Стенд для определения газопроницаемости пористых изделий и материалов Советский патент 1982 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к определе нию газопроницаемости гидравлического сопротивления пористых изделий, изготовленных, например, методом порошковой металлургии. Известно устройство для определения водопроницаемости текстильных ма териалов которое содержит корпус. Штуцер с центральным отверстием, кры ку для прижима материала и индикато ры продольного и поперечного натяжений материала J. Наиболее близким по технической сущности и решаемым задачам к изобре тению является стенд для определения газопроницаемости пористых изделий с применением выпускаемых промышленностью газовых счетчиков и ротаметров. Стенд содержит измерительную и напорные емкости и установленный меж ду ними с целью создания постоянного давления поплавковый регулятор уровня напорного столба жидкости 2 J. Этот стенд имеет следующие недостатки. Вследствие того, что давление создается напором столба воды, допускается очень незначительный диапазон перепада давления (верхний предел 200 мм вод.ст.), что явно недостаточно при испытании, например, спеченных пористых изделий порошковой металлургии. К собственным погрешностям стенда прибавляются погрешности его основных приборов, используемых в качестве расходомеров. Диапазон измерения зависит от технической характеристики счетчиков и ротаметров, что заставляет в большинстве случаев. устанавливать на стенде несколько приборов одновременно, каждый из которых требует периодической проверки; стенд в этом случае получается громоздким и ненадежным в части достоверности получаемых результатов. Пропускаемый воздух во всех случаях ; имеет контакт с жидкостью, т.е. насыщен водяными парами, что в некоторых; случаях недопустимо по условиям испы тания. Нежелательно много последовательных ручных закрытий и открытий запорной арматуры в процессе испытания. Фиксация времени производится испытателем, что требует весьма значительного внимания; оценка результата зависит в этом случае от субъек тивности испытателя. Цель изобретения - повышение точности измерений, расширение функциональных возможностей, уменьшение погрешностей, связанных с возможными колебаниями температуры газа, Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем аппаратуру подготовки газообразной среды, стол и механизм крепления пористых изделий или образцов пористого материала, напорная и измерительные емкости совмещены и выполнены в виде полого цилиндра с подвижной перегоро кой, могущей перемещаться в сторону измерительной емкости и фиксироватьс в любом промежуточном положении от перемещения в обратном направлении и разделяющей цилиндр на две полости, одна из которых напорная, другая измерительная, имею1пле общий подвод среды через питаюшяй трубопровод с комплектом аппаратуры и распределитель с функцией ИЛИ-ИЛИ. Измерительная емкость посредством автономного выпускного трубопровода с комплектом аппаратуры соединена с пористым изделием или образцом пористого материала i Подвижная перегородка, используемая в качестве разделителя полостей, имеет в этом случае следующие решающие преимущества перед типовым поршнем пневматических цилиндров: при движении перегородки, возникающем пр вытеснении среды из одной полости, .путем перепуска той же среды в подлость по другую сторону перегородки, соблюдается равенство величин давлений по обе стороны перегородки (при движении поршня при тех же условиях всегда имеется неравенство величин давлений по обе стороны поршня, возникающее за счет неравенства полезной площади в полости поршня и полости штока).. Равенство давлений по обе сторо ны перегородки исключает опасность npo никновения среды по другую сторону перегородки сквозь уплотнение в подвижном соединении, т. е. гарантирует точность замера запасенного количества . В случае же применения поршня для предотвращения самоперепуска среды необходимо выполнить абсолютно надежное уплотнение с гарантией, а это в конкретном случае может быть нецелесообразным. Равенство величин давления по обе стороны перегородки в процессе истечения весьма наглядно при пользовании стендом и исключает возможные неправильные толкования; в случае надобности может быть сведена практически к нулю необходимая минимальная разность в настройке регуляторов давления на питающе трубопроводе и на трубопроводе, идущем к изделию. Применение перегородки вместо поршня позволяет упростить конструкцию, устранив конструктивные трудности, накладываемые условиями дни женияТ перемещение по мере истечения