Способ определения дисперсности частиц в ферромагнитных жидкостях

оп 693164 Союз Советских Социалистических Республик(22) ЗаЯвлено 2301.78(21) 2574097/18-25с присоединением заявки Йо -(51)М. Кл. 6 01 Н 15/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 30. 10, 79(72) Авторы изобретения Д, В. Орлов, Ю А, Митькин и С. Ю, Зубков Ивановский энергетический институт им. В. И. Ленина(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСИОСТИ ЧАСТИЦ В ФЕРРОМАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЯХ 20 Изобретение относится к способамопределения дисперсности магнитныхпорошков в различных суспензиях ипредназначено для определения дисперсности частиц в ферромагнитной жидкости (ФМЖ).Существует способ анализа ФМЖ позволяющий отобрать при ее изготовле-нии фракцию с наиболее мелкими частицами (1. Однако этот способ не позволяет оценивать различные ФМЖ по дисперсности частиц,Известен также способ определениядисперсности ферромагнитных частиц всуспензиях по изменению собственных 15частот колебательных контуров, в катушки индуктивности. которых помещаютисследуемую пробу. При этом одна изкатушек расположена в верхней частипробирки с пробой, а другая - в нижней. В момент введения пробы собственные частоты контуров равны Е и ГЗПо мере оседания. ферромагнитных частиц в суспензии частоты изменяютсяи по истечению некоторого временис, 25необходимого для получения значимойразницы в этих частотах, делают новыйзамер. Вследствие оседания частиц,частота верхнего колебательного контура увеличивается на ь Г а нижнего 30 уменьшается на Ьй и по сумме этих замеров судят о дисперсности частиц (2.однако данный способ требует значительных затрат времени, так как замеры проводятся после того, как частицы осядут на некоторое расстояние (порядка нескольких сантиметров). Это время в данном случае определяется скоростью оседания ферромагнитных частиц.Изложенный выше способ приемлем для определения дисперсности суспензий, содержащих только крупные частицы, так как скорость оседания их достаточно велика. Если же частицы имеют размеры в несколько сотен ангстрем, то этот способ требует весьма значительных затрат времени, порядка тысячи часов, так как скорость оседания частиц крайне мала и для получения заметной разницы в частотах необходимо значительное время.Цель изобретения - сокращение времени измерений для определения дисперсности частиц в ферромагнитных жидкостяхуказанная цель достигается тем, что на исследуемую пробу ферромагнит" ной жидкости накладывают магнитноеполе, Направление которого перпендикулярно электродам измерительной ячейки. Затем определяют емкость такого образца на двух различных частотах инаходят отношение этих двух емкостей.к,:" сПо найденному отношению можно судить о дисперсности частиц в ФМЖ.Физической основой способа является зависимость емкости ФМЖ от частотыэлектрического поля при одновременномвоздействии магнитного поля. Эту зависимость можно объяснить следующимобразом, Примесные частицы в ФМЖ покрыты поверхностно-активным веществом(ПАВ), котороепрепятствуетслипанию 15частиц в ферромагнитной жидкости. Вслучае отсутствия магнитного поля ПАВравномерно распределено по поверхности частицы. Такое симмЕтричное расположение ПАВ обеспечивает слабую поляр ность ФМЖ, поэтому зависимость емкости бт частоты выражена слабо. При налбжениимагнитного поля частицы прйтягиваются друг к другу и выстраиваютсяв цепочки по направлению магнитного 25пФлн При этом расстояние между частицами сокращается и ионная оболочкаЙЛВ деформируется, то есть нарушаетсясимметрия в расположении ионной оболочки. Это приводит к тому, что части З 0ца прйобретает значительйый дипольныймомент. В этом случае зависимостьем-кости от частоты выражена ярко и имеет усточивый характер в широком диапазойе частот.35При заданной индукции магнитногополя крупные частицы притягиваются сбольшей силой, чем мелкий ЙоэтоМУдля крупных частиц искажение оболочки ПАВ будет большим. Следовательно,зависимость емкости от частоты электрийеского поля при"одноэременйом наложенйи магнитного поля будет определяться дисперсностью частиц ферромагнитной жидкости. Степень зависимостиемкости образца с ФМЖ от частоты элек трического поля в этом случае определяется по,отношениюемкостей образцана двух частотах,"по которбму можносудить о дисперсности частиц в ФМХ(.