Устройство для определения локальной проницаемости пористых изделий

 

Изобретение относится к технике измерения проницаемости пористых материалов , в частности, изготавливаемых Методами порошковой металлургии, и может быть использовано для контроля их качества и промышленно выпускаемых на их Изобретение относится к технике измерения проницаемости материалов, в частности , изготавливаемых методами порошковой металлургии, и может быть использовано для изучения свойств проницаемости пористых материалов и контроля качества изделий при разработке технологии их изготовления и промышленном производстве путем оценки газопроницаемости. Развитие современных отраслей промышленности и техники (авиационной, автотракторной, химической, нефтеперераоснове изделий, использующихся в различных отраслях промышленности и техники. В предлагаемом устройстве держатель для крепления образцов, выполненный в виде полой цилиндрической трубки с участками разного наружного диаметра и перфорацией в области крепления образца, возвратно-поступательно перемещается внутри корпуса относительно измерительной головки , установленной в отверстии стенки корпуса перпендикулярно поверхности образца, с возможностью непосредственного определения при этом ее координат относительно цилиндрической поверхности , причем измерительная головка оснащена механизмом, обеспечивающим постоянство усилия ее прижима к исследуемой поверхности во время измерений. При этом корпус приспособления выполнен с выемкой на внутренней поверхности и оснащен сменной втулкой с боковым отверстием , соосным с отверстием в стенке корпуса. Втулки изготовлены из фторопласта или аналогичного по свойствам материала. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. батывающей, пищевой, машиностроительной , космической техники, ядерной энергетики , радиоэлектроники и ряда других) связано с потребностью в изделиях из пористых проницаемых материалов, имеющих в силутехнологических преимуществ изготовления и эксплуатационных требований ф.орму полых цилиндров (втулок, труб, гильз) и обладающих высокой однородностью свойств, в частности, поровой структуры и, как следствие, равномерностью газопроницаемости на рабочей цилиндрической по2 С ю ел ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .РЕСПУБЛИК (я)з G 01 N 15/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4631502/25 (22) 06.01.89 (46) 07.07.92. Бюл. N. 25 (71) Институт проблем материаловедения

АН УССР (72) В.Е.Мацера, П.А.Корниенко и О.И,Дереча (53) 539.217.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 735972, кл. G 01 N 15/08, 1977.

Капцевич В,М. и др. Метод контроля локальной проницаемости пористых порошковых материалов с использованием термоанемометра. Порошковая металлургия, 1987, ЬВ 7, с.60-63, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ЛОКАЛЬНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПОРИСТЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к технике измерения проницаемости пористых материалов, в частности, изготавливаемых методами порошковой металлургии, и может быть использовано для контроля их качества и промышленно выпускаемых на их

Изобретение относится к технике измерения проницаемости материалов, в частности, изготавливаемых методами порошковой металлургии, и может быть использовано для изучения свойств проницаемости пористых материалов и контроля качества изделий при разработке технологии их изготовления и промышленном производстве путем оценки газопроницаемости.

Развитие совремеиных отраслей промышленности и техники (авиационной, автотракторной, химической, нефтеперера„„5U„„1746259 А1 основе изделий, использующихся в различных отраслях промышленности и техники. В предлагаемом устройстве держатель для крепления образцов, выполненный в виде полой цилиндрической трубки с участками разного наружного диаметра и перфорацией в области крепления образца, возвратно-поступательно перемещается внутри корпуса относительно измерительной головки, установленной в отверстии стенки корпуса перпендикулярно прверхности образца, с возможностью непосредственного определения при этом ее координат относительно цилиндрической поверхности, причем измерительная головка оснащена механизмом, обеспечивающим постоянство усилия ее прижима к исследуемой поверхности во время измерений. При этом корпус приспособления выполнен с выемкой на внутренней поверхности и оснащен сменной втулкой с боковым отверстием, соосным с отверстием в стенке корпуса.

