PL179669B1 - Kondensator do pomiaru właściwości ciekłych dielektryków i materiałów ciekłokrystalicznych - Google Patents

Abstract

1. Kondensator do pomiaru właściwości ciekłych dielektryków i materiałów ciekłokrystalicznych, składający się z dwóch elektrod pomiarowych do wnętrza których wprowadza się badaną ciecz, znamienny tym, że zawiera elektrodę (1) z wydrążoną labiryntową komorą (3) dla badanej cieczy, która od góry jest zamknięta membraną (4) emitującądo wewnątrz kondensatora ciśnienie hydrostatyczne, a od dołu jest zamknięta drugą elektrodą (2) w kształcie metalowego krążka, przy czym pomiędzy obydwoma elektrodami (12)jest usytuowany w poziomie pierścieniowy dystansowy izolator (5), ustalający pomiarową odległość (h) tworzącą elektrostatyczną przestrzeń pomiędzy tymi elektrodami.

Description

Przedmiotem wynalazku jest kondensator do pomiaru właściwości ciekłych dielektryków i materiałów ciekłokrystalicznych przy zastosowaniu wysokiego ciśnienia hydrostatycznego.

Znany jest pomiar materiałów ciekłokrystalicznych przy wykorzystaniu wysokiego ciśnienia. Realizuje się go za pomocą kondensatora zawierającego dwie metalowe elektrody, oddzielane od siebie izolatorem. Badaną ciecz wprowadza się do wnętrza elektrod i poprzez odpowiednie przepusty podłącza do aparatury pomiarowej. Po umieszczeniu kondensatora w wysokociśnieniowej komorze, całość zalewa się badaną cieczą, a następnie poddaje dużemu ciśnieniu gazu obojętnego, na przykład helu lub azotu. Ciśnienie gazu w bezpośrednim kontakcie z badaną cieczą powoduje zmiany pojemności elektrycznej kondensatora, które przekazuje się do odpowiedniego miernika pomiarowego. Właściwości badanych materiałów ciekłokrystalicznych określa się z uwzględnieniem zmian pojemności kondensatora oraz innych mierzonych wielkości fizycznych. Stosowanie takiego kondensatora wskutek bezpośredniej penetracji gazu do badanej próbki, zniekształca jednak końcowe wyniki pomiaru.

Z polskiego opisu patentowego nr 147625 znany jest również kondensator do pomiarów dielektrycznych właściwości cieczy, zwłaszcza ciekłych kryształów, umożliwiający wykonywanie badań w zakresie zmieniającej się temperatury badanego roztworu. Kondensator ma dwie elektrody pomiarowe w kształcie tulejek z kołnierzami oddzielonymi od siebie pierścieniami kwarcowymi. Wokół obydwóch tulejowych elektrod są umieszczone spirale grzejne. Za ich pomocą można dokonywać badań właściwości cieczy oraz ciekłych kryształów w ograniczonym zakresie i tylko wówczas, gdy zmieniającym się parametrem jest temperatura wywołująca określone zmiany w badanym roztworze.

Istota konstrukcji kondensatora według wynalazku polega na tym, że zawiera tylko jedną elektrodę z wydrążoną labiryntową komorą dla badanej cieczy, która od góry jest zamknięta membraną emitującą do wewnątrz kondensatora ciśnienie hydrauliczne, a od dołu jest zamknięta drugą elektrodą, usytuowaną poziomo, w kształcie metalowego krążka. Pomiędzy obydwoma elektrodami jest usytuowany w poziomie pierścieniowy dystansowy izolator ustalający niezmienną odległość, tworzącą elektrostatyczną pomiarową przestrzeń pomiędzy tymi elektrodami, w której znajdująca się pod wpływem wysokiego ciśnienia hydrostatycznego

179 669 badana ciecz, zmienia mierzoną pojemność elektryczną kondensatora. Labiryntowa komora w górnej części elektrody przylegającej do membrany jest znacznie rozszerzona.

Ponieważ badana ciecz jest całkowicie odizolowana od kontaktu z medium ciśnieniowym oraz że nie ma dodatkowego środka grzewczego, zapewniony jest dokładny i nie zakłócony wynik pomiaru.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym kondensator jest przedstawiony schematycznie wzdłuż jego osi podłużnej.

