OpublikcnyfiH^nia 10 lipca 19g%r.BIBLIOTEKA |U rzedu Patentowego! POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 46901 KI 42 h, 51 KI. internat- G 01 n Centralne Laboratorium Akumulatorów i Ognitu*) Poznan, Polska Sposób oznaczania wielkosci porów maksymalnych w materialach porowatych oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Patent trwa od dnia 6 sierpnia 1962 r.Wynalazek dotyczy sposobu oznaczania wiel¬ kosci maksymalnych porów w materialach po¬ rowatych, a zwlaszcza w separatorach mikro- (porowatych, stosowanych do produkcji aku¬ mulatorów, charakteryzujacego sie tym, ze pró¬ be badanego materialu nawilza sie i pokrywa cienka warstewka cieczy o znanym napieciu powierzchniowym, poddajac próbe nastepnie z jedriej strony dzialaniu cisnienia gazu, przy czym wielkosci porów maksymalnych okresla sie na podstawie wartosci. cisnienia, przy któ¬ rym pojawiaja sie banieczki gazu.Wielkosc porów maksymalnych "w materia¬ lach porowatych jest jednym z parametrów charakteryzujacym ich przydatnosc dla okres- *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa: mgr Zenon Sczaniecki, mgr Wladyslaw Czemplik i Edward Fedder. lonych celów produkcyjnych. Na przyklad zbyt duze pory maksymalne w separatorach mikro- porowatych, stosowanych do produkcji aku¬ mulatorów, prowadza do zwarcia masy czynnej, co znacznie zmniejsza trwalosc tych akumula¬ torów. Podobnie zbyt duze pory maksymalne w spiekach niklowych, uniemozliwiaja stosowa¬ nie ich jako elektrod w ogniwach paliwowych.Równiez we wszelkiego rodzaju filtrach poro¬ watych wielkosc porów maksymalnych odgrywa doniosla role.Dotychczas wielkosc porów maksymalnych w materialach porowatych oznaczano metoda mikroskopowa, poslugujac sie zdjeciami mi¬ kroskopowymi. Jest to metoda zmudna, uciaz¬ liwa przy pomiarach w warunkach produkcyj¬ nych. Wymaga ona wykonania zdjecia mikro¬ skopowego, a nastepnie przeprowadzenia po¬ miarów na odbitce o odpowiednim powieksze-niu. Pomiary sa trudne uwlaszcza dla porów o malych wymiarach.Sposób oznaczania Nwielkosci porów maksy¬ malnych w materialach porowatych wedlug wynalazku polega na wykorzystaniu zjawiska napiecia powierzchniowego. W sposobie tym badany material porowaty nawilza sie oraz pokrywa cienfta warstewka cieczy. Na tak przy¬ gotowany material z jednej strony próbki wy¬ wiera sie cisnienie gazu, którego wartosc wzrasta w czasie. Przy okreslonej wartosci cisnienia na powierzchni próbki, nie poddanej cisnieniu pojawiaja sie banieczki gazu. Cisnie¬ nie, przy którym pojawiaja sie banieczki gazu zalezy od wielkosci maksymalnej porów. Zna¬ jac zatym wartosc cisnienia, przy którym pojawiaja sie banieczki gazu, mozna okreslic wielkosc porów maksymalnych.Banieczka gazu pojawi sie na powierzchni badanego materialu wtedy, gdy parcie wywie¬ rane przez gaz zrównowazy sile napiecia po¬ wierzchniowego. Parcie, wywierane przez gaz jest proporcjonalne do powierzchni przekroju porów i wyraza sie wzorem: P = p . S w którym: P — oznacza parcie, p — oznacza cisnienie gazu, S — oznacza powierzchnie przekroju porów.Sila napiecia powierzchniowego jest proporcjo¬ nalna do dlugosci obwodu porów i wyraza sie wzorem: F = a . L w którym: F —- oznacza sile napiecia powierzchniowego a — oznacza wspólczynnik napiecia powierz¬ chniowego, L. — dlugosc obwodu porów.Warunkiem wytworzenia sie banieczki jest zrównowazenie sie obu tych sil, zatym P = F albo S er L p Znajac wartosc wspólczynnika napiecia powierz¬ chniowego z tablic lub wyznaczajac go znany¬ mi metodami, oraz znajac wartosc cisnienia p, przy którym pojawiaja sie banieczki gazu, mo¬ zemy wyznaczyc stosunek powierzchni przekro- S ju porów do dlugosci ich obwodu L Dla porów, o przekroju kolowym powierzchnia oraz dlugosc obwodu wyrazaja sie wzorami S = ji • r2 L = 2rjt w którym r oznacza promien kola zatym a S jrr2 r p L 2rjr 2 albo a