Устройство для насыщения жидкостью твердых пористых материалов

Полезная модель относится к устройствам лабораторной и экспериментальной техники и предназначено насыщения твердых пористых материалов различными, в том числе и вязкими жидкостями для изменения физических и химических свойств таких материалов. Устройство может быть использовано для лабораторных исследований образцов и для определения кажущейся и истинной плотности, открытой и общей пористости, максимальной влагоемкости пористых материалов. Устройство включает цилиндрический корпус с фланцем и крышку, выполненные из нержавеющей стали, соединенные между собой с возможностью разъединения, например, болтовым соединением или накидной гайкой. Внутри корпуса установлена сменная емкость, корпус снабжен каналом для размещения термопары и каналом для установки мановакуумметра и соединен трубопроводами с вакуумным насосом и магистралью сжатого воздуха, при этом в крышке предусмотрено приспособление для ввода насыщающей жидкости, снабженное воронкой из нержавеющей стали.

Настоящая полезная модель относится к устройствам лабораторной и экспериментальной техники и предназначено для насыщения твердых пористых материалов различными, в том числе и вязкими жидкостями, для изменения физических и химических свойств таких материалов. Устройство может быть использовано для лабораторных исследований образцов и для определения кажущейся и истинной плотности, открытой и общей пористости, также максимальной влагоемкости пористых материалов.

Из предшествующего уровня техники известно устройство, применяемое для реализации способа насыщения жидкостью пористых материалов (А.с. СССР 1257469, МПК8 G01N 15/08. Способ насыщения жидкостью пористых материалов на цементном вяжущем. Опубликовано 15.09.86. БИ 34). Известное устройство содержит емкость для испытаний, заполняемую деаэрированной водой и снабженную кранами, насос высокого давления, манометр и вынесенную емкость. Устройство позволяет стабилизировать систему в отработанном режиме и привести ее в относительно равновесное состояние. К недостаткам устройства относятся: сложность конструкции и специфичность оборудования, использование в качестве насыщающей жидкости только деаэрированной воды и только при комнатной температуре. Для работы устройства необходим насос высокого давления и специальная запорно-регулирующая арматура.

Из предшествующего уровня техники известен сосуд из коррозионно-стойкого материала для вакуумирования образцов и насыщения их жидкостью с устройством контроля давления, обеспечивающее получение остаточного давления не выше парциального давления паров насыщающей жидкости (воды) при температуре 17,5°С - 2 кПа (ГОСТ 2409-95 (ИСО 5017-88) «Огнеупоры. Метод определения кажущейся плотности, открытой и общей пористости, водопоглощения», п.5.4). Устройству присущи следующие недостатки: отсутствует возможность работы при повышенных температурах и избыточном давлении, в качестве конструкционного материала используется, как правило, нетермостойкое стекло, устройство предназначено для работы только с деаэрированной водой в качестве насыщающей жидкости.

Перед авторами заявляемого технического решения стояла задача устранить указанные недостатки и разработать устройство для насыщения твердых пористых материалов не только жидкостями с низкой вязкостью при комнатной температуре, но и вязкими жидкостями при избыточном давлении и повышенных температурах.

Для решения поставленной задачи предлагается устройство для насыщения жидкостью твердых пористых материалов, включающее цилиндрический корпус с фланцем и крышку, выполненные из нержавеющей стали, соединенные между собой с возможностью разъединения, например, болтовым соединением или накидной гайкой, внутри корпуса установлена сменная емкость, корпус снабжен каналом для размещения термопары и каналом для установки мановакуумметра и соединен трубопроводами с вакуумным насосом и магистралью сжатого воздуха, при этом в крышке предусмотрено приспособление для ввода насыщающей жидкости, снабженное воронкой из нержавеющей стали. Воронка в нижней своей части снабжена краном.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является возможность насыщения твердых пористых материалов не только жидкостями с низкой вязкостью при комнатной температуре, но вязкими жидкостями при избыточном давлении до 6 кгс/см² и температурах до 200°С. Устройство позволяет проводить исследования и выполнять практическую работу с органическими жидкостями, водными растворами и консистентными материалами. Наличие сменной емкости обеспечивает возможность выполнения серии экспериментов с различными веществами при небольших временных затратах, проводить одновременно как параллельные опыты с одной насыщающей жидкостью, так и опыты с различными насыщающими жидкостями. В частном случае выполнения устройства сменная емкость может быть выполнена в виде стакана предпочтительно емкостью 200 см³, например: стаканчик пластиковый прозрачный (для горячих и холодных напитков), РР 6502 200 мл, производство - Интеко, Россия.

