Устройство для измерения вязкости паров агрессивных сред

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСтИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (49) (11) (sl)4 С Ol и 11/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВЩ ЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРстВенный нОмитет сссР

halo делАм изОБРетений и 07кРытий (21) 3712379/24-25 (22) 19.03.84 (46) 23 ° 07.85. Бюп. М 27 (72) Д.Л.Тимрот, Б.Ф.Реутов и А.П.Архипов (71) Московский ордена Ленина и орде" на Октябрьской Революции энергетический институт (53) 532. 137(088.8) (56) 1. Голубев И.Ф; Вязкость газов и газовых смесей. Физматгиз, 1959, с. 82,83.

2. Тимрот Д.Л., Варава А.Н. Экспериментальное определение вязкости паров натрия. — "Теплофизика высоких температур", 1977, т.15, 9 4, с ° 750.

3. Авторское свидетельство СССР

У 1002907, кл. G 01 И 11/16, 1983 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ВЯЗКОСТИ ПАРОВ АГРЕССИВНЫХ СРЕД, содержащее измерительную ячейку, подвешенную на проволоке внутри термостатированного корпуса, выполненную в виде оболочки с жестко закрепленной внутри нее первой системой расположенТ ных параллельно один другому дисков и второй системой дисков, размещенных в зазорах дисков первой системы и подвешенных на мультифилярном подвесе, выполненном из проволоки, укрепленной на стержнях, испарительный бачок для исследуемого вещества, сообщающийся с измерительной ячейкой, и систему сообщения измерительной ячейке вращательных импульсов, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, оно снабжено трубкой, размещенной внутри оболочки и жестко закрепленной на ней нижним концом, на верхнем конце трубки укреплен мультифилярный подвес, причем мультифилярный подвес и трубка выполнены из одного материала, стержни .имеют пазы, а мультифилярный подвес выполнен в виде витков проволоки, равномерно размещенных в пазах стержней.

1 i368

Изобретение относится к экспериментальной физике, в частности к технике экспериментального определения вязкости паров металлов

Известно устройство для измерения вязкости паров, определяющее затухание крутильных колебаний диска в вязкой среде. Наблюдение процесса затухания колебаний ведется с помощью зеркала, помещенного на колеблющейся 10 системе, через окно в корпусе вискозиметра j1) .

В случае исследования вязкости паров металлов применение данного устройства становится невозможным вследствие конденсации металла на всех элементах устройства, находящихся при температурах ниже температуры ко денсации.

Известно также устройство для ис20 следования вязкости паров щелочных металлов, в котором вязкость пара, находящегося в замкнутой оболочке, подвешенной на длинной упругой прово локе, определяют по затуханию отно"ительных колебаний системы дисков, связанных с помощью мультифилярного подвеска с оболочкой. Мультифилярный подвес собран из восьми вольфрамовых проволок диаметром 0,03 мм, распределенных по периметру круглого стержня

30 диаметром 2 мм 21 .

Недостатком устройства является сложность обеспечения равномерного натяжения всех восьми проволок,что приводит к снижению точности экспери-З5 мента из-за перекоса дисков, а также к выходу из строя всего устройства в целом, представляющего собой замкнутую цельносваренную систему, из"за обрыва наиболее напряженной нити.

Указанные недостатки ограничивают диапазон исследования вязкости с помощью этого устройства.

Наиболее близким по технической 45 сущности к изобретению является устройство для измерения вязкости паров агрессивных сред, содержащее измерительную ячейку, подвешенную на проволоке внутри термостатированного кор- 50 пуса, выполненную в виде оболочки с жестко закрепленной внутри нее первой системой расположенных параллельно один другому дисков и второй системой дисков, размещенных в зазорах 55 дисков первой системы и подвешенных на мультифилярном подвесе, выполненном из проволоки, укрепленной на

827 стержнях, испарительный бачок для исследуемого вещества, сообщающийся с измерительной ячейкой, и систему сообщения измерительной ячейке вращательных импульсов P3) .

Недостатком известного устройства является возможность значительного изменения расстояния между дисками при проведении эксперимента в широком диапазоне температур (вследствие температурного расширения пучков мультифилярного) подвеса, вплоть до их касания с дисками, жестко связанными с оболочкой. Кроме того, закрепление пучков проволоки в других стержнях, посредством предваритель ного обжатия и последующей приварки создает повышенные механические напряжения в месте закрепления, возможность нарушения прочности соединения и исключает использование проволок меньшего диаметра вследствие их сгорания при заварке. Учитывая необходимость минимального диаметра круглых стержней, изготовление шарнирного соединения сложной геометрической формы требует значительных трудозарат высококвалифицированного труда.

Цель изобретения — расширение диапазона измерений.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения вязкости паров агрессивных сред, содержащее измерительную ячейку, подвешенную на проволоке внутри термостатированного корпуса, выполненную в виде оболочки с жестко закрепленной внутри нее первой системой расположенных параллельно один другому дисков и второй системой дисков, размещенных в зазорах дисков первой системы и подвешенных на мультифилярном подвесе, выполненном из проволоки, укрепленной на стержнях, испарительный бачок для исследуемого вещества, сообщающийся с измерительной ячейкой, и систему сообщения измерительной ячейке вращательных импульсов, снабжено трубкой, размещенной внутри оболочки и жестко закрепленной на ней нижним концом, на верхнем конце трубки укреплен мультифилярный подвес, причем мультифилярный подвес и трубка выполнены из одного материала, стержни имеют пазы, а мультифилярйый подвес выполнен в виде витков проволоки, равномерно размещенных в пазах стержней.

