Устройство для определения максимального капиллярного давления

(9) 01)5 сц) С 01 И 15/08 ЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТВУ ПИСАН РСНОМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЖРЫТИ(71) Белорусское республиканское научно-производственное объединение порошковой металлургии(53) 543.271,2.614,715(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР У 669271, кл. С 01 Л 15/00, 1973,2. Ивановский М.М, и др, Технологические основы тепловых труб, И., Атомнздат, 1980, с.32-34 (прототип). (54)(57) 1УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОГО КАШЩЛЯРНОГО ДАВЛЕНИЯ, состоящее нз О -образного манометра, левое колено которого соединено с патроном для крепления ис" следуемого образца, о т л и ч а ющ е е с я теи, что, с целью повьипения точности измерений, патрон для крепления исследуемого образца снабжен крьипкой с отверстием, а устройство дополнительно снабжено сиенным капилляром, частична заполненным несмачивающей жидкостью, запорным кла- панои, источником регулируемого из-. быточного давления или вакуума и сильфоном, снабженным градуированной щкалой, причем капилляр установлен в отверстии крьпвки, а правое колено И -образного манометра соединено через запорный клапан с источником регулируемого избыточного давления ипн вакуума.и с сильАоном, причем левое н правое колена Ц -образного манометра закреплены неподвижно одно от" носительно другого.2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с. я тем, что сменный капилляр имеет размер О,5-1,5 размера пор исследуемого материалаИзобретение относится к устройствам для контроля капиллярных свойствпористых материалов, в частностик устройствам для определения капиллярного давления. 5Известно устройство для определения максимального капиллярного давления, состоящее из двух сосудов,соединенных друг с другом гибкойтрубкой. Верхний сосуд закрыт сверху 1 Опористой роницаемой мембранной, накоторую насыпан слой тонкодисперснога порошка. Нижний сосуд, соединяю-.щая сосуды трубка и верхний сосудзаполнены жидкостью, причем жидкость, 15в верхнем сосуде касается пористоймембраны, смачивая тонкодисперсныйпорошок. На слое тоикодисперсногопорошка расположен исследуемый обраэецГЦ,Однако для данного устройствахарактерна недостаточно высокая точность. Это обусловлено тем, что между исследуемым образцом, в порахкоторого определяется капиллярное дав- г 5ление, помещена проницаемая мембранаи свободно насыпанный тонкодисперсный порошок. Структура и размеры пора также состояние поверхности пор мемб"раны и тонкодисперсиого порошка от 1 личаются по всем параметрам от этихже характеристик пор исследуемогообразца, что вносит погрешность в.измеряемую величину.Наиболее близким к изобретению по35текнической сущности и достигаемомуэффекту является устройство для определения максимального капиллярного давления, состоящее из 0 -образного манометра, левое колено которого соединено с патроном ддя крепления исследуемого образца, и расположено под ним Г 2 3,Недостатком известного устройстваявляется низкая точность, обусловлен 45ная инерционностью системы. Максимальное капиллярное давление в известном устройстве находят по разности уровней жидкости в момент отрыва мениска от образца, т.е. послетого, как мениск пройдет по порамчерез весь образец и под. поверхностьобразца натечет определенное коли.чество воздуха, достаточное для увеличения диаметра меииска до диаметраобразца. Действительный же момент 55равенства максимального капилляриогодавления 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 жидкостиот 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 из О -образного манометра, у которого левое колено соединено с патроном ддя 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 пра" вое колено 0 -образного манометра1087835 ВНЯИДИ Заказ 2647/38 Ти аж 823 Поутисное Филиал ППП Патент, г.Ужгород, Ул.Проектная, 4 соединено через запорный клапан систочником регулируемого избыточного давления или вакуума и с сильфо-,ном, причем левое и правое коленаО -образного манометра закрепленынеподвижно одно относительно другого.Кроме того, сменный капилляр имеет размер 0,5-1,5 размера пор исследуемого материала.На чертеже представлено предла Огаемое устройство, общий вид,Устройство для определения максимального капиллярного давлениясодержит исследуемый образец 1, который вставлен в уплотнение 2. Образец вместе с уплотнением помещен впатрон 3. Уплотнение сжато крышкой4 с впаянным в ней сменным капилляром 5. Крышка с капилляром прижатак. уплотнению с помощью гайки 6. Патрон соединен с леной трубкой О -образного жидкостного манометра 7. Правая трубка манометра подсоединенасверху через эапорный клапан 8 систочником регулируемого давленид всистеме. 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 несмачивающей жидкостью, с помощью гайки б жестко фиксируют в патроне 3так, чтобы нижний торец крышки 4 почти соприкасался с поверхностью образца 1. Свободная поверхность жид,кости в правой трубке должна бытьрасположена на одном уровне с верхней поверхностью образца 1.Увеличивают объем сильфона 9 иотводят жидкость из трубки. При сниженин поверхности на некоторую высоту мениски жидкости в порах образцаначинают перемещаться, Так как объемгаза между менисками жидкости в порах и несмачивающей жидкостью в капилляре 5 мал, последняя одновременно начнет двигаться по .капилляру.За поведением жидкости в капилляреможно следить, например, с помощьюизмерительного микроскопа. В момент 55:начала движения жидкости с помощью мановакууметра 11 измеряют разностьмежду атмосферным давлением и давлением над свободной поверхностью жидкости, и с помощью шкалы 10, градуиреванной в значениях разности уровней, определяют высоту Ь,Максимальное капиллярное давление определяют по формулеРкао 3+АРячеек 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 лищь 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 затрудняетопределение момента начала движения мениска, Пространство над свободной поверхностью жидкости соединено через запорный клапан 8 с источником регулируемого давления (не показан ). Еслимаксимальное капиллярное давление,а значит и разность уровней Ь велики, то с помощью источника регулируемого давления над свободной поверхностью жидкости создают вакууметрическое давление, уменьшая тем самымразность уровней, а значит и габариты устройства, Если же максимальное капиллярное давление, а значит и разность уровней Ь малы, то надсвободной поверхностью жидкости создают избыточное давление, увеличивая тем самым точность определения высоты Ь эа счет уменьшения относительной погрешности измерения.Предложенное устройство для определения максимального капиллярного движения по сравнению с известным позволяет повысить точность измерения на 10-152,