Устройство для определения плотности твердых материалов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (»i 873()29

Союз Советсииз

Соцналистичесиие

Республик (61) Дополнительное к авт. с вид-ву (51)M. К,д.(22)Заявлено 15,02.80 (21) 2883965/18-25

G 01 И 9/08 с присоединением заявки ЭЙ

3Ъеударстееииый каиитет (23) Приоритет ао делам изобретеиий и открытий (53) УЙК 532.14 (б88 ° 8) Опубликовано 15.10.81. бюллетень № 38

3ата опубликования описания 18. 10. 81

В. В. Бурминов В, И. Редько, A. Ф. Мосин: и А. А. Белаш

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ

ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к устройствам для измерения физико-химических характеристик твердых тел, преимущественно сверхлегких материалов, и может быть использовано в самолетостроении, судостроении и строительстве.

Под сверхлегкими подразумеваются материалы, плотность которых меньше

1 г/см (типа пенопласта).

Известно устройство для определения плотности материала методом об10 мера и взвешивания по ОСТ 92-905-6,7, ГОСТ 409-74, содержащее весы аналитические; штангенциркуль — ГОСТ 166-73; микрометр, позволяющий производить

15 линейные замеры с точностью до 0,01мм.

Плотность определяют по образцам ма-. териала, имеющим размеры 5х50х50 мм по отношению массы к его объему, определяемым непосредственно взвешиванием и обмером, Недостаток этого устройства-необходимость изготовления специальных образцов, что увеличивает трудоемкость контроля, а иногда делает его невозможным, например при сложной конфигурации образцов материала.

Известно также устройство для определения удельного веса твердых тел, содержащее циферблатные весы,на одной чашке которых расположен груз постоянного веса, сосуд с жидкостью и емкость для исследуемого образца, Устройство снабжено рычагом, один конец которого установлен на подвижной опоре, установленной на другой чашке весов, а к другому концу рычага подвешен уравновешивающий груз, причем рычаг снабжен тарировочным бегунком.(1 .

Однако хотя данное устройство и позволяет несколько ускорить процесс определения удельного веса, так как нет необходимости изготавливать образец специальной формы и производить ,вычисление по формуле (шкала удельного леса наносится на основную шкалу цифер блатных весов), однако это устройство ха873029

4 сосуд заполненный жидкостью, в которую погружен полый цилиндрический плаваюший элемент, имеющий градуировочную шкалу и приемник для образца, снабжено дополнительным приемником образца, укрепленным на нижней торцовой крышке плавающего элемента, и выполненным водопроницаемым и разъемным, а сдвоенная градуировочная шка10 ла установлена на наружной цилиндрической поверхности последнего с возможностью ее вертикального перемещения. Кроме того, дополнительный приемник для образца выполнен в виде разъемной сетки сферической формы, Работа устройства основана на измерении кажущегося веса образца, погруженного в жидкость с заранее известной плотностью g, при постоянном заранее заданном значении массы образца в воздухе Р 5 При этом .еоьд ° в формуле, полученной на основании закона Архимеда обо.вопд,.

Р обр р:к обе. Ьо д- моор, вод. где 90бр — искомая плотность образца; масса образца в воздухе; масса воды, вытесненной образцом; рактеризуется сложностью и громоздкостью конструкции. Кроме того, уст.ройство не позволяет измерить плотность материала менее г/см (т.е.

3 плотность материала должна быть больше плотности жидкости).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к,предлагаемому является прибор для определения плотности твердых частиц малых размеров. Прибор имеет горизонтальную опорную плиту, снабженную держателем, обеспечивающим скользящее перемещение указателя, несущую градуи рованную шкалу, и вертикальный трубчатый сосуд, заполненный жидкостью, в которую погружен плавающий измеритель ный узел с приемником для образца, Прибор отличается тем, что в нем держатель указателя, несущий градуирован ную шкалу, закреплен непосредственно на трубчатом сосуде, заполненном жидкостью, в которой размещен плавающий узел. Сыпучий материал, состоящий из твердых частиц малых размеров помещается в приемник размещенный в плавающем узле. Прибор характеризуется простотой конструкции и отсутстви ем необходимости предварительной точной настройки (2 .

Недостатки этогЬ прибора — длительность процесса определения плотности для твердых материалов больших размеров, которые для заполнения приемника образца заданного объема необходимо измельчить до, мелкодисперсно35 го состояния.Для сверхлегких материалов типа пенопласта этот процесс очень трудоемок и длителен. Большая крупность частиц будет снижать точ40 ность измерений. Кроме того, крепление шкалы на сосуде с жидкостью требует применения в каждом случае лишь данного сосуда и только определенного уровня жидкости. Это усложняет эксплуатацию устройства, замедляет процесс измерения, так как требуется предварительная установка шкалы и уровня жидкости.

Цель изобретения — ускорение и упрощение процесса измерения, расши- 50 рения области применения, создания простого и надежного устройства для экспресс-анализа плотности и массы образцов сверхлегких материалов типа пенопласта. 55

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения плотности твердых материалов, содержащее об . $4

p 1» кажущаяся масса образца * погруженного в.воду;

g — плотность жидкости.

Все величины эа исключениемр постоянны и заранее заданны. Взвешивание и подгонка образца к заданному весу производится прн использовании верхнего приемного узла устройства, выполненного легкосъемным.

Таким образом, предлагаемое устройство является прямопоказывающим измеритепем плотности твердых материалов например, пенопласта,, измельчение которых для измерения плотности неприемлемо по ранее оговоренным причинам.

