Opublikowano: 18.11.1966 50361 KI. 42 lr 7/02 MKP GOI n JJ/qq UKD [BIBLIOTEK/.Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Maciej Dobrzanski, dr inz. Jerzy Wehr, mgr inz. Ryszard Plowiec Wlasciciel patentu: Instytut Przemyslu Szkla i Ceramiki, Warszawa (Polska) Sposób pomiarów lepkosci cieczy, zwlaszcza szkla oraz urza¬ dzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób ciaglego po¬ miaru lepkosci cieczy, zwlaszcza szkla i urzadzenie do stosowania tego sposobu.Dotychczas stosowane metody pomiaru lepkosci w takich materialach jak np. szklo, nie dawaly moz¬ liwosci okreslenia calego zakresu lepkosci za pomo¬ ca tylko jednej metody.Szklo ze stanu cieklego w temperaturze okolo 1400°C przy obnizeniu temperatury zmienia swoja lepkosc nabierajac najpierw cech cieczy lepkiej, a przy dalszym zmniejszaniu temperatury cech ciala stalego.Do pomiaru calej krzywej r] =f(T) dotychczas sto¬ suje sie kilka metod pomiarów w zaleznosci od za¬ kresu lepkosci szkla, w zakresie ri =10—106P stosuje sie metody oparte na: — pomiarze szybkosci hamowania ruchu obrotowego, — pomiarze szybkosci spadania lub wyciagania kul¬ ki z cieczy, — mierzeniu ilosci szkla wyciagnietego na drucie; w zakresie ii = 109 — 1013P stosuje sie metody oparte na: — pomiarze odksztalcenia pod wplywem dzialaja¬ cych sil zewnetrznych, — pomiarze absorbcji cieplnej; w zakresie r\ = 101S— 1010P stosuje sie metody oparte na: — pomiarze odksztalcen pod znanym obciazeniem w róznych temperaturach, — pomiarze przewodnictwa elektrycznego. 20 Do pomiaru lepkosci cieczy znane sa wiskozyme¬ try ultradzwiekowe oparte na zasadzie tlumienia po¬ przecznych drgan rezonatora ultradzwiekowego na skutek lepkosci cieczy.Nie daja sie one jednak zastosowac do pomiarów w temperaturach powyzej 350°C, ani do duzych lepkosci ze wzgledu na calkowita utrate wlasnosci rezonansowych rezonatorów ultradzwiekowych przy lepkosciach rzedu 103P oraz w podwyzszonych tem¬ peraturach.Sposób wedlug wynalazku ciaglych pomiarów lep¬ kosci umozliwia okreslenie lepkosci jak w przypad¬ ku szkla, calego zakresu i\ = f(T) od 1,0 do 1016P.Jest on oparty na odmiennej zasadzie niz znane dotychczas sposoby, a mianowicie na zasadzie od- promieniowania fal ultradzwiekowych z powierzchni petli zanurzonej w badanym osrodku, proporcjonal¬ nego do akustycznej opornosci falowej osrodka, która rosnie wraz z lepkoscia.Badania sposobem wedlug wynalazku przeprowa¬ dza sie w temperaturze do 1500°C. Sposób pomiaru polega na obserwTacji na oscyloskopie lub innym wskazniku poziomu zmian sygnalu ultradzwiekowe¬ go towarzyszacych zmianom lepkosci.Zaleznosc przyrostu logarytmu lepkosci A (Ig Tl) dla róznych rodzajów materialów od wzglednych zmian sygnalu ultradzwiekowego —j~ mozna przed¬ stawic krzywa jak w przypadku szkla fig. 1.W celu otrzymania bezwzglednej wartosci lep- 5036150361 3 4 kosci pomiary wykonuje sie przy pomocy wzorca wykonanego z.materialu dajacego takie samo tlu¬ mienie sygnalu ultradzwiekowego jak material ba¬ dany np. o lepkosci 102»5P.W czasie pomiaru do aparatury wlacza sie rów¬ nolegle dwie pary sond ultradzwiekowych. Z jednej pary sond otrzymuje sie staly impuls ultradzwieko¬ wy przechodzacy przez wzorzec, z drugiej pary im¬ puls ultradzwiekowy