Способ определения текучести порошкообразных материалов
Владельцы патента RU 2502979:
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU)
Изобретение относится к области определения физико-механических свойств порошкообразных материалов - текучести, то есть способности порошка протекать через данное сечение в единицу времени под воздействием движущей силы. Способ определения текучести порошкообразных материалов заключается в том, что устанавливают полый цилиндр так, чтобы внешний его диаметр был внутри наименьшего круга поддона, поднимают груз в верхнее положение и фиксируют фиксатором, заполняют полый цилиндр с помощью воронки, объем которой равен объему полого цилиндра, опускают и фиксируют груз в нижнем положении, закрывают кожух заслонкой, выдергивают фиксатор и груз поднимает полый цилиндр вверх, а порошок рассыпается по поверхности поддона. Техническим результатом изобретения является механизация определения текучести порошкообразных материалов с целью исключения ручного подъема цилиндра и установления регламентированной скорости его подъема. 1 ил., 3 табл.
Изобретение относится к области определения одной из основных физико-механических характеристик порошкообразных материалов -текучести, то есть способности порошка протекать через данное сечение в единицу времени под воздействием движущей силы, нормирование которой предусматривается техническими условиями, и может быть применено в различных отраслях, занимающихся производством и использованием в технологических процессах порошкообразных материалов. Известен способ определения их текучести с применением воронки диаметром основания 150 мм, высотой 250 мм и диаметром выхода 25 мм, снабженного пробкой, обеспечивающей быстрое открывание отверстие. В воронку засыпается 0,5 кг порошка, выдерживается 5 сек, затем открывается отверстие и включается секундомер для фиксации времени высыпания. Определение производится пять раз и принимается среднее значение времени истечения, см. табл.1 (№№1, 2 ТУ 6-18-155-79, ТУ 6-18-139-7), либо количество порошка в единицу времени (№№3, 4 ТУ 6-18-42-86, ТУ 6-46-016-92).
Таблица 1 | |||
№ п/п | Индекс огнетушащего порошка | Технические условия | Требование по текучести (Т) |
1 | ПФ | ТУ 6-18-155-79 | не более 50 с |
2 | ПСБ-3 | ТУ 6-18-139-78 | не более 50 с |
3 | ПГС-М | ТУ 6-18-42-86 | не менее 10 г/с |
4 | ПГС-3 | ТУ 6-46-016-92 | не менее 10 г/с |
5 | Пирант - А | ТУ 301-11-10-90 | не менее 0,28 кг/с |
6 | ПГХК "Завеса" | ТУ 84-07509103.452-96 | не менее 0,28 кг/с |
Текучесть порошков №№5, 6 (ТУ 301-11-10-90/ГУ 84-07509103.452-96) определялась в соответствии с нормами пожарной безопасности (НПБ-170-98) путем измерения массового расхода порошка при истечении его из испытательного прибора под давлением рабочею газа. В прибор загружайся испытуемый порошок. Затем закачивается азот или воздух до давления 16±0,5 атм. и прибор подвергается воздействию вибрации, после чего производится выпуск порошка в течение 6 сек. и перекрывается клапан. Текучесть порошка Т(кг/с)определяется по разности масс испытательного прибора в начале и конце: делением на время выпуска -6 с.
Способ определения текучести с помощью воронки (п.1-4) имеет недостатки: трудность обеспечения одновременности открытия выходного отверстия и включения секундомера, а также возможность образования свода и зависания порошка, что приведет к увеличенному разбросу параметров по времени, а значит и расходу порошка.
Способ определения текучести порошка при истечении из испытательного прибора (п.5, 6) достаточно сложен в аппаратном оформлении. Требуется дополнительно вибростенд, баллон с воздухом (азотом), линия закачки и большой расход порошка для испытания.
Известен способ определения текучести по патенту РФ №2390756 МПК C01N 11/00 от 24.02.09 г., заключающийся в заполнении испытуемым порошкообразным материалом цилиндра, установленного на тарели, медленного его поднятия и фиксации диаметра рассыпавшегося по кругу порошка. Недостаток способа: ручное поднятие не исключает подъема цилиндра с отклонением от вертикальной оси, скорость подъема не регламентируется. Это может влиять на результаты замера. Патент №2390756 МПК C01N 11/00 от 24.02.09 г. принят в качестве прототипа.
Результаты определения текучести порошка хлористого калия с удельной поверхность ~3000 см2/г и крупного порошка с удельной поверхностью ~ 125 см2/г в зависимости от скорости подъема цилиндра приведены в таблице 2.