Kondensator składa się z dwóch metalowych elektrod, z górnej elektrody 1 i dolnej elektrody 2. Górna elektroda 1 ma kształt walca z wydrążoną wewnątrz labiryntową komorą 3 wypełnioną badaną cieczą, oznaczoną na rysunku krzyżykami. Od góry komora 3 jest zamknięta membraną 4 a od dołu dystansowym izolatorem 5 i dolną elektrodą 2 w kształcie metalowego krążka. Labiryntowa komora 3 w części górnej 6 przyległej do membrany 4 jest znacznie rozszerzona obejmując dużą powierzchnię oddziaływania ciśnienia hydrostatycznego, emitowanego przez tę membranę w kierunku strzałek 7 do wewnątrz komory. Następnie, komora poprzez kanał 8 przechodzi do dolnej rozszerzonej części 9 tworząc szczelinę pomiarową kondensatora o odległości h pomiędzy elektrodami 1 i 2. Odległość h tworząca elektrostatyczną przestrzeń pomiędzy elektrodami 1 i 2 jest trwale ustalana przez dystansowy izolator 5, na przykład w postaci kwarcowego pierścienia.

Górna elektroda 1 ma dwa naprzeciwległe boczne otwory 10 i 11 do wprowadzania badanej cieczy do wewnątrz labiryntowej komory 3. Otwory te są zamykane śrubami 12 z teflonowymi uszczelkami 13. Jeden z otworów, na przykład otwór 10, jest przeznczony do wprowadzania do wewnątrz badanej cieczy, a drugi 11 stanowi podczas napełniania otwór przelewowy i odpowietrzający. Membrana 4 jest zamocowana za pomocą wkrętu 14 i dociskanego pierścienia 15. Doprowadzenie czynnika ciśnieniowego oznaczonego strzałkami 7 dokonuje się przez umieszczenie całego kondensatora w zamkniętej ciśnieniowej komorze nie pokazanej na rysunku.

Obydwie elektrody 1 i 2 są połączone ze sobą śrubami 16 poprzez pierścień 17 i podstawową płytę 18 oraz są odizolowane od siebie teflonowymi izolatorami 19 i 20. W podstawowej płycie 18 są również umieszczone w izolatorach teflonowych przepusty prądowe 21 i 22 odpowiednio połączone przewodami 23 i 24 z elektrodami 1 i 2.

Za pomocą przepustów prądowych 21 i 22 doprowadzane jest do elektrod 1 i 2 napięcie zmienne o częstotliwości od 0,1 Hz do 12 MHz lub napięcie stałe do wielkości 1000 V. Pod wpływem ciśnienia o wartości od kilku do kilkuset MPa, emitowanego z zewnątrz przez membranę 4, w badanej cieczy znajdującej się w szczelnie zamkniętej labiryntowej komorze 3, ulega zmianom struktura molekularna, gęstość, lepkość oraz charakter oddziaływań międzymolekulamych. Urządzenie pomiarowe podłączone do kondensatora mierzy występujące zmiany i podaje wyniki pomiaru liniowej i nieliniowej impedancji dielektrycznej badanej cieczy lub ciekłego kryształu. Można tutaj określać i wyróżniać trzy zasadnicze właściwości ciekłych kryształów, a mianowicie właściwości orientujące, elektrooptyczne i termooptyczne. Dla właściwości orientujących, ciekłe kryształy znajdują zastosowanie w spektroskopii jądrowego rezonansu magnetycznego NMR a także na przykład do usieciowania polimerów. Właściwości elektrooptyczne ciekłych kryształów są wykorzystywane do budowy modulatorów światła, na przykład wskaźników ciekłokrystalicznych. Natomiast właściwości termooptyczne mogą być wykorzystywane na przykład w termografii technicznej i medycznej.

179 669

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Kondensator do pomiaru właściwości ciekłych dielektryków i materiałów ciekłokrystalicznych, składający się z dwóch elektrod pomiarowych do wnętrza których wprowadza się badaną ciecz, znamienny tym, że zawiera elektrodę (1) z wydrążoną labiryntową komorą. (3) dla badanej cieczy, która od góry jest zamknięta membraną (4) emitującą do wewnątrz kondensatora ciśnienie hydrostatyczne, a od dołu jest zamknięta drugą elektrodą (2) w kształcie metalowego krążka, przy czym pomiędzy obydwoma elektrodami (1, 2) jest usytuowany w poziomie pierścieniowy dystansowy izolator (5), ustalający pomiarową odległość (h) tworzącą elektrostatyczną przestrzeń pomiędzy tymi elektrodami.
2. 2. Kondensator według zastrz. 1, znamienny tym, że labiryntowa komora (3) w górnej części elektrody (1) przylegającej do membrany (4) jest znacznie rozszerzona.
3. 3. Kondensator według zastrz. 1, znamienny tym, że obydwie elektrody (1, 2) są połączone ze sobą śrubami (16) poprzez pierścień (17) i podstawową płytę (18) oraz są odizolowane od siebie teflonowymi izolatorami (19,20).