RU88150U1

RU88150U1 - Capillary Viscometer

Info

Publication number: RU88150U1
Application number: RU2009123046/22U
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Колесников; Виталий Владимирович Кведер; Дмитрий Николаевич Борисенко; Елена Борисовна Борисенко
Original assignee: Учреждение Российской академии наук ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА РАН (ИФТТ РАН)
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2009-06-16
Publication date: 2009-10-27

Abstract

Капиллярный вискозиметр, включающий резервуар, капилляр и два электроконтакта, соединенных с электрическим регистрирующим устройством, отличающийся тем, что каждый электроконтакт выполнен состоящим из двух частей - неподвижной и подвижной в виде поплавка, а электрическая цепь замкнута через подвижные и неподвижные части обоих электроконтактов в начале процесса измерения, причем поплавки установлены с возможностью перемещения и последующего размыкания сначала одного электроконтакта - при регистрации момента начала истечения определенного объема расплава, а затем другого электроконтакта - при регистрации момента окончания истечения этого объема расплава, при этом разность длин хода поплавков выбрана в соответствии с требуемым объемом расплава.A capillary viscometer including a reservoir, a capillary and two electrical contacts connected to an electric recording device, characterized in that each electrical contact is made up of two parts - fixed and mobile in the form of a float, and the electrical circuit is closed through the movable and fixed parts of both electrical contacts at the beginning of the process measurement, and the floats are installed with the ability to move and then open first one electrical contact - when registering the moment of the beginning of the expiration the volume of the melt, and then another electrical contact - when registering the moment of the end of the expiration of this volume of the melt, the difference in the stroke length of the floats is selected in accordance with the required volume of the melt.

Description

Предлагаемое устройство относится к измерительной технике для физических исследований свойств жидкостей, а именно вязкости расплавов, имеющих низкую электропроводность и (или) не смачивающих материал электрических контактов.The proposed device relates to measuring equipment for physical studies of the properties of liquids, namely the viscosity of melts having low electrical conductivity and (or) non-wetting material of electrical contacts.

К таким веществам относятся, например, соединения А²В⁶ (сульфиды, селениды и теллуриды цинка и кадмия). Определение вязкости расплавов соединений А²B⁶ осложняется еще и тем, что, из-за высоких давлений собственных паров над расплавом и высоких температур плавления, затруднено использование электроконтактных устройств, в которых электрическая цепь обычно замыкается через расплав. Это связано с тем, что расплавы соединений А²В⁶ непрерывно диссоциируют [см., например, Н.Н.Колесников, М.П.Кулаков, А.В.Фадеев. Известия АН СССР, Неорганические материалы, 1986, т.22, №3, с.395-398], вследствие чего между расплавом и любым материалом электрода образуется тонкая непроводящая паровая прослойка и электрический контакт отсутствует.Such substances include, for example, compounds A ² B ⁶ (sulfides, selenides and tellurides of zinc and cadmium). Determination of the viscosity of the melts of compounds A ² B ⁶ is also complicated by the fact that, due to the high pressures of its own vapors above the melt and high melting points, it is difficult to use contact devices in which the electrical circuit is usually closed through the melt. This is due to the fact that the melts of the compounds A ² B ⁶ continuously dissociate [see, for example, NN Kolesnikov, MP Kulakov, AV Fadeev. Izvestiya AN SSSR, Inorganic Materials, 1986, v. 22, No. 3, pp. 395-398], as a result of which a thin non-conductive vapor layer is formed between the melt and any electrode material and there is no electrical contact.