среды,фиксация в обратном направлении, легкое перемещение в обоих направлениях, например, вручную, при помощи маховичка, при настройке по шкале. В коКШ- лекте аппаратуры выпускного трубопро вода, идущего к изделию, установлен прибор, например реде давления, срабатывающий при изменении величины давления , например при резком падении давления в момент опорожнения полости, и дающий выходной сигнал,-например . электрический, на прибор времени, например на электрический секундомер. Фиксатор подвижной перегородки выполнен в виде входящей внутрь цилинд| ра упорной скалки,перемещающейся ьдоль оси цилиндра в обе стороны посредством винтовой самотормозящейся пары, например, вручную при помощи маховичка На наружном конце скалки закреплена стрелка-указатель, перемещающаяся совместно со скалкой. На неподвижном основании против стрелки укреплена шкала с делениями, градуирования, например, в единицах объема. В комплектах аппаратуры питающего и выпускного трубопроводов установлен ны термоустройства, например электрогнагреватели, заправляемые приборами контроля температуры, например электроконтактными термометрами, установленными на тех же трубопроводах в потоке проходящего газа. Такое устройство стенда позволяет знать количество газа, предназначенного для пропуска через изделие или образец, и поддерживать в процессе истечения постоянное давление перед изделием, тем самым гарантировать определение результатов при постоянстве перепада давления вплоть до пол ного опорожнения полости цилиндра. Отсутствие необходимости в визуально наблюдении и контроле за приборами, регулирующими давление и температуру а также отсутствие необходимости наб людения за приборами времени уменьшает вероятность погрешностей при определении результатов, увеличивает производительность труда и делает стенд пригодным для использования как в лабораториях, так и в цеховых условиях. На чертеже схематически показан стенд для измерения газепроницаемост В составе стенда имеется полый ци линдр 1, разделенный подвижной перегородкрй 2 на две полости - полость А и полость Б. Упорная скалка 3 с самотормозящимся винтом 4 служат упором-фиксатором для подвижной пере городки 2. На конце зшорной скалки 3 закреплена стрелка-указатель 5. Против стрелки на неподвижной основе закреплена шкала 6 с делениями. Трубопровод 7 присоединен к распределителю 8 с функцией ИЛИ-ИЛИ. Выходы распределителя 8 соединены трубопроводами с полостями А и Б цилиндра . Трубопроводом 9 полость Б соединяется с испытуемым изделием или образцом 10. Между распределителем 8 и трубопроводом 9 установлен обратный клапан 11, допускающий найравление потока газа только от распределителя 8 и запирающий проход в обратном направлении. На трубопрово(це 7 установлен комплект аппаратуры, обеспечивающий постоянство параметро газа,(давление, температура), поступающего JB полости цилиндра 1 . Это ре гулятор давления 1 2, термо ус тройство. например электронагреватель 13,иприб6

контроля температуры с выходными сигналами, например электроконтактный термометр 14. На трубопроводе 9 установлен запорный орган, например вентиль 15 с электромагнитным приводом, а также свой комплект аппаратуры для Поддержания постоянства параметров газа, поступающего непосредственно.

мулы, вытекающие из закона Клайперона - Менделеева; в другом конкретном Случае может быть вполне достаточно формулы закона Бойля - Мариотта). Переключением распределителя, например пневмораспределителя 8 с электромагнитным управлением, газ подается в полость А, подвод от полости Б к В изделие или образец. направлению потока (от полости Б к изДе ЛИЮ 10) имеются регулятор давления 16, термоустройство, например электронагреватель 17, прибор с вьгходными сигналами для контроля температуры, например электроконтактный термометр 18. В конце трубопровода 9 установлено реле давления 19 с выходным сигналом, например электрическим, об изменении давления. Для контроля давления в полости Б предусмотрен указатель давления 20; контроль давления на входе газа в изделие - по указателю давления, например манометру 21. Реле давления 21, имеет выходной сиг-.. нал и связь, например электрическую, с прибором времени, например электрическим секундомером 22. На чертеже не изображена общепринятая аппаратура, необходимость кото-рой на большинстве магистралей с газообразной средой широко известна специалистам: фильтры, маслорасш1 лители, осушители, предохранительные клапаны и т.