Устройство для определения коэффициента объемного термического расширения
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
\ (22) Заявлено. 070781 (21) 3314424/ 8-25 Р М К з с присоединением заявки М (23) Приоритет 0 01 И 25/16 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий Опубликовано 070183. Бюллетень Йо 1 Дата опубликования описания 07.01.83 ($3) УДК 536.41 (088.8) В.A.Ананичев, Л.Н.Блинов, Л.А.Байдаков и М.Д.Бальмаков (72) Авторы, изобретения 1 им. В.И.Калинина . (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОБЪЕМНОГО .ТЕРМИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ Изобретение относится к дилатометрии, а именно к устройствам для определения коэффициента объемного термического расширения (KOTP) материала в жидком и высоковязком состояни. . ях. Известно устройство для определения КОТР материала в жидком состоянии, в котором косвенным путем определяют КОТР в жидком состоянии путем измерения веса платинового тела при погружении его в исследуемый материал, находящийся в жидком состоянии (1 j. Однако данное устройство не позволяет определить КОТР материалов с вязкостью более 1Р -10 П. Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство для определения КОТР мате- . риала в жидком и высоковяэком состояниях, содержащее весы, с коромыслом, стрелкой и противовесом, герметичный сосуд для исследуемого материала выполненный в виде Г-образной трубки укрепленный на коромысле весов. и размещенный в нагревательном устройстве (2 3. Недостатками известного устройства являются: относительно низкая точность определения КОТР, сложность установки сосуда, выполненного в виде Г-образной трубки над коромыслом весов, длительное время выдержки сосуда с исследуемым материалом при каждой температуре. При использовании иэвестного.устройства в процессе измерения в расплаве исследуемого материала образуются пузырьки газа, что снижает как точность определения КОТР, так и уменьшает температурный интервал.его измерения, так как при определенных значениях вязкости расплава газовые пузырьки практически не выходят иэ расплава исследуемого материала. Появление большого количества газовых пузырьков в расплаве исследуемого материала при высоких температурах приводит к разрыву его оплошности и, следовательно, невозможности определения KOTP для этих температур, Цель изобретения - повышение точности и сокращение времени определения коэффициента объемного термического- расширения материалов. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве содержащем весы с коромыслом, стрелкой и противовесомт герметичный сосуд для исследуемого 987487 материала, выполненный в виде Г-образной трубки, укрепленной на коромысле весов, и размещенный в нагревательном устройстве, герметичный сосуд выполнен в виде прямой трубки и укреплен на коромысле под углом 25-65 к нему. Укрепление трубки под углом с к коромыслу приводит к образованию составляющей Fsin а(выталкивающей силы F вдоль трубки, Пузырьки газа будут всплывать, т.е. уходить из расплава исследуемого материала. Для наиболее эффективного и быстрого удаления пузырьков газа угол с следует брать как можно большим из интервала 12 <0,9F, показывающее что для данного интервала составляющая Fsin cL mzazкивающей силы вдоль трубки по порядку величины совпадает с величиной F выталкивающей силы. В данном случае увеличение угла d. свыше 65 не приведет к значительному увеличению величины Fsin с4 но зато может привести к уменьшению добавочного мо- 25 мента Mcosd., обусловленного paciiivрением исследуемого материала, что уменьшит чувствительность устройства. Из аналогичных соображений необходимо, чтобы 0Ä2M Из данного неравенства следует 25 < (.(78 . Таким образом, оптимальный интервал для угла о согласно двум полученным неравенствам следующий 25 < 65 о 35 Таким образом сосуд с исследуемым материалом, выполненный в виде герметичной прямой трубки, укрепляется под углом 25-650 к коромыслу весов, . 