Устройство для определения газопроницаемости пористых материалов

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ ПОРИСТЫХ МАТЕ РИА ЛОВ,содержащее гильзу для помещения испытуемого образца с прижимным устройством, источник сжатого воздуха, преобразователь пневматического сигнала в электрический, блок управления и блор индикации, о т л и чаюшееся тем, что, с пелью повышения точности определения газопроницаемости и удобства регистрации и ввода в .АСК путем получения ре; льтата в цифровом коде, в него введены делитель потока воздуха н многомембраняый элемент сравнения, причем выход источника сжатого воздуха соединен с первым входом теля потока воздуха и первым входом многомембранного элемента сравнения, второй вход которого соединен с первым входом делителя потока воздуха, подключенного к гильзе для испытуемого образна, а выход многомембранного элемента сравнения через преобразователь пневматического сигнала в электрический соединен с управляющим входом делителя потока воздуха, тактовый вход которого подключен к выходу блока управления , при этом второй выход делителя потока воздуха соединен с блоком инцикаиии. , 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что делитель потока: воз духа выполнен в виде набора калиброван (Л ных отверстий, с каждым гз которых последовательно включен электропневматический клапан, электромагниты электропневматических клапанов электрически соединены с выходами регистра последовательных приближений, при этом входы калиброванных отверстий подключены к выходу источника сжатого воздуха, а вы- . о оо ю ходы электропневматических клапанов сое-, динены с первьп выходом делителя потока воздуха, причем управляющий вход реоо гистра последовательных приближений . , подключен к выходу преобразователя пнев матического сигнала в электрический, тактовый вход к выходу блока управления , а выходы регистра последовательных приближений соединены с соответствующими входами блока ивдик шии.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

601 и 15/08, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ. (21) 3390543/18-25 (22),08, 02.82 (46) 30.07.83. Erin. Ж 28 (72) А. А. Зиньковскнй, Ю. С. Гомельский и В. Л. Деменко (71) Харьковский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института литейного машиностроения, литейной технологии и автоматизапии литейного производства (53) 539.217.1(088.8) (56) 1. Медведев Я. И. и др. Технологические испытания формовочных материалов.

М., Машиностроение, 1973, с, 26-36.

2. Авторское свидетельство СССР

Ж 586372, кл. 601 Й . Е5/08, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

И 449284, кл. 001 N 15/08, 1972 (прототип), (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ ПОРИСТЫХ МА ТЕ РИА ЛОВ, содержащее гильзу для помещения испытуемого образна с прижимным устройством, источник сжатого воздуха, преобразователь пневматического сигнала в электрический, блок управления н блок индикапии, о т л ич а ю щ е еся тем,,что, с пелью повышения точности определения газопронипаемости и удобства регистрапии и ввода в

АС путем получения результата в-цифровом коде, в него введены делитель потока воздуха и мнагомембранный элемент сравнения, причем выход источника сжатого

„„SU„„1032371 А воздуха соединен с первым входом делителя потока воздуха и первым входом многомем бранного элемента с равненйя, второй вход которого соединен с первым входом делителя потока воздуха, подключенного к гильзе для испытуемого образна, à выход многомембранного элемента сравнения через преобразователь пневматического сигнала в электрический соединен с управляющим входом дели« теля потока воздуха, тактовый вход которого подключен к выходу блока управления, при этом второй выход делителя потока воздуха соединен с блоком индикапин.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а юm е е с я тем, что делитель потока воздуха выполнен в виде набора калиброванных отверстий, с каждым гэ которых последовательно включен электропневматнческий клапан, электромагниты электропневматических клапанов электрически соединены с выходами регистра последовательных приближений, при этом входы калиброванных отверстий подключены к выходу источника сжатого воздуха, а выходы электропневматическях клапанов coe-. W динены с первым выходом делителя пото- САР ка воздуха, причем управляющий вход ре- © гистра последовательных приближений . подключен к выходу преобразователя пневматического сигнала в электрический, р тактовый вход к выходу блока управления, а выходы регистра последовательных приближений соединены с соответствующими входамы блока индикапии. 3 »

1 193237k .1

Изобретение относи5 ся к измерению характеристик материалов, в частности пористых уплотненных материалов, применяемых в литейном производстве (формовочных и стержневых смесей) и в строительстве.

Гаэопроницаемость определяется соотФ а% чИ

Вг и- 1 р spt

ЙИ где К - газопроницаемость; ц, - удельный расход газа через единичную поверхность испытуемого образца; l5 р - перепад давления на образце;

)„- толщина слоя материала (высота образца);

Ц - расход газа через испытуемый образец;

20 — плошадь поперечного сечения образца; / - объем газа, прошедшего через образец - время испытания. 25

Известно устройство для определения газопроницаемости, содержшцее источник сжатого воздуха постоянного давления, гильзу для испытуемого образца и блок регистрации, В данном устройстве определенный объем воздуха пропускается че рез испытуемый образец при стабилизированном перепаде давления на образце и фиксируется время, в течение которого этот объем пройдет. Источник сжатого воздуха постоянного давления в устройстве выполнен в виде колокола с водяным . затвором fl) .