827 з .1168

На фиг. 1 приведена схема устроисРва для измерения вязкости паров металлов, на фиг.2 — конструкция мультифилярного подвеса на фиг.3 — приспособление для его намотки; на 5 фиг.4 — схема намотки витков проволоки в мультифилярном подвесе.

Устройство (фиг.1) содержит термостатированный корпус 1, вольфрамовую проволоку 2 и измерительную ячейку, 1О состоящую из оболочки 3, первой системы расположенных параллельно один другому и жестко закрепленных на оболочке дисков 4, второй системы дисков 5, мультифилярного подвеса 6 и 15 тонкостенной трубки 7, а также испарительный бачок 8, короткозамкнутую рамку 9, электромагнит 10, зеркало

11, шкалу 12, зрительную трубу 13, окно 14. 20

Мультифилярный подвес (фиг.2) представляет собой два стержня 15 и

16 с пазами 17 и 18, на которые намотана с равномерным натягом проволока

19 с помощью устройства, представлен-25 ного на фиг.3 содержащего жесткую раму 20, проволоку 21, съемную ось

22, груз 23, блок 24. Проволока 21 с укрепленным на ней грузом 23 перекинута через блок 24. )Кесткая рама 20 3О вращается вокруг съемной оси 22. При намотке сначала заполняется одна половина подвеса, далее рама 20 снимается с оси 22 и поворачивается на о

180 вокруг оси подвеса и устанавли35 вается снова на ось и заполняется вторая половина подвеса. Концы проволоки прикрепляются к стержню с помощью микросварки. Нижний стержень 16 (фиг. 1) соединен с подвижными диска— ми 5, верхний стержень 15 прикреплен к верхнему концу тонкостенной трубки

7 с помощью резьбового соединения в переходной детали.

Оболочка 3 подвешена внутри термо45 статированного корпуса 1 на вольфрамовой проволоке 2. Первая система

1дисков 4 жестко соединена с оболочI кои 3, а вторая система дисков 5 размещена в зазорах, образованных плос. костями первой системы дисков 4.

Испарительный бачок 8 расположен в нижней части устройства, короткозамкнутая рамка 9 укреплена на на- ружной поверхности оболочки 3, а 55 электромагнит 10 укреппен на наружной поверхности термостатированного корпуса 1.

Тонкостенная трубка 7 (фиг. 1) установлена нижним концом неподвижно в переходной детали оболочки 3, изготовлена из того же материала, что и мультифилярный подвес 6. Такая конструкция измерительной ячейки обеспечивает постоянство зазора между дисками оболочки и подвеса во всем диапазоне рабочих температур за счет одинакового расширения нитей мультифилярного подвеса (вниз) и тонкостенной трубки (вверх), что позволяет значительно расширить рабочий диапазон температур. Кроме того, резко снижается трудоемкость высококвалифицированного труда при изготовлении мультифилярного подвеса, что, с од— ной стороны, значительно увеличивает надежность и долговечность устройства (которое, являясь цельносваренным, в случае выхода из строя элементов мультифилярного подвеса полностью выходит из строя) а с дру— гой стороны — позволяет использовать для изготовления подвеса проволоку значительно меньшего диаметра, что уменьшает потери на внутреннее трение в поцвесе и, следовательно, уве- . личит точность измерений ь-,язкости.

Кроме того, использование цельной проволоки с натягом, равным расчетному, позволяет изготовить подвес с равнонапряженными и без начальных крутящих моментов нитями.

Устройство работает следующим образом.

Температура термостатированного корпуса обеспечивает испарение рабочего вещества, находящегося в испарительном бачке 8, причем температура зоны дисков и мультифилярного подвеса выше, чем температура зоны испарительного бачка, для обеспечения отсутствия конденсации паров веществ на дисках и мультифилярном подвесе.

С помощью рамки 9 и электромагнита

10 оболочке сообщается серия вращательных импульсов, причем так, что суммарный импульс, сообщенный систе— ме, равен нулю. При этом обеспечиьаются относительные колебания оболочки и дисков относительно положения равновесия системы. По затухашио колебаний оболочки, наблюдаемых с по— мощью зеркала 11, шкалы 12 зрительной трубы 13 и окна 14 определяется вязкость исследуемого пара по формуле

1168827 где — вязкость пара исследуемого вещества; 5

9 — логарифмический декремент колебаний системы с исследуемым веществом ho — логарифмический декремент

I колебании системы, обуслов1О ленный потерями в мультифилярном подвесе и определяемый в специальных опытах без исследуемого вещества, л — период колебаний системы соответственно в опытах с парами и опытах без исследуемого вещества, 1

С вЂ” геометрическая константа прибора, 20

Использование предлагаемого изобретения позволяет по сравнению с известным сохранить практически неизменной величину С (измеряемую в специальных тарировочных опытах), изменение которой зависит только от величины зазора между дисками, что значительно повысит точность ее определения и, следовательно, точность определения вязкости паров металлов. Кроме того, это позволяет значительно расширить диапазон исследуемых температур до 2000 К с помощью одной ячейки, так как температурное расширение нитей мультифилярного подвеса автоматически компенсируется равным расширением тонкостенной трубки 7.

С помощью описанной конструкции мультифилярного подвеса появится возможность использования нитей малых диаметров, снижать значение Я до пренебрежимо малых величин, что приводит к увеличению точности опытов.

Кроме того, данная конструкция значительно снижает трудозатраты квалифицированного труда, что позволяет уменьшить время цикла исследований примерно в 2 раза и, следовательно, снизить стоимость проведения работы.

1368827

1168827

Фиг.ф

Составитель В.Крутин

Редактор Ан.Шандор Техред Л.Микеш Корректор М.Самборская

Заказ 4608/37 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4