Втулки изготовлены из фторопласта или аналогичного по свойствам материала. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. батывающей, пищевой, машиностроитель-. ной, космической техники, ядерной энерге- тики, радиоэлектроники и ряда других) связано с потребностью в изделиях иэ пористых проницаемых материалов, имеющих в силутехнологических преимуществ изготовления и эксплуатационных требований форму полых цилиндров (втулок, труб, гильз) и обладающих высокой однородностью свойств, в частности, поровой структуры и, как следствие, равномерностью газопроницаемости на рабочей цилиндрической по1746259 верхности или их программным изменением. Возросшие требования к качеству пористых изделий связаны с необходимостью повышения качества контроля и необходимостью измерения проницаемости в.любой точке или участке рабочей поверхности с . одновременной фиксацией их, координат.

Известно устройство для измерения локальной проницаемости пористых материалов, состоящее из приспособления для крепления образца пористого материала, отсчетного устройства реометрического типа и измерительной головки с эластичным наконечником для обеспечения герметичного прилегания головки к пористой поверхности образца при измерении проницаемостисти.

Однако недостатком известного устройства является ограниченность его технических возможностей, зависимостьточнасти и времени выполнения измерений от кривизны исследуемой поверхности. Устройство не позволяет определять неоднородность газопроницаемасти на цилиндрических поверхностях, так как точность и производительность измерений резко ухудшается с уменьшением радиуса. Отрицательное влияние субъективного фактора при ручном прижиме измерительной головки к цилиндрической поверхности, состоящее в нарушении перпендикулярности, постоянства прижимающега усилия и герметичности ее контакта с поверхностью, .не гарантирует постоянства точности измерения, особенно при малых расходах, и резко снижает производительность. Отсутствие возможности определять непосредственно при измере- ниях координаты эондируемых точек на цилиндрической поверхности исключает оперативное получение точного представления о характере распределения проницаемости по поверхности изделия. В результате снижается качество контроля.

Устройство не обеспечивает проведение ускоренного контроля качества изделий путем сравнительной оценки проницаемости идентичных по геометрии (конфигурации и размерам) участков цилиндрической поверхности.

Известно также устройство для определения локальной проницаемости пористых . иэделий, включающее станину. держатель для образцов изделий, помещенный в полый цилиндрический корпус, измеритель. ную головку, размещенную с внешней стороны корпуса, закрепленные на корпусе механизм возвратно-поступательного и углового перемещения головки относительно держателя и координатные шкалы. Это устройство имеет низкую производительность определения проницаемости, обусловленную громоздкость аппаратурного оформления, что в свою очередь вызывает трудоемкость и сложность подготовки уст5. ройства к работе, включающей дополнительные затраты времени в балансировку, тарировку, индивидуальное для каждого образца определение оптимального зазора датчика-термаанемометра от исследуе10 мой поверхности, а также низкую точность измерений, обусловленную ее зависимостью ат множества факторов, таких как колебание температуры потока рабочего газа, точность используемой измерительной и

15 тарировочной аппаратуры, стабильность найряжения источника электропитания, размер паровых каналов исследуемого пористого материала, стабильность величины зазора между термоанемометром и поверхность

20 образца, ее кривизна. Кроме того устройство имеет повышенный расход рабочего газа.

Целью изобретения является повыше. ние точности и производительности определения.

