Устройство для определения максимального капиллярного давления

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОГО КАПИЛЛЯРНОГО ДАВЛЕНИЯ , состоящее из U-образного манометра , левое колено которого соединено с патроном для крепления исследуемого образца, отличающееся тем, что, с целью повьшения ТОЧНОСТИизмерений, патрон для крепления исследуемого образца снабжен крышкой с отверстием, а устройство дополнительно снабжено сменным капилляром, частичнв заполненным несмачивающей жидкостью, запорным клапаном , источником регулируемого из-, быточного давления или вакуума и сильфоном, снабженным градуированной шкалой, причем капилляр установлен в отверстии крышки, а правое колено U -образного манометра соединено через запорный клапан с источником регулируемого избыточного давления или вакуума и с сильфоном, причем левое и правое колена U-образного мано9 метра закреплены неподвижно одно относительно другого. 2. Устройство ПОП.1, о т л и ч а ю щ е е с. я тем, что сменный jкапилляр имеет размер 0, размера пор исследуемого материала. оо 00 оо СП

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ч < М

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

tlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3567230/18-25 (22) 24,.03.83 (46) 23.04.84.Бюл. Ф 15 (72) П.А.Витязь, В.К.Шелег, В.И.Капцевич, В.И.Александров, P.P.Øóìåéêî

В.В.Иазюк и В.В.Савич (7l) Белорусское республиканское научно-производственное объединение порошковой металлургии (53) 543.271.2.614.715(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 669271, кл. G 01 11 15/00, 1973.

2. Ивановский M.И. и др, Технологические основы тепловых труб. И., Атомнздат, 1980, с.32-34 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИАКСИИАЛЬНОГО КАПИЛЛЯРНОГО ДАВЛЕНИЯ, состоящее нз U --образного манометра, левое колено которого соединено с патроном для крепления исследуемого образца, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьипе, SU„„1087835 A зся1 С 01 И 15/08 ния точности измерений, патрон для крепления исследуемого образца снабжен крышкой с отверстием, а устройство дополнительно снабжено сменным капилляром, частична заполненным несмачивающей жидкостью, запорным кла- паном, источником регулируемого из-. быточного давления или вакуума и снльфоном, снабженным градуированной шкалой, причем капилляр установлен в отверстии крышки, а правое колено

U -образного манометра соединено через запорный клапан с источником регулируемого избыточного давления ипн вакуума.и с сильйоном, причем левое н правое колена Ц -образного мано метра закреплены неподвижно одно относительно другого.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с. я тем, что сменный капилляр имеет размер О,5-1,5 раз мера пор исследуемого материала.

1087835

Изобретение относится к устройствам для контроля капиллярных свойств пористых материалов, в частности к устройствам для определения капиллярного давления. 5

Известно устройство для определения максимального капиллярного давления, состоящее из двух сосудов, соединенных друг с другом гибкой трубкой. Верхний сосуд закрыт сверху 10 пористой нроницаемой мембранной, на которую насыпан слой тонкодисперснога порошка. Нижний сосуд, соединяю-. щая сосуды трубка и верхний сосуд заполнены жидкостью, причем жидкость, 15 в верхнем сосуде касается пористой мембраны, смачивая тонкодисперсный I порошок. На слое тоикодисперсного порошка расположен исследуемый образец(Ц.

Однако для данного устройства характерна недостаточно высокая точность. Это обусловлено тем, что между исследуемым образцом, в порах которого определяется капилпярное дав- g5 ление, помещена проницаемая мембрана и свободно насыпанный тонкодисперсный порошок. Структура и размеры пор> а также состояние поверхности пор мембраны и тонкодисперсиого порошка от- ЗО личаются по всем параметрам от этих же характеристик пор исследуемого образца, что вносит погрешность в. измеряемую величину.

Наиболее близким к изобретению по

35 текнической сущности и достигаемому эффекту является устройство для определения максимального капиллярного давления, состоящее из U -образного манометра, левое колено которого соединено с патроном для крепления исследуемого образца, и расположено под ним Г2 ).

Недостатком известного устройства является низкая точность, обусловлен45 ная инерционностью системы. Максимальное капиллярное давление в известном устройстве находят по разности уровней жидкости в момент отрыва мениска от образца, т.е. после того, как мениск пройдет по порам через весь образец и под. поверхность образца натечет определенное коли.чество воздуха, достаточное для увеличения диаметра меииска до диаметра образца. Действительный же момент равенства максимального капилляриого давления н давления столба жидкости это момент начала движения мениска.

За этот промежуток времени происходит существенное изменение разности уровней жидкости. Тем самым в измерение вносится систематическая погрешность. Точность измерений согласно известному способу снижается также вследствие того, что при приближении разности уровней, а значит величины столба жидкости к величине соответствующей максимальному капиллярному давлению, система находится в нестабильном состоянии и в это время любой толчок, любая вибрация или колебание приводят к отрыву мениска жидкости от образца, в то время как вес столба жидкости еще не достиг действительной величины максимального давления, Эта погрешность случайная и учесть ее невозможно.