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому является капиллярный вискозиметр [R.Barrue, J.F.Rialland, J.C.Perron. Mesure de la viskosite, de la masse volumique et de la tension superficielle du tellure liquide. Revue de physique appliqué, 1978, t.13, №9, pp.421-426.] - прототип, состоящий из резервуара, капилляра и двух погружаемых в расплав неподвижных электроконтактов, расположенных на различной высоте и соединенных с электрическим регистрирующим устройством (электрическим хронометром). Этот вискозиметр позволяет определять время истечения определенного объема жидкости (задаваемого расстоянием между электродами) через капилляр. При этом срабатыванием цепи одного из электроконтактов регистрируется момент начала истечения определенного объема расплава, а срабатыванием цепи через второй электроконтакт - момент окончания истечения этого объема расплава. Основной недостаток такой конструкции - невозможность определения вязкости непроводящих расплавов или расплавов, не смачивающих электроконтакты, в частности - расплавов соединений А²B⁶.The closest in technical essence to the proposed is a capillary viscometer [R. Barrue, JFRialland, JCPerron. Mesure de la viskosite, de la masse volumique et de la tension superficielle du tellure liquide. Revue de physique appliqué, 1978, t.13, No. 9, pp.421-426.] - a prototype consisting of a reservoir, a capillary and two fixed electrical contacts immersed in the melt, located at different heights and connected to an electric recording device (electric chronometer ) This viscometer allows you to determine the expiration time of a certain volume of liquid (specified by the distance between the electrodes) through the capillary. In this case, by triggering the circuit of one of the electrical contacts, the moment of the beginning of the expiration of a certain volume of the melt is recorded, and by triggering the circuit through the second electrical contact, the moment of the end of the expiration of this volume of the melt is recorded. The main disadvantage of this design is the inability to determine the viscosity of non-conductive melts or melts that do not wet the electrical contacts, in particular, the melts of compounds A ² B ⁶ .

Задачей создания настоящей полезной модели является расширение области применения вискозиметра за счет обеспечения возможности определения вязкости непроводящих расплавов и (или) расплавов, не смачивающих материал электроконтактов.The task of creating this useful model is to expand the scope of the viscometer by providing the ability to determine the viscosity of non-conductive melts and (or) melts that do not wet the material of the electrical contacts.

Поставленная задача достигается тем, что в капиллярном визкозиметре, имеющем резервуар, капилляр и два электроконтакта, соединенных с электрическим регистрирующим устройством, каждый электроконтакт выполнен состоящим из двух частей - неподвижной и подвижной в виде поплавка, а электрическая цепь замкнута через подвижные и неподвижные части обоих электроконтактов в начале процесса измерения, причем поплавки установлены с возможностью перемещения и последующего размыкания сначала цепи одного электроконтакта - при регистрации момента начала истечения определенного объема расплава, а затем - цепи другого электроконтакта - при регистрации момента окончания истечения этого объема расплава, при этом разность длин хода поплавков выбрана в соответствии с требуемым объемом расплава.The task is achieved in that in a capillary viscometer having a reservoir, a capillary and two electrical contacts connected to an electric recording device, each electrical contact is made up of two parts - fixed and mobile in the form of a float, and the electrical circuit is closed through the moving and fixed parts of both electrical contacts at the beginning of the measurement process, and the floats are installed with the possibility of movement and subsequent opening of the first circuit of one electrical contact - when registering the moment n the beginning of the expiration of a certain volume of the melt, and then the circuit of another electrical contact - when registering the moment of the end of the expiration of this volume of the melt, the difference in the stroke length of the floats is selected in accordance with the required volume of the melt.

Такая конструкция вискозиметра позволяет работать с непроводящими расплавами или расплавами, не смачивающими материал электроконтактов, а при необходимости - и с проводящими расплавами (при включении электроконтактов в раздельные электрические цепи).This design of the viscometer allows you to work with non-conductive melts or melts that do not wet the material of the electrical contacts, and, if necessary, with conductive melts (when connecting the electrical contacts in separate electrical circuits).

Общий вид устройства (разрез) изображен на чертеже фиг.1., а на фиг.2 и 3 - сечения по А-А и Б-Б. Работа устройства иллюстрируется чертежами фиг.4а, 4б и 4в.A general view of the device (section) is shown in the drawing of Fig. 1., and in Figs. 2 and 3, sections along A-A and B-B. The operation of the device is illustrated by the drawings of figa, 4b and 4c.

С использованием предлагаемого устройства, резервуар, капилляр, и электроконтакты которого были изготовлены из графита МГ-осч, впервые была определена динамическая вязкость расплава селенида цинка при температуре 1530°С, составившая 0,06±0,01 пз. При этом вискозиметр помещали в печь, расположенную в сосуде высокого давления (20 атм. аргона). В качестве источников питания цепей электродов использовали 2 источника постоянного тока Б5-49, а электрическим регистрирующим устройством служил компьютер с аналого-цифровым преобразователем. В качестве эталонов для определения поправок вискозиметра использовали расплавы селена и цинка.Using the proposed device, the reservoir, capillary, and the electrical contacts of which were made of graphite MG-osch, the dynamic viscosity of the zinc selenide melt at a temperature of 1530 ° C was determined for the first time, amounting to 0.06 ± 0.01 pz. In this case, the viscometer was placed in a furnace located in a pressure vessel (20 atm. Argon). As sources of supply for the electrode circuits, 2 B5-49 direct current sources were used, and a computer with an analog-to-digital converter served as the electric recording device. As standards for determining the viscometer corrections, selenium and zinc melts were used.