25 Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения. локальной проницаемости пористых изделий, содержащем напорную емкость и расходомер, соединенные гибкими шлангами с приспо-"

30 саблением для крепления .образцов изделий, включающим станину, держатель для образцов, помещенный в полый цилиндрический корпус, измерительную головку, размещенную с .внешней стороны корпуса, 35 закрепленные на корпусе механизмы возвратно-поступательного и углового перемещения головки относительно держателя и координатные шкалы, держатель выполнен в виде полой цилиндрической трубки со

40 ступенчатым переходам внешнего диаметра, верхняя часть трубки C меньшим диаметром предназначена для размещения полых образцов и перфорирована, а ев нижняя часть с большим диаметром жест45 ко закреплена на станине, измерительная головка установлена в отверстии стенки корпуса нормально его внутренней поверх ности и оснащена механизмом, обеспечивающим постоянное усилие ее прижима к

50 внешней поверхности образца, на внутренней поверхности корпуса выполнена кольцевая выемка с возможностью размещения в ней между корпусом и образцам сменной втулки с боковым отверстием, соосным с

55 отверстием в стенке корпуса; боковые отверстия в сменных втулках имеют различную форму и размеры; сменные втулки изготовлены из фторопласта (или другого аналогичного материала).

На чертеже представлено устройство.

1746259

Устройство включает подвижно соединенные между собой корпус 1 и держатель

2 для образца 3, который размещен внутри коаксиального цилиндрического отверстия, образованного корпусом 1 и находящейся а ней сменной втулкой 4, зафиксированной гайкой 5. Верхняя часть держателя, выполненная в форме полой цилиндрической трубки меньшего по сравнению с нижней частью наружного диаметра, имеет перфорированный участок и соединена с нижней

- ступенчатым переходом, снабжена цейтрирующими конусами 6 и 7, уплотнительными шайбами 8-10 и гайкой 11. Нижней частью, конец которой укреплен.в станине 12, держатель образует зубчатореечную передачу с шестеренкой 13, неподвижно посаженной вместе с маховичком 14 на горизонтальную ось 15, находящуюся в корпусе 1. Измерительная головка 16 установлена в отверстии стенки корпуса 1 и сменной втулки 4 перпендикулярно цилиндрической поверхности образца 3, подпружинена гайкой 17 и оснащена отжимающим устройством 18. Приспособление снабжено координатными шкалами 19 и 20 для определения положения измерительной головки 16 относительно цилиндрической поверхности образца.

Питание устройства осуществляется от цеховой воздушной сети или баллона со сжатым воздухом (газом), Устройство работает следующим образом, . Сменная втулка 4 с боковым окном соответствующей геометрии, выполненная под размеры подлежащих контролю пористых образцов, устанавливается внутри корпуса 1 с обеспечением соосности их боковых отверстий и фиксируется гайкой 5.

Держатель 2 вращением маховичка 14 устанавливается в крайнее верхнее положение и на нем при помощи уплотнительных шайб

8, 9 и 10, центрирующих конусов 6 и 7 и гайки 11 крепится образец 3., который затем вращением маховичка 14 переводится в полость сменной .;тулки 4. Измерительная го-. ловка 16 монтируется в отверстии стенки корпуса. При помощи гибкого резинового шланга нижний конец держателя 2 через напорную емкость соединяется с источником сжатого воздуха, верхний конец держателя 2 - с манометром, а измерительная головка 16 — с отсчетным устройством, Измерения на устройстве осуществляются следующим образом.

C помощью редукционного вентиля че- . . рез напорную емкость сжатый воздух подводится к держателю с образцом и при постепенном повышении давления по манометру устанавливается необходимый пе. репад его на образце.

При "точечном" определении газопроницаемости с целью обеспечения герметичности контакта . при измерениях

5 предварительно производится регулировка усилия прижатия измерительной головки к исследуемой поверхности, которая осуществляется вращением гайки 17 путем постепенного увеличения усилия до достижения

10 постоянного расхода воздуха в каждой из произвольно выбранных 3 — 4 точек поверхности. Затем при заданном перепаде давления на образце производится измерение, локальной проницаемости. которая при

15 фиксированном положении образца в держателе определяется в точках, лежащих на образующей цилиндрической. поверхности, вдоль которой измерительная головка

16 перемещается вращением маховичка

20 14, В процессе измерений определяются координаты зондируемых точек, Переход к измерениям проницаемости последующей серии точек на образующей осуществляется после поворота образца в держателе вокруг

25 вертикальной оси и укрепления его в новом положении.

