газа, так как имеется большое количество цилиндрических поверхностей раздела сред (воздух, стекло, жидкость - стекло и т.д.). Кроме того, для создания больших перепадов давления необходимо увеличить габариты установки (50 кПа соответствует 5 м од.ст.). Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для исследования проницаемости пористых материалов, содержаще закрепленные на основании две камеры газовую и жидкостную, полости которых соединены с источниками сжатого газа. Образец исследуемого материала устанавливается между камерами. В верхней камере (жидкостной) имеется патрубок, соединенный трубопроводом с герметичным резервуаром, причем резервуар расположен ниже испытательной камеры. В верхнюю полость под действием давления сжатого возду ха через трубопровод и патрубок нагнетается жидкость из резервуара, а

нижнюю подается через регулятор авления сжатый воздух. По давлению, ри котором происходит прорыв пузырьа газа, используя известные зависиости, определяют характеристики иследуемого пористог.о листа. Для смеы образца необходимо слить жидкость э испытательной камеры в резервуар, ля чего последний дренируется 2.

Данное -устройство имеет ряд недостатков, а именно необходимо сливать жидкость из испытательной камеры при смене образца исследуемого пористого материала, что увеличивает время подготовки эксперимента и усложняет установку негерметичность испытательной камеры сильно ограничивает круг жидкостей, с которыми можно проводить испытания (так как большинство технических жидкостей токсичны), обуславливает загрязнение жидкости твердыми частицами, парами других жидкостей и т.д., находящихся в окружающем воздухе, приводит к тому, что испытания можно проводить только при атмосферном давлении; конструкция испытательной камеры не позволяет проводить другие исследования пористых материалов, например влияние сил гравитации, вибропёрегрузок и т.д.

Цель изобретения - повышение эффективности работы при определении структурных свойств пористых материалов и расширение возможного диапазона исследований капиллярных явлений в проницаемых листовых материалах.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем закрепленные на основании две камеры газовую и жидкостную полости которых соединены с источниками сжатого гаэа, жидкостная камера выполнена в виде герметичного сосуда, а газовая в виде вставленного в жидкостную камеру стакана, в торце которого закреплен образец, причем камеры установлены на основании с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси и фиксации в любом угловом положении.

На чертеже изображено предлагаемое устройство (разрез), общий вид.

Устройство содержит основание 1 сзакрепленными на нем цапфами 2. В гладких отверстиях цапф 2 подрижно установлена жидкостная камера 3. Угловое положение камеры 3 фиксируется с помощью резьбовых стопоров 4. Кроме того, в жидкостной камере 3 выполнено несколько прозрачных иллюминаторов 5, служащих для визуального наблюдения исследуемых явлений и герметизирующих ее. Газовая камера 6 герметично сочленена с жидкостной камерой 3 и представляезв собой фигурный стакан,на торце которого с 11омои№ю накидной гайки 7 закреплен образец испытываемого материала 8. С другого торца газовая камера 6 загерметизирована посредством иллюминатора 9. В жидкостной камере 3 выполнен ряд каналов, которые заканчиваются штуцерами; канал 10, предназначенный для заправки жидкостной камеры 3 жидкостью и ее слива, причем он может быть использован для подачи., газа под давлением Ря ; канал 11, служащий для подачи газа под давлением Prj в жидкостную камеру 3; канал 12,соединенный с каналом 13 выполненным в газовой камере 6, и слжащий дпя подачи газа под давлением в последнюю; каналы 14 и 15, служащие для контроля давления в газовой б и жидкостной 3 камерах посредством манометров 16 и 17 и перепада давления между ними с помощью датчика 18,

Устройство работает следующим образом.

После того, как предварительно пропитанный жидкостью образец 8 закреплен на торце камеры 6 и она сочленена с жидкостной камерой 3, в последнюю по к.аналу 10 заливают жидкость до уровня А. От источников слсатого газа ( на чертеже не показаны) по каналам 11 и 12 в жидкостную и газовую камеру подают газ под давлением Р, и Р. Далее,, уменьшая давление Р 2. или увеличивая Р , фиксируют момент прорыва газа через образец 8. Момент прорыва газа можно зафиксировать визуально, наблюдая за процессом в иллюминаторы 5 и 9, а также по записи показаний датчика 18 перепада давления, так как в момент прорыва газа давление в обеих камера 3 и 6 равно. Для проведения испытаний при других углах ориентации образца 8 относительно вектора земного тяготения камеру 3 поворачивают вокруг оси D-J на нужный угол, который фиксируют стопорами 4. Далее порядок работы устройства остается прежним.

Использование предлагаемого устройства повышает эффективность исследований так как для смены образцов нет необходимости сливать жидкость, можно работать с токсичными жидкостями, что расширяет диапазон исследований, можно проводить опыты при любом угле наклона проницаемого листа к направлению силы тяжести, прчем камера автономна, -что позволяет стыковать ее с другой испытательной аппаратурой, например с вибростендом, стендом для имитации перегрузок и т.д.

Формула изобретения

Устройство для исследования проницаемости пористых материалов, содержащее закрепленные на основании две камеры газовую и жидкостную, полости которых соединены с источниками сжато