КАПИЛЛЯРНЫЙ ВИСКОЗИМЕТР

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.
2
6
2
6
2
6
К таким веществам относятся, например, соединения АВ (сульфиды, селениды и теллуриды цинка и кадмия). Определение вязкости расплавов соединений АB 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 АВ 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.
2
6
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 АB.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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).
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.