przechodzacy przez badana ciecz. Przy pomocy skalowanego tlumika sprowadza sie oba te impulsy do tej samej wielkosci, po czym na tlumiku odczytuje sie lepkosc badanej cieczy.Sygnaly ultradzwiekowe wysyla sie znanym spo¬ sobem z ultradzwiekowej aparatury impulsowej i prze¬ puszcza sie je przez badana ciecz przy pomocy pro¬ wadnicy ultradzwiekowej zakonczonej petla, z któ¬ rej nastepuje wypromieniowanie fal ultradzwieko¬ wych do tej cieczy. Uksztaltowanie petli w postaci plytki o przekroju prostokatnym umozliwia bardzo pomiary w zakresie 10—2 —106P.Czesc nadawcza aparatury sklada sie z gene¬ ratora impulsów synchronizujacych oraz uruchamia¬ nych przez niego równoczesnie generatora podsta¬ wy czasu wskaznika oscyloskopowego i generatora krótkich impulsów o czestotliwosci ultradzwiekowej rzedu 100 kHz. Impulsy o czestotliwosci ultradzwie¬ kowej pobudzaja do drgan przetwornik ultradzwie¬ kowy, z którego drgania wprowadza sie do prowad¬ nicy ultradzwiekowej. Po przejsciu przez badany osrodek, impuls ultradzwiekowy doprowadzony jest z prowadnicy do ultradzwiekowego przetwornika odbiorczego, na zaciskach którego powoduje on po¬ wstanie impulsu elektrycznego.Ten impuls elektryczny wzmacniany jest nastepnie w czesci odbiorczej aparatury przy pomocy wzmac¬ niacza elektronowego szerokopasmowego i uwidocz¬ niony na ekranie wskaznika oscyloskopowego. Po¬ miaru zmian amplitudy impulsu dokonuje sie przez odczyt na tlumiku elektrycznym, wlaczonym w tor odbiorczy tlumienia potrzebnego do utrzymania sta¬ lej wartosci amplitudy na ekranie. Czesc energii w zaleznosci od lepkosci wypromieniowuje do bada¬ nej cieczy, czesc powraca prowadnica ultradzwieko¬ wa do czesci odbiorczej ultradzwiekowej aparatury impulsowej i umozliwia okreslenie lepkosci. Istot¬ nym jest aby czesc prowadnicy zakonczonej petla zanurzona w badanej cieczy, byla wykonana z ma¬ terialu odpornego na temperature i wplywy fizy¬ kochemiczne badanej cieczy.W urzadzeniu wedlug wynalazku przedstawionym na fig. 2 fale ultradzwiekowe wysyla sie z nadaj¬ nika urzadzenia 1 przez przetwornik ultradzwieko¬ wy 2, który jest sprzezony akustycznie z prowadnica ultradzwiekowa 3. Prowadnica ultradzwiekowa ma zlacze 4 z petla 5 odporna na temperature i wplywy fizykochemiczne badanej cieczy.Petla jest zanurzona w badanej cieczy 18. Po przejsciu przez badana ciecz fale ultradzwiekowe wracaja poprzez zlacze 6 i prowadnice 7 sprzezona akustycznie z przetwornikiem odbiorczym 8 do od¬ biornika urzadzenia 9.W przypadku pomiaru bezwzglednej wartosci lep¬ kosci przesyla sie jednoczesnie fale ultradzwiekowe poprzez ciecz wzorcowa w sposób analogiczny jak przez ciecz badana. Fale ultradzwiekowe wysyla sie 5 z nadajnika 1 przez przetwornik ultradzwiekowy 10 sprzezony akustycznie z prowadnica 11, która ma zlacze 12 z petla 13.Petla 13 jest zanurzona w cieczy wzorcowej 19.Po przejsciu przez te ciecz fale ultradzwiekowe wracaja poprzez zlacze 14 prowadnice 15 sprzezona akustycznie z przetwornikiem odbiorczym 16 i prze¬ chodza na wejscie odbiornika 9 przez tlumik 17.Tlumik 17 pozwala na sprowadzenie amplitudy syg¬ nalu odbieranego po przejsciu przez ciecz wzorcowa 19 do amplitudy sygnalu odbieranego po przejsciu przez ciecz badana 18. PL