д. Устройство работает следующим образом. Вращением винта 4 скалка 3 с помощью стрелки-указателя 5 и шкальг 6, градуированной в единицах измерения объема, устанавливается в нужное положение, определяемое желаемым объе- мом полости Б. В трубопровод 7 из магистрали или баллона подается рабрчая среда, например сжатый воздух. Регулятор давления 12 настраивают на необходимое давление в полости Б. Контроль величины да.вления - по указателю 20. Нужное давление определяется необходимым количеством газа, запасаемым в полости Б. Пересчет количества газа, находящегося под .давлением, в газ, находящийся в иных условиях, например в условиях по ГОСТ 2939-63 или в условиях барометри-i Ческого давления, в момент испытания производится по общеизвестным формулам (например, при давлении до 1 МПа в температурном интервале О вполне достаточную точность дают распределителю В автоматически перекрывается, например, обратным клапаном П. Открытием вентиля 15 создает ся возможность поступления газа к изделию или образцу. Запасенный в по лости Б газ поступает по трубопровод 9 к изделию или образцу 10 под посто янным давлением, определяемым настро кой регулятора давления 16. Стабильность работы регулятора 16 обеспечивается стабильностью давления перед регулятором 16, обеспечиваемым равен ством давлений в полостях А и Б в те чение всего процесса истечения вплоть до полного опорожнения полости Б.Одновременно с открытием вентиля 15 вклю чается прибор времени, например элек трический секундомер 22. Б процессе истечения газа через изделие (образец) перегородка 2 под давлением пос тупающего в полость А газа отходит от скалки 3 и движется вправо (см. чертеж) со скоростью, зависящей от пропускной способности пористого изделия (образца), т.е. его газопроницаемости. В момент упора перегородки ;2 -в стенку цилиндра 1 давление в тру бопроводе 9 резко падает, реле давле .ния 19 срабатывает и дает выходной сигнал, например электрический, на прибор времени, например электрический секундомер 22. Ход секундомера останавливается, и тем самым фиксиру ется время, в течение которого произошло истечение заданного количества газа через изделие (образец) при заданном давлении. Тем самым определяется расход при конкретном перепаде давления, который выражается количеством газа, прошедшим через изделие (образец)В единицу времени. Для поддержания ; температуры в зада ном интервале установлены термоустройства: на входе - термоустройствхэ 13 (например, электронагреватехиз) с управлением от прибора 1.4 контроля температуры с выходными сигналами -(например, электроконтактный термо метр) и на выходе - термоустройство 17 с управлением от прибора контроля температуры 18, Стенд может быть применен в лабораториях и на предприятиях, выпускаю .щих металлокерамические пористые изделия, например изделия порошковой металлургии и др. 0 Формула изобретения 1, Стенд для определения газопроницаемости пористых изделий и материалов, содержаЕций аппаратуру подготовки газообразной среды, стол и механизм крепления пористых изделий или образцов материалов, о т л и ч а ющи и с я тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения функциональных возможностей, напорная и измерительная емкости совмещены и выполнены в виде полого цилиндра с подвижной перегородкой, могущей перемещаться в одну сторону и фиксироваться в любом промежуточном положении от перемещения в обратном направлении и разделяющей цилиндр на две цолости, одна из которых напорная, другая измерительная, имеющие общий подвод среды через питающий трубопровод с комплектом аппаратуры и распределитель с функцией ИЛИ-ИЛИ и выпускной трубопровод с комплектом аппаратуры, -соединяющий измерительную емкость с пористым изделием или образцом. 2,Стенд по п. 1 , о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что, с целью возможности наблюдения фиксированного положения подвижной перегородки, фиксатор перегородки выполнен в виде вхордщей внутрь цитшндра упорной скалки, перемещающейся посредством винтовой пары совместно с закрепленной на наружном конце стрелкой-указателем вдоль оси цилиндра, и неподвижно закрепленной шкалы с делениями, 3.Стенд по п, 1, о т л и ч а ю щ и и с.я тем, что.; с целью jt-ieHbшения погрешностей, связанных с возможными колебаниями температуры газа, в комплектах аппаратуры питающего и выпускного трубопроводов установлены термоустройства-, управляемые приборами контроля температуры, установленными на тех же трубопроводах в потоке проходящего газа, Р1сточники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 311180, кл. G 01 N 15/08, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР № 237442, кл. G 01 N 7/10, 1967 (прототип)