Ускорение процесса определение плотности материала по сравнению с известным достигается за счет исключения трудоемкой операции измельчения образца либо изготовления образца определенного объема, простоты градуировки шкалы и эксплуатации устройства.

Данное устройство пригодно для измерения плотности материалов с закрытой пористостью, образцей с открытой пористостью необходимо подготовить к из873029

5 меренню, путем покрытия их наружной поверхности пленкой лака, клея или другбго воДостойкого вещества.

Устройств» для определения плотности твердых материалов рассчитывается таким образом, чтобы при погружении в жицкость, оно до двух третих своей высоты было погружено в воду для обеспечения его устойчивого вертикального положения, Максимальные размеры образцов, плотность и вес которых подлежит определению, также выбираются из условия сохранения устойчивости вертикального положения.

Для образцов сверхлегких материалов, плотность которых меньше едини- цы,нет необходимости фиксации в приемнике, так как в этом случае образцы поджимаются к верхней полусфере сетки приемника выталкивающей силой, Для образцов материалов с плотностью больше единицы образцы укладываются в нижней полусфере сети приемника.

Установка шкалы непосредственно на плавающем узле и считывание показаний по уровню жидкости позволяет использовать любой прозрачный сосуд с жидкостью,.налитой до любого уровня.

На чертеже схематически изображено устройство, продольный разрез.

Устройство для определения плотности твердых материалов содержит прозрачный цилиндрический сосуд 1, заполненный жидкостью 2, в которую погружен полый латунный цилиндрический плавающий элемент 3. Последний имеет трубчатый корпус 4 с припаянными в верхней 5 и нижней 6 торцовыми крьппками. Причем нижняя крышка 6 для обеспечения устойчивого вертикального положения плавающего узла 3 выполнена более массивной, чем верхняя. К нижней торцовой крышке 6 припаян прием-, ник 7 для образца (на чертеже не показан,)выполненный в виде латунной . жесткой сетки .сферической формы, Сетка приемника 7 содержит верхнюю 8 и нижнюю 9 полусферы, соединенные с помощью шарнира 10 и удерживающиеся в сомкнутом положении с помощью замка ll, К наружной цилиндрической поверхности трубчатого корпуса 4, вдоль его образующей, припаяна направляющая

12, на которой установлена с возможностью вертикального перемещении градуировочная шкала 13, фиксируетси с помощью винта (на чертеже не показан

В верхней части плавающего элемента установлен легкосъемный приемник 14 образцов. Градуировку шкалы 13 устройства осуществляют следующим образом.

Предварительно производят градуировку шкалы 13 устройства по весу образца в воздухе и плотности. Градуировку проводят с.помощью ряда образцов с известным весом и плотностью.

Погружают плавающий узел 3 с приемником 7 без образца в сосуд 1 с.водой.

На точку шкалы 13, совпадающую в этом случае с уровнем воды, наносят отметку О.

Помещают в приемник 14 меру массы, которая являетси базовой дпи прибора (например 50), а затем в приемник 7 помещают последовательно эталонные образцы, плотность которых ниже плотности воды, Для каждого образца наносят отметки на шкале 13, совпадающие в каждом случае с уровнем воды.

Для образцов из сверхлегких материалов отметки шкалы 13 располагаются киже нулевой отметки, То же проводит для стандартных образцов материалов, имеющих плотность вьппе единицы. В этом случае отметки шкалы 13 располагаютси выше нулевой отметки.

Определение плотности с помощью предлагаемого устройства осуществляют следующим образом, Образцы материала, например пенопласта помещают в приемник 14 и доводят его вес до базовой величины.

Поднимают плавающий элемент 3 с приемником 7 над водой, открывают замок

1l приемника 7, поворачивают нижнюю

9.полусферу сетки относительно верхней 8 вокруг шарнира 10, помещают образец материала известного веса,например пенопласт иэ приемника 14 внутрь приемника 7 и опускают плавающий узел нз приемника 14 внутрь приемника 7 и опускают полавающий узел 3 с приемником 7 в воду. При этом образец пенопласта всплывает и вытал:,кивающей силой поджимаетси к верхней:8 полусфере приемника 7. По отметке шкалы 13 совпадающей и данном случае с уровнем воды 2 в сосуде 1, считывают значение плотности образца.

Определение плотности образца материалов с удельным весом больше единицы проводят аналогично, однако при этом считывание показаний ведут по отметкам шкалы 13, находящимся вьппе нулевой,ее отметки.

Использование предлагаемого устройства по сравнению с известным .зна873029

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 9018/65 .Тираж 9!0 Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 чительно упрощает измерения, сокращает время и уменьшает погрешность определения плотности образцов материалов благодаря исключению операции измельчения образца, либо изготовления образца определенного объема, а также благодаря простоте градуировки шкалы и эксплуатации устройства.

1. Устройство для определения плотности твердых материалов, содержащее сосуд заполненный жидкостью, в которую погружен полый цилиндрический плавающий элемент,.имеющий градуировочную шкалу и приемник для образца, о. т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью ускорения и упрощения процесса измерения, а также расширения области применения, оно снабжено дополнительным приемником .образца, закреплен5 ным на нижней торцовой крышке плавающего элемента и выполненным водопроницаемым.

2. Устройство по п.), о т л ич а ю щ е е с я тем, что дополнитель10 ный приемник для образца выполнен в виде разъемной сетки сферической формы.

Ис точ ники и нформации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 364872, кл. $ 01 Й 9/08, 1972.

2. Патент Франции Ф 2102909, кл. Q 01 и 9/00, 1972(прототип).