Такое устройство позволяет проводить определение газопроницаемости ускорен40 ным методом. При этом перед образцом последовательно с ним включается пневматическое сопротивление (дроссель) и с помощью манометра измеряется перепад давления на образце, величина которого связана нелинейной зависимостью с газопроницаемостью, поскольку пневматическое сопротивление является в большинсч ве случаев турбулентным, а образец представляет собой ламинарное сопротивление.

Недостатком данного устройства является значительное время испытаний, что исключает возможность его использования для экспресс-испытаний в производственных услов иях.

Известно устройство для определения газопроницаемости, s котором в качестве источника сжатого воздуха используется пневмомагистраль, имеется специальное устройство поддержания постоянного дав1 ления перед образцом и ламинарный дроссель, перепад давления на котором измеряется манометром. Введение ламинарного дросселя способствует линеаризации характеристики прибора (21 .

Однако в указанном устройстве точность измерения невелика из-за манометрического стрелочного отсчетного устройс тва. Реализация ламинарного дросселя

/ со стабильными во времени характеристиками представляет сложную техническую задачу. Кроме того, устройство не обеспечивает вывод результатов измерения на регистрацию и в АСУ смесеприготовления.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения газопроницаемости, содержащее гильзу для помещения испытуемого образца с прижимным устройством, источник сжатого воздуха, преобразователь пневматического сигнала в электрический, блок управления и блок индикации. Источник сжатого воздуха выполнен в виде сильфона, сжимаемого электромагнитом. После установ ки испытуемого образца электромагнит срабатывает, сжимает сильфон, образующееся перед образцом давление преобразуется в электрический сигнал, который передается на регистрирующий прибор (показываюшйй или записывающий) . Газопроницаемость определяется по максимуму давления (3), К недоста гкам известного устройства относится невысокая точность измерения, обусловленная зависимостью скорости нарастания давления от быстродействия электромагнита, которое, в свою очередь, зависит от напряжения питания и коэффициента трения подвижного якоря. Кроме того, выявление максимума показаний

rfpa наличии показывающего прибора знач ительно ухудшает точность отсчета показаний и затрудняет пользование прибором, а использевание записывающего прибора усложняет и удорожает конструкцию и не избавляет от неудобств, связанных с поиском максимума. Несмотря на наличие в устройстве выходного электри ч еского сигнала, его использование для передачи информации в АСУ весьма затруднительно, так как необходимо выявлять максимум сигнала, осуществлять его npe образование в код.

Бель изобретения - повышение точности измерения газопроницаемости по3 1032 ристых материалов и удобства регистрации и ввода в АСУ путем получения результата измерения в цифровом коде.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения гаэопроницаемости пористых материалов, содержащее гильзу для помещения испытуемого образца с прижимным устройся вом, источник сжатого воздуха, преобразователь пневматического сигнала в элек трический, блок управления и блок индикации, введены делитель потока воздуха и многомембранный =элемент сравнения, причем выход источника сжатого воздуха соединен с первым входом делителя потока воздуха и первым входом многомембранного элемента сравнения, второй вход которого соединен с первым выходом делителя потока воздуха, подключенного к гильзе для.испытуемого образца, а выход мно- 0 гомембранного элемента сравнения через преобразователь пневматического сигнала в электрический соединен с управлякпцим входом делителя потока воздуха, тактовый вход которого подключен к выходу блока управления, при этом второй выход делителя потока воздуха соединен с блоком индикации.

Делитель потока воздуха выполнен в

В вице набора калиброванных отверстий, с каждым из которых последовательно включен электропневматический клапан, электромагниты электропневматических клапанов электрически соединены с выходами регистра последовательных прибпижений, при этом входы калиброванных отверстий

35 подключены к выходу источника сжатого воздуха, а выходы электропневматических клапанов соединены с первым выходом делителя потока воздуха, причем управляю40 ший вход регистра последовательных приближений подключен к выходу преобразователя пневматического сигнала в электрический, тактовый вход — к выходу . блока управления, а выходы регистра последовательных приближений соединены

45 с соответствуюшими входами блока индикации.

В предлагаемом устройстве повышение точности достигается выбором числа разря дов делителя пртока воздуха, стабилиэа50 цией перепада давления на калиброванных отверстиях за счет независимости показа-ний от стабильности давления источника, цифровым отсчетом показаний, отсутствием необходимости производить отсчет газс проницаемости-в момент достижения сигналом максимального значения. Устройся во также обеспечивает передачу сигнала

371 4 в цифровом виде (наиболее удобном) для регистрации и ввода в АСУ.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из источника 1 сжатого воздуха, последовательно с которым соединен делитель потока воздуха (ДП} 2, прижимного устройства 3 гильзы 4 с заформовачным в нее стандарпным образцом 5 исследуемой смеси, блока 6 индикации, многомембранного элемен1 та 7 сравнения, подсоединенного параллельно 3All2, последовательно с которым включен преобразователь 8 пневматического сигнала в логический электрический сигнал.

Делитель 2 потока воздуха содержит набор калиброванных отверстий 9. Последовательно с каждым отверстием включены электропневматические клапаны 10.