40 а расширение исследуемого материала при нагревании происходит в направлении свободного объема прямой трубки, оставляемого при заполнении сосуда материалом. Иа чертеже изображено устройство 45 для определения коэффициента объемного термического расширения, общий вид. Устройство содержит весы 1, на коромысле 2 которых с помощью дер- 50 жателя 3 закреплен под углом с †2565 к коромыслу сосуд 4, выполненный в виде прямой трубки, заполненный исследуемым материалом 5, сосуд с материалом помещен в нагревательное 55 устройство 6. Пля демпфирования весов и сохранения их чувствительности на стрелке 7 весов установлен противовес 8, контроль чувствительности определяется с помощью шкалы 60 9 весов. Устройство работает следующим образом, После закрепления сосуда 4 с материалом 5 на коромысле 2 весов 65 под углом 25-65О к коромыслу и компенсации веса сосуда с материалом противовесом 8 с помощью разновесов устанавливается равновесие весов и задается рабочая температура. С ростом температуры за счет теплового расширения меняется уровень материала в закрепленной под углом с(, к коромыслу прямой трубке, что приводит к нарушению равновесия весов 1, которое восстанавливается изменением веса равновесов. Сняв показания весов при двух рабочих темпе ратурах Т> и Т>, вычисляют искомый коэффициент объемного термического расширения 2 (Р— P ) P u P. — показания весов соот"2 ветственно при Т и Т Р вЂ” вес исследуемого материала в сосуде. Исследуемый материал в герметичной прямой трубке перед ее герметиэацией расплавляется и заполняет сосуд таким образом, что расширение его при нагревании происходит в направлении свободного объема закрепленной под углом прямой трубки. Использование устройства повышает точность, надежность и скорость определения величин KOTP при упрощении конструкции устройства в целом. Условия проведения эксперимента на предлагаемом устройстве исключают загрязнение воздуха и окружающей среды парами исследуемых материалов. Было проведено испытание устройства для определения коэффициента объемного термического расширения. В качестве испытуемого материала был взят селен. Экспериментальные данные по KOTP для селена (Se) приведены в таблице. В этой же таблице приведена по- . грешность определения KOTP в предлагаемом и в известном устройствах, а также приведено время определения KOTP в обоих случаях. Благодаря использованию устройства оказалось возможным повысить точность от (KOTP+1,5). 10 до (KOTP+0,1)- 10 и уменьшить в пять раз время определения KOTP в жидком и высоковязком состоянии химически активных материалов с высоким давлением насыщенных паров, увеличить температурный диапазон измерения К0ТР от температур плавления или размягчения до близких к критическим. Повышение точности и надежности результатов определения KOTP дости987487 гается установлением сосуда сматерналом, выполненным в ниде герметичной прямой трубки под углом 25-65,что обеспечивает выход пузырьков газа из материала. Предлагаемое устройство упрощает конструкцию известного устройства 5 (исключается Г-образная трубка). Условия проведения эксперимента на предлагаемом устройстве исключают загрязнение воздуха и окружающей среды парами исследуемых материалов. 1 с Ю +1 1О с сЧ <Ч < Ъ л с Ю Н МЭ с Ю (Ч РЪ Ю с л +I СЧ с Ю (Ч РЪ Ю и л Ф г Ю с л4 +! ( с СЧ л4 РЪ с Ю +I (Ч с (Ч л M.u о ° -! с Ю +1 Ю с ! Л л С ) Ю с +1 Ю с Ю Г ) / (Ч с л +! 3 с C) л РЪ л l1 Ю +I С Ъ с С1 «Ф С Ъ tA с л4 +! <Ч с л Р % РЪ л с Ю Ф1 <Ч с л (Ъ Щ с л +I 1. с л Ю РЪ л1 с C7" +с Ю с у;4 Ю С Ъ л! Ю +4 lA с <Ч Ю С Ъ 1 1 1 I I 1 1 t I I .1 1О 1 cG МЪ 1 --4 1 1 1 1 Ю с iA Р Ъ (I I 1 I! 1 1 1 Г 1 I СУ 1 1 1 Ъ 1 1<Ч 1 1 1 +--: — М 1 1 1 1 1 Э I I Н 1 и! I Э 1 Х 1 О 1 !й 1 go а5 э о 987487 Ц K x 1 О Э х д III O С4 6) а Е4 о v Ж Р3 з х Э 1 I 1 ФФ 55K ээээ аао ж и д и о z m Х к о5 э аохн аж! о Э 1 Ц О) э ж 1 х эфо а Д . с о йэ O os айхат н о эпох o,авэо 111 ж Ф а 987487 Формула изобретения Составитель Г.Кулаков Редактор С.Патрушева Техред, О.Неце Корректор М.Шароши . Заказ 10284/30 Тираж 8И1 Подписное ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 Устройство для определения коэффициента объемного термического расширения материалов, содержащее весы, герметичный сосуд для исследуемого 5 материала, выполненный в виде Г-образной трубки, укрепленной на коромысле весов, и размещенный в нагревательном устройстве, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени определения коэффициента объемного термического расширения материалов, герметичный сосуд выполнен в виде прямой трубки и укреплен на коромысле под углом 25-65 к нему. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Маэурина О.В. и др. Тепловое расширение стекла. Л., 1960, с.37-42 ° 2. Авторское свидетельство СССР 9 817560, кл. G 01 N 25/16 1981 (прототип) .