Возможность реализации способа под.50тверждена экспериментально. Экспериментом установлена"эависимость емкости образца от частоты для несколькихферромагнитных жидкостей на кремнийорганическойоснове,отличающихся раз. 55мерами частиц примесей.Исследуемая ФМЖ заливалась в измерительную ячейку, на которую накладывалось "магнитное поле йерпендикулярно плоскостям электродов ячейки. Измерения емкости образца проводилисьс помощью моста Р-.571 типа МИЕП.Кроме того производиЛся контрольсреднего размера частиц в ферромагнитной жидкости по изменению скорос" ти их оседания, так как размер частиц (радиус г) пропорционален корнюквадратному из скорости оседания частиц (/,Измерения проводились в диапазонечастот 10 - 10 Гц при индукциях маг 2нитного поля 0,1-0,5 Т.на чертеже приведены зависимостиемкости образца от частоты электрического поля для двух жидкостей прииндукции 0,2 Т. Эти зависимости имеютспадающий вид, причем скорость спадаразличная для двух жидкостей. При частотах порядка 10 Гц и выше емкость.Еобразцов мало изменяется. Для всехисследуемых жидкостей определялсякоэффициент К, который характеризуетскорость спада емкости образца приувеличении частоты электрического по-.ля. Значения К определялись при различном соотношении частот Г и К,определяемом как Х(= - (табл. 1) а(рГ 1также при различных индукциях магнитного поля (табл. 2).Из приведенНых таблиц следует, чтокоэффициент К следует за изменениемразмера частиц (значения радиуса частиц Р в табл. 1 приведены в относительных единицах), причем с ростомразмера частиц коэффициент К такжевозрастает. Каибольшие численные значения К получаются при отношениичастот - =, 10 - 10 (табл. 1) иЬ 2 3( при индукциях магнитного поля 0,1- 0,5 Т. При этих параметрах наблюдает-. ся более резкая зависимость емкостиобразца от частоты электрического поля, что позволяет получить большие значения коэффициента К и с большей достоверностью оценивать дисперсность частиц в ферромагнитных жидкостях.Приизмерениях емкости образца желательно нижнюю частоту выбирать порядка сотен герц, так .как при более низкой частоте (менее 100 Гц) сказывается неустойчивость работы приборов. Верхняя частота обусловлена тем, что начиная с частоты 10 Гц скорость спада зависимостей емкости от частоты стабилизируется и практически не изменяется с ростом частоты.Результаты испытаний также показали, что время измерений по предлагаемой методике составляет 0,3 часа, что значительно меньше, чем по извест- ной методике.П р и м е р. Исследовалась ФМЖ на кремнийорганической основе, скорость оседания"частиц в которой составляет 0,2810 см/час. Следовательно, для оседания частиц примерно на 1 см, когда можно получить заметную разницу в частотах колебательных контуров (поизвестной методике), необходимо время 0,28 10 З часа.,3 Фиксированающийкорения ан у дополнинное магнитеды на двухо т л и ч с целью у лизнруемой ср ных частотах, с я тем, что,лиза, на исследуему тельно накладываю ретения рмула и аст Предлагаемый способ позволяет произвести замеры и оценить дисперсность частиц в ферромагнитной жидкости эа время 0,3 часа. При этом выигрыш во времени составляет порядка тысячи часов.5Эти результаты подтверждают, что способ определения дисперсности частиц в ФКК .осуществим в реальных условиях при значительном сокращении времени измерений,1Способ .определения дисперснос ти частиц в ферромагнитных жидкостя основанный на измерении емкости ана Кроме того, при одинаковых размерах частиц появляется возможность контролировать толщину слоя ПАВ на поверхности частиц.Сокращение времени испытаний при определении дисперсности частиц в ФИЖ в сотни раз приводит к зкономии материальных затрат, поэтому данное изобретение эффективно экономически, особенно при контроле свойств вновь получаемых ферромагнитных жидкостей,693164 ное поле, направление которого иден"тично направлению электрического по ля, и по отношению емкостей судят одисперсности частиц.2. Способ по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что отношение частот выбирают в интервале 10 - 10 при индукции магнитного поля 0,1- 0,5 Т. оставитель В. Вощанкинехред 3 фанта Корректо Синицка ака тираж 107 64 Подписи ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/ илиал ППП фПатент ектная, 4 город едактор Л. Веселовская Источники инФормации,принятые во внимание при .экспертизе1. Патент СНА Р 3483969,кл, В 03 С 1/00, 1973. 2. Авторское свидетельство СССРР 371497, кл. С 01 И 27/72, 1974