Электромагниты клапанов 10 соединены с выходами регистра 11 последовательных приближений, к которым также под-. соединены входы блока 6 индикации.

Тактовый вход регистра 11 последовательных приближений соединен с выходом бло ка 12 управления.

Устройство работает следуюшим образом.

В исходном состоянии на выходах реги стра 1 1 посгедовательных приближений нулевые потенциалы, все электромагниты клапанов 10 обесточены и сжатый воздух от источника 1 не проходит через калиброванные оверстия 9 к образцу 5, сформованному стандартным способом в гильзе 4 и установленному под прижимное устройство 6. Начало цикла измерения формируется блоком 12 управления, который начинает генерировать тактовые импульсы на ДП 2. При поступлении первого тактового импульса в регистр 11 на одном из его выходов появится единичный сигнал и соответственно включится один .из электропневматических клапанов 10. Воздух от источника 1 через то калиброванное отверстие 9, в цепи которого включился клапан 10, поступит через прижим 3 на образец 5, Причем на первом тактовом импульсе будет подключено наибольшее иэ калиброванных отверстий, Набор калибpoBBHHbIx отверстий 9 выполнен таким образом, что обеспечивается деление входящего потока в двоично-десятичном коде. Каждое из отверстий имеет вес соответствуюшего разряда этого кода.

На первом такте, таким образом, включится старший разряд ДП 2. Поступающий на образец воздух создает падение

1032371

P.г„= (Р„-р )rÄ, ро

"крр о!

20

s давления на нем. Если давление перед образцом в этом случае превысит определенный уровень, то срабатывает элемент 7 сравнения, пневматический сигнал с выхода которого преобразуется в электрический логический сигнал преобра.— зователем 8 и поступает на управляющий вход регистра 11.-.На следующем такте работы устройства старший разряд регистра 11 в этом случае перейдет иэ единичного в нулевое состояние, соответственно будет отключен старший разряд ДП 2, так как отключится электромагнит и закроет выход наибо:тьшего из калиброванных отверстий 9, а включится электромагнит следующего по величине калиброванного отверстия (следующий по стар шинству разряд).

Если же давление перед образцом не превысит заданный уровень, то элемент 7 сравнения не сработает и на выходе преобразователя 8 будет противоположный предыдущему случаю логический сигнал.

При этом на следующем такте работы старший разряд останется включенным и одновременно к нему подключится параллельно следующий по старшинству разряд .

На выходе старшего разряда ll будет в этой случае логическая единица.

Аналогичнью процессы протекают и при включении каждого последующего разряда ДП 2. В зависимости от результата сравнения происходит запомина.ние либо единичного, .либо нулевого сигнала в каждом разряде регистра 11. Так реализуется алгоритм последовательного приближения к измеряемой величине. цикл измерения будет завершен после подключения последнего по старшинству (младшего) разряда. На выходах регистра 11 в конце цикла будет набор логических единиц и нулей, который и является кодом измеряемой величины, Этот код поступает на блок 6 индикации, где дешифруется и высвечивается в цифровом виде, Для уменьшения погрешности измерения s предлагаемом устройстве уставка давления срабатывания элемента 7 cpasкения формируется из давления на выходе источника 1 сйатого воздуха. Покажем этб. Для данного устройства справедливы выражения: где (- расход через образец

- расход через lUI; рц - давление перед образцом;

- давление. на выходе источника 1

Vg — гаэопроницаемость образца; — гаэопроницаемость ДП.

Поскольку через ДП и образец проходит один и тот же поток воздуха, то ф, ф, 5 следовательно

Так как в устройстве применен многомембранный элемент сравнения, причем давление перед образцом подается на мембрану с меньшей площадью, то в мо15 мент срабатывания справедливо выражение

Р КР,, где К - отношение плошадей мембран элемента сравнения, на которые воздействуют входные давления. Отсюда

Таким образом, применение многомембранного элемента сравнения с различными площадями мембран, на которые воздейсп2 вуют давление с выхода источника 1 (на мембрану с меньшей плошадью) и давление перед образцом 5, позволяет получить результат измерения, не зависящий от стабильности давления P íà выходе источника 1, В момент окончания измерения перепад давления на калиброванных отверстиях всегда оринакове, поэтому в данном устройстве могут быть использованы турбу35 лентные.дроссели (ersepcms), что не вызовет ни цоявления нелинейности, ни погрешности, поскольку калибровка этих отверстий производится при том же перепаде давлений, которое будет на этих от40 верстиях при работе.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения выбором соответствующего числа разрядов цифрового давления потока, а также эа счет

45 независимости результата измерения от стабильности давления источника сжатого воздуха и иэ-за постоянства перепада дав ления на калиброванных отверстиях, кроме того, дает возможность получить ре50 зультат в цифровом виде, что снижает вероятность ошибок при считывании покаэаяий, позволяет осуществить вывод результата на цифровую регистрацию либо в ЭВМ для обработки, либо в АСУ смесеgS приготовления, последнее существенно увеличивает достоверность и оперативность контроля и приводит к снижению . брака литья.

ВНИИПИ Заказ 5393/48, Тираж 873 Поднисное

Филиал.ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4