Недостатком известного устройства являются также значительные трудности определения максимального капиллярного давления материалов с малым размером пор. Это обусловлено. тем, что в порах малого размера развивается высокое капиллярное давление и для отрыва мениска жидкости от образца требуется создание разности уровней жидкости в несколько метров. В известном устройстве этого нельзя достичь иначе, как увеличивая высоту устройства в два раза по сравнению с возросшей уже до нескольких метров разностью уровней жидкости. Так, при размере пор образца

10 мкм разность уровней воды должна быть равна около 1,5 и, т.е. размеры устройства будут превышать 3 м.

Измерения на таком устройстве весьма трудоемки, а в ряде случаев практически неосуществимы.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, состоящем иэ

U -образного манометра, у которого левое колено соединено с патроном для крепления исследуемого образца, патрон для крепления исследуемого образца снабжен крьппкой с отверстием, а устройство дополнительно снабжено сменным капилляром, частично заполненным несмачнвающей жидкостью, запорным клапаном, источником регулируемого избыточного давления, или вакуума и сильфоном, снабженным градуированйой шкалой, причем капилляр установлен в отверстии крьпики а праI вое колено U --образного манометра

1087835

ВЯЦЦДЦ Заказ 2647/38 Ти аж 823 Подписное

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, Ул.Проектная, 4 соединено через запорный клапан с источником регулируемого избыточного давления или вакуума и с сильфо-, ном, причем левое и правое колена

U --образного манометра закреплены неподвижно одно относительно другого.

Кроме того, сменный капилляр имеет размер 0,5-1,5 размера пор исследуемого материала.

На чертеже представлено предла- 10 гаемое устройство, общий вид.

Устройство для определения максимального капиллярного давления содержит исследуемый образец 1, который вставлен в уплотнение 2. Образец вместе с уплотнением помещен в патрон 3. Уплотнение сжато крышкой

4 с впаянным в ней сменным капилляром 5. Крышка с капилляром прижата к. уплотнению с помощью гайки 6. Патрон соединен с леной трубкой 0 -образного жидкостного манометра 7. Правая трубка манометра подсоединена сверху через эапорный клапан 8 с источником регулируемого давления в системе. Внизу к правой трубке манометра подсоединен сильфон 9 с градуированной шкалой 10. Для измерения давления газа над свободным менискомжидкости служит мановакууметр 11.

Устройство .работает следующим образом.

Образец 1, пропитанный жидкостью, заполняющей систему устройства, уплотнением 2, крышкой 4 вместе с капилляром 5, частично заполненным несма- 35 чивающей жидкостью, с помощью гайки 6 жестко фиксируют в патроне 3 так, чтобы нижний торец крышки 4 почти соприкасался с поверхностью образца ). Свободная поверхность жид- 40 . кости в правой трубке должна быть расположена на одном уровне с верхней поверхностью образца l.

Увеличивают объем сильфона 9 и отводят жидкость из трубки. При сни- 45 женин поверхности на некоторую высоту мениски жидкости в порах образца начинают перемещаться. Так как объем газа между менисками жидкости в порах и несмачивающей жидкостью в ка- 50 пилляре 5 мал, последняя одновременно начнет двигаться по капилляру.

За поведением жидкости в капилляре можно следить, например, с помощью измерительного микроскопа. В момент у

:начала движения жидкости с помощью мановакууметра 11 измеряют разность между атмосферным давлением и давлением над свободной поверхностью жидкости, и с помощью шкалы 10, градуиреванной в значениях разности уровней, определяют высоту h.

Максимальное капиллярное давление определяют по формуле

Ркав 3 +4P àõ где )) — удельный вес жидкости.

Сменный капилляр имеет диаметр, составляющий 0,5-1,5 размера пор исследуемого образца. Такой диаметр капилляра соответствует оптимальной чувствительности системы капилляр несмачивающая жидкость к изменению давления. Если диаметр капилляра больше 1,5 раза пор, то чувствительность системы будет запаэдывающей: разрежение в капилляре, достаточное для приведения несмачивающей жидкости в движение возникает лишь после того, как мениск в поре пройдет значительное расстояние. Если диаметр капилляра меньше 0,5 размера пор, то чувствительность системы будет слишком высокои: незначительные колебания давления в системе будут вызывать колебания несмачивающей жидкости в капилляре, что затрудняет определение момента начала движения мениска.

Пространство над свободной поверхностью жидкости соединено через запорный клапан 8 с источником регулируемого давления (не показан). Если максимальное капиллярное давление, а значит и разность уровней h велики, то с помощью источника регулируемого давления над свободной поверхностью жидкости создают вакууметрическое давление, уменьшая тем самым разность уровней,. а значит и габариты устройства. Если же максимальное капиллярное давление, а значит и разность уровней h малы, то над свободной поверхностью жидкости создают избыточное давление, увеличивая тем самым точность определения высоты h эа счет уменьшения относительной погрешности измерения.

Предложенное устройство для определения максимального капиллярного движения по сравнению с известным позволяет повысить точность измерения на IQ-)5X.