r = 2 P Poslugujac sie sposobem wedlug wynalazku mozemy dla porów o przekroju kolowym wyz¬ naczyc ich promien, jezeli tylko bedziemy znali wartosc cisnienia, przy którym pojawiaja sie banieczki gazu oraz znana bedzie wartosc na¬ piecia powierzchniowego stosowanej do pomia¬ rów cieczy.Dla porów o przekroju kwadratowym po¬ wierzchnia oraz dlugosc obwodu wyrazaja sie wzorami: S = a2 L = 4a gdzie a — oznacza bok kwadratu zatym a S a2 a p L 4a 4 albo a a = 4 P Poslugujac sie sposobem wedlug wynalazku mozemy wiec wyznaczyc bok kwadratu.Dla porów o przekroju o ksztalcie prostokata powierzchnia oraz dlugosc obwodu wyrazaja sie wzorami: S = a . b L = 2 (a + b) gdzie: a — oznacza bok mniejszy b — oznacza bok wiekszy skad o S a •b a a p L 2(a+b) 2(—+1) b — 2 —Jezeli a <§ b czyli, gdy por ma ksztalt was- a kiej szczeliny, wówczas —¦ jako bardzo mala mo- b zerny pominac, otrzymujemy wtedy a a ¦= 2 P Poslugujac sie sposobem wedlug wynalazku mozemy dla porów o przekroju o ksztalcie szczeliny wyznaczyc szerokosc tej szczeliny.Na fig. 1 rysunku przedstawiono przyklado¬ wo zasade sposobu wedlug wynalazku, a na fig. 2 — schemat urzadzenia do stosowania tego sposobu.Na fig. 1 symbolem 1 oznaczono separator z umieszczona na jego powierzchni warstewka cieczy 2, w której ponad otworem (pora) 4 o promieniu r tworzy sie banieczka gazu 3.Cisnienie gazu jest wywierane od dolu, a po¬ nad warstewka cieczy 2 panuje cisnienie atmo¬ sferyczne.Na fig. 2 przedstawiono schematycznie przy¬ kladowe rozwiazanie urzadzenia do oznaczania maksymalnych srednic porów sposobem wedlug wynalazku. Badana próbka materialu porowa¬ tego 1 umieszczona jest nad otworem komory cisnieniowej 5 i uszczelniona pierscieniem do¬ ciskowym 6 oraz uszczelka 7, najlepiej gumo¬ wa. Pompka 9 sluzy do wtlaczania gazu do zbiornika 8. Wartosc cisnienia gazu w zbior¬ niku wskazuje manometr 10. Kran glówny 11 pozwala na doprowadzenie gazu do komory cisnieniowej 5. Zawór iglicowy 12 umozliwia regulacje predkosci wzrostu cisnienia w komo¬ rze cisnieniowej 5. Wartosc cisnienia w ko¬ morze cisnieniowej wskazuje manometr 14, wyposazony w kran 13. Kran 15 sluzy do spu¬ szczenia cieczy, która w trakcie pomiarów prze¬ dostala sie do komory cisnieniowej.Urzadzenie wedlug wynalazku jest przezna¬ czone zwlaszcza do oznaczania wielkosci porów maksymalnych w separatorach mikroporowa- tych, stosowanych do produkcji akumulatorów.Urzadzenie dziala w nastepujacy sposób. Prób¬ ke badanego separatora umieszcza sie nad komora cisnieniowa 5 na uszczelce gumowej 7 i przyciska pierscieniem dociskowym 6. Do zbiornika 8 wtlacza sie powietrze, az do osiag¬ niecia cisnienia okolo 1 atm. Nastepnie otwiera sie kran 11. Kran 13 winien byc otwarty, zas kran 15 zamkniety, a zawór iglicowy tak wy¬ regulowany, aby cisnienie w komorze cisnie¬ niowej narastalo dostatecznie powoli. Obser¬ wuje sie moment, w którym pojawia sie ba- nieczki powietrza. W momencie tym zamyka sie krany 13 oraz 11 i odczytuje wartosc cis¬ nienia, jaka wskazuje manometr 14. Znajac wartosc cisnienia, przy którym pojawily sie Manieczki powietrza, wylicza sie ze wzoru ma¬ ksymalna wielkosc porów.Za pomoca urzadzenia wedlug wynalazku mozna wyznaczyc maksymalna wielkosc porów dowolnego materialu porowatego. Nalezy tylko dobrac odpowiednia do pomiarów ciecz, wyzna¬ czyc lub wyszukac z tablic, wartosc napiecia powierzchniowego oraz zastosowac wlasciwe cisnienie gazu w zbiorniku, którego wartosc" jest tym wieksza im mniejsze sa srednice po¬ rów.Oczywiscie urzadzenie wedlug wynalazku nie ogranicza sie do przedstawionego na fig. 2 przykladu rozwiazania konstrukcyjnego. Tak wiec na przyklad zamiast zespolu skladajacego sie z pompki 9, zbiornika 8, zaworu 11 i za¬ woru iglicowego 12 mozna zastosowac dowolne inne elementy pozwalajace na regulowanie predkosci wzrostu cisnienia gazu w komorze 5. PL