При измерении гаэопроницаемости участков цилиндрической поверхности определенной геометрии в случае осуществ30 ления ускоренного контроля йрименяется сменная втулка с соответствующей геометрией бокового окна, расположенного в корпусе симметрично измерительной головки, длина которой в этом случае не должна пре35 вышать толщину стенки корпуса, Измерительная головка устанавливается в центр подлежащего контролю участка поверхно-сти и при заданном перепаде давления на образце производится измерение проницае40 мости.

Поток воздуха (газа), прошедший через измерительную головку по соединительному шлангу, попадает в реометр, по показаниям которого судят о расходе воздуха(газа)

45 через локальный участок поверхности образца, а также о сопротивлении измерительной системы, используемой для точного определения перепада давления на исследуемом участке при корректировке значе50 ния величины локального расхода.

Измерения осуществляются по заданной программе в необходимом количестве участков (точек) поверхности образца с записью полученных данных в таблице. Зна55 чительное превышение обьема воздуха внутри образца над его локальным расходом обеспечивает постоянство перепада давления при изменении участков исследования, т.е. измерения расходов производятся практически в идентичных условиях.

1746259

Используя дайные о локальных расходах, определяется распределение локальных проницаемостей по площади изделий при их координатной привязке к поверхности. Данные о расходах на участке поверхности определенной геометрии используются для определения усредненных значений проницаемости, необходимых для проведения ускоренного сравнительного анализа качества.

Исходя из полученных значений перепара давления и расхода воздуха (газа) на исследуемом участке и его площади по закону Дарси определяется коэффициент проницаемости данного участка — локальный или усредненный. Результаты обрабатываются с использованием математической статистики и на основании полученных данных строятся гистограммы распределения локальной проницаемости по относительным частотам или плотности их распределения, Предлагаемое устройство было использовано для измерения локальной проницаемости при перепаде давления 980,67 и

245,17 Па на цилиндрических пористых втулках с рабочими диаметрами 60; 11 5 и 6 мм, изготовленных из спеченных порошков металлов. Установлено, что точность определения проницаемости возрастает с уменьшением диаметра поверхности втулок и перепада давления на образце,. т,е, с уменьшением расхода газа (воздуха), по сравнению с известным устройством повышается на 12-287ь, Формула изобретения

1. Устройство для определения локальной проницаемости пористых изделий, содержащее напорную емкость и расходомер, соединенные гибкими шлангами с приспособлением для крепления образцов изделий, включающее станину, держатель для

5 образцов, помещенный в полый цилиндрический корпус, измерительную головку, размещенную с внешней стороны корпуса, закрепленные на корпусе механизмы возвратно-поступательного и углового пере-

10 мещения головки относительно держателя и координатные шкалы, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения производительности и точности определения, держатель выполнен в виде полой

15 цилиндрической трубки со ступенчатым переходом внешнего диаметра, верхняя часть трубки с меньшим диаметром предназначена для размещения полых образцов и перфорирована, а ее нижняя часть с большим .

20 диаметром жестко закреплена на станине, измерительная головка установлена в от. верстии стенки корпуса нормально его внутренней поверхности и оснащена механизмом, обеспечивающим постоянное уси25 лие ее прижима к внешней поверхности образца, на внутренней поверхности корпуса выполнена кольцевая выемка с возможностью размещения в ней между корпусом и образцом сменной втулки с боковым от30 верстием,. соосным с отверстием в стенке корпуса.

2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что боковые отверстия в сменных втулках имеют различную форму и раэ35 меры.

3. Устройство по п,2, о тл и ч а ю щее с я тем, что сменные втулки изготовлены иэ фторопласта.

1746259

Составитель В, Баранов

Редактор Н, Лазаренко Техред М.Моргентал Корректор Н, Король

3аказ 2390 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета йо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101