Конструкция устройства и выбор в качестве конструкционного материала нержавеющей стали позволяют вакуумировать образцы пористого материала, а также работать при избыточном давлении и высоких температурах. Вакуумирование обеспечивает удаление влаги и воздуха из пор материала образца, что значительно облегчает заполнение пор насыщаемой жидкостью, а избыточное давление существенно ускоряет этот процесс. Воронка из нержавеющей стали обеспечивает ввод насыщающей жидкости (в том числе и предварительно нагретой) внутрь корпуса без перелива и разбрызгивания.

Ниже сущность полезной модели поясняется более подробно со ссылкой на прилагаемую схему, на которой (см. фиг.1) представлено устройство для насыщения твердых пористых материалов жидкостью.

Позиции на фиг.1 обозначают:

1 - корпус; 2 - крышка; 3 - патрубок; 4 - канал для размещения термопары; 5 - кран для подключения к вакуумному насосу; 6 - кран для подключения к магистрали сжатого воздуха; 7 - канал для установки мановакуумметра; 8 - сменная емкость; 9 - воронка; 10 - кран.

Устройство для насыщения жидкостью твердых пористых материалов, показанные на фиг.1 является только примером заявляемого устройства и не включает все случаи его выполнения.

Устройство для насыщения образцов твердых пористых материалов различными жидкостями включает: цилиндрический корпус 1 с фланцем и крышку 2, снабженную патрубком 3 для установки устройства ввода насыщающей жидкости; канал 4 для размещения термопары; кран 5 для подключения к вакуумному насосу, кран 6 для подключения к магистрали сжатого воздуха, канал 7 для установки мановакуумметра. Корпус 1 и крышка 2 выполнены из нержавеющей стали, уплотнены прокладкой и соединены между собой болтовыми соединениями (фланец, болтовые соединения и прокладка на фиг. позициями не обозначены). В корпусе 1 устройства установлена сменная емкость 8, предпочтительно выполненная в виде стакана емкостью 200 см³. На патрубке 3, в качестве устройства ввода насыщающей жидкости устанавливается воронка 9, выполненная из нержавеющей стали, с краном 10 (Фиг.1).

Устройство работает следующим образом. В цилиндрический корпус 1 устанавливают сменную емкость 8, в которую помещают обрабатываемый образец. На корпус 1 устанавливают крышку 2 с уплотнением и затягивают болтовые соединения. Все краны ставят в положение «закрыто». Открывают кран 5 вакуумного насоса, включают вакуумный насос. В воронку 9 с закрытым краном 10 помещают необходимое количество насыщающей жидкости, нагретой до нужной температуры, и проводят вакуумирование. После окончания вакуумирования закрывают кран 5 вакуумного насоса, выключают вакуумный насос. Открывают кран 10 воронки. Насыщающая жидкость под разряжением поступает внутрь корпуса 1 и заполняет сменную емкость 8, в результате чего обрабатываемый образец оказывается под слоем насыщающей жидкости. Кран 10 воронки 9 закрывают, кран 6 магистрали сжатого воздуха открывают и создают давление в внутри корпуса 1. Контроль давления и разряжения ведут с помощью мановакуумметра. Для поддержания необходимого температурного режима устройство помещают в термостат или на масляную баню. Контроль температуры ведут с помощью термопары. После окончания обработки температуру снижают до комнатной, стравливают избыточное давление с помощью крана 10 воронки 9, разбирают болтовые соединения, извлекают сменную емкость 8 с образцом, насыщенным жидкостью.

Устройство для насыщения жидкостью твердых пористых материалов, характеризующееся тем, что оно включает цилиндрический корпус с фланцем и крышку, выполненные из нержавеющей стали, соединенные болтовыми соединениями и уплотненные прокладкой, причем крышка имеет патрубок для установки устройства ввода насыщающей жидкости, канал для размещения термопары, кран для подключения к вакуумному насосу, кран для подключения к магистрали сжатого воздуха, канал для установки мановакуумметра, отличающееся тем что в качестве устройства ввода насыщающей жидкости используется воронка из нержавеющей стали с краном в нижней части, установленная на патрубке крышки через уплотнение, а размещение сменной емкости в цилиндрическом корпусе обеспечивает возможность выполнения серии экспериментов с различными насыщающими жидкостями.