Вискозиметр содержит капилляр 1, резервуар 2, крышку 4, изолирующие цилиндрические направляющие 5, неподвижные части электроконтактов 6, подвижные части электроконтактов в виде поплавков в форме цилиндрических стаканов 7 и 8, клеммы 9. На фиг.1 показан расплав 3.The viscometer contains a capillary 1, a reservoir 2, a cover 4, insulating cylindrical guides 5, fixed parts of the electrical contacts 6, moving parts of the electrical contacts in the form of floats in the form of cylindrical glasses 7 and 8, terminal 9. Figure 1 shows the melt 3.

Вискозиметр работает следующим образом. Резервуар 2 заполняется исследуемым веществом в твердом состоянии и закрывается крышкой 4 с вмонтированными направляющими 5. Затем через направляющие опускают поплавки 7 и 8. Вискозиметр помещают в печь, которую, при необходимости, заключают также в камеру с требуемой атмосферой (инертной или др.). Посредством клемм 9 неподвижные части электроконтактов 6 (каждая из которых изготовлена в виде двух полуколец) включаются в цепь с источником питания и регистрирующим устройством. Затем исследуемое вещество расплавляют. Состояние вискозиметра после расплавления загрузки показано на фиг.4а, где видно, что каждый из поплавков 7 и 8 замыкает соответствующую пару полуколец неподвижных частей 6 электроконтактов.The viscometer operates as follows. The tank 2 is filled with the test substance in the solid state and closed with a lid 4 with mounted guides 5. Then, the floats 7 and 8 are lowered through the guides. The viscometer is placed in the furnace, which, if necessary, is also enclosed in a chamber with the required atmosphere (inert or others). Through terminals 9, the fixed parts of the electrical contacts 6 (each of which is made in the form of two half rings) are connected to a circuit with a power source and a recording device. Then the test substance is melted. The state of the viscometer after the charge is melted is shown in Fig. 4a, where it can be seen that each of the floats 7 and 8 closes the corresponding pair of half rings of the fixed parts 6 of the electrical contacts.

По мере истечения расплава через капилляр 1 поплавки 7 и 8 опускаются вслед за уровнем расплава, и, в некоторый момент времени, короткий поплавок 8 размыкает цепь (фиг.4б), что регистрируется как начало отсчета времени истечения определенного объема расплава. Этот объем задается разностью длин хода поплавков электроконтактов ("Н" на фиг.1). При размыкании пары полуколец второго электроконтакта длинным поплавком 7 регистрируется окончание времени истечения заданного объема расплава (фиг.4в).As the melt flows through capillary 1, the floats 7 and 8 fall after the melt level, and, at some point in time, a short float 8 opens the circuit (Fig. 4b), which is recorded as the reference time for the expiration of a certain volume of the melt. This volume is set by the difference in the stroke lengths of the electrical contact floats (“H” in FIG. 1). When a pair of half rings of the second electrical contact is opened with a long float 7, the end of the expiration time of a given melt volume is recorded (Fig.4c).

Таким образом, предлагаемое устройство, в отличие от конструкции-прототипа, позволяет расширить область применения вискозиметра за счет обеспечения возможности определения вязкости непроводящих расплавов и (или) расплавов, не смачивающих материал электроконтактов.Thus, the proposed device, in contrast to the prototype design, allows you to expand the scope of the viscometer by providing the ability to determine the viscosity of non-conductive melts and (or) melts that do not wet the material of the electrical contacts.

Claims

A capillary viscometer comprising a reservoir, a capillary and two electrical contacts connected to an electric recording device, characterized in that each electrical contact is made up of two parts - fixed and mobile in the form of a float, and the electrical circuit is closed through the movable and fixed parts of both electrical contacts at the beginning of the process measurements, and the floats are installed with the ability to move and then open first one electrical contact - when registering the moment of the beginning of the expiration the volume of the melt, and then another electrical contact - when registering the moment of the end of the expiration of this volume of the melt, the difference in the stroke length of the floats is selected in accordance with the required volume of the melt.