Таблица 2 | ||
Время подъема цилиндра, с | Текучесть (диаметр рассыпаемости порошка), мм | |
Удельная поверхность 3000 см2/г, размер частиц 10 мкм | Удельная поверхность 125 см2/г, размер частиц 240 мкм | |
0,5 | 160 | 180 |
1 | 180 | 180 |
2 | 130 | 150 |
3 | 140 | 130 |
4 | 135 | 150 |
5 | 120 | 120 |
6 | 140 | 120 |
Из приведенных данных следует, что для исключения влияния стенок цилиндра на истечение порошка влияет скорость его подъема, которая должна составлять величину
Технической задачей изобретения является механизация определения текучести порошкообразных материалов, с целью исключения ручного подъема цилиндра и установления регламентированной скорости его подъема.
Технический результат заключается в том, что для определения текучести порошкообразных материалов включающей заполнение полого цилиндра порошкообразным материалом и высыпание порошка на поддон с отбортовкой и нанесенными на него отметками в виде кругов диаметром от 100 мм до 200 мм от центра, через каждые 10 мм и определение текучести по среднему диаметру края рассыпавшегося по кругу порошкообразного материала устанавливают полый цилиндр так, чтобы внешний его диаметр был внутри наименьшего круга поддона, поднимают груз в верхнее положение и фиксируют фиксатором, заполняют полый цилиндр с помощью воронки, объем которой равен объему полого цилиндра, опускают и фиксируют груз в нижнем положении,, закрывают кожух заслонкой, выдергивают фиксатор и груз поднимает полый цилиндр вверх, а порошок рассыпается по поверхности поддона, где размещены семь концентрических окружностей, указанных на фиг.
Выведена формула Тр=1,94 Тв+136,56, где
Тр - текучесть (по рассыпаемости), мм
Тв - текучесть (по истечению через воронку), г/сек.
Приведенная формула позволяет определить ожидаемую текучесть порошкообразных материалов, получаемых методом истечения через воронку, произведя замер текучести (рассыпаемости) предложенным способом.
Таким образом текучесть (по истечению через воронку) можно определить по формуле:
Сущность метода представлена в виде примера:
Пример: определение текучести порошкообразного материала. Для исключения пыления порошкообразного материала при испытании и для загрузки его цилиндр заключен в кожух, имеющий проем, закрываемый заслонкой.
Устанавливают полый цилиндр на поддон с отбортовкой и нанесенными на него отметками в виде кругов диаметром от 100 мм до 200 мм, таким образом чтобы внешний его диаметр был внутри наименьшего круга поддона. Поднимают груз в верхнее положение и фиксируют его в этом положении фиксатором. Заполняют загрузочную воронку испытуемым порошкообразным материалом и через проем в кожухе устанавливают на полый цилиндр, затем после опорожнения воронку снимают. Опускают и фиксируют груз в нижнем положении, закрывают кожух заслонкой, выдергивают фиксатор, груз поднимает полый цилиндр вверх и порошкообразный материал рассыпается по поверхности поддона с отбортовкой. Текучесть определяют по среднему диаметру края, рассыпавшегося по кругу порошкообразного материала.
Для каждого образца проводят три параллельных определения, из которых выводят средний результат (мм).
Истечение через воронку и текучесть определенная по среднему диаметру рассыпавшегося порошка при истечении его из цилиндра приведены в таблице 3.
Таблица 3 | |||||
Наименование показателя | Марки порошкового состава | ||||
Coldic (Германия) | Megavit (Италия) | Powder (Англия) | Bekcon (Россия) | "Завеса" (Россия) | |
Текучесть по истечению через воронку (диаметр выхода - 10 мм) г/с | 31 | 1,5 | 5,7 | 0,6 | 37 |
Текучесть, определенная по среднему диаметру рассыпавшегося порошка при истечении его из цилиндра, мм | >200 | 130 | 190 | 110 | >200 |
Из таблицы 3 следует, что огнетушащий порошок Coldic (Германия) и "Завеса", (Россия) имеют наилучшие результаты по текучести по истечении через воронку и из цилиндра.
По данным таблицы 3 выведена формула Тр=1,94 Тв+136,56
Тр - текучесть (по рассыпаемости), мм
Тв - текучесть (по истечению через воронку), г/сек.
Способ определения текучести порошкообразных материалов, включающий заполнение полого цилиндра порошкообразным материалом и высыпание порошка на поддон с отбортовкой и нанесенными на него отметками в виде кругов диаметром от 100 мм до 200 мм от центра, через каждые 10 мм и определение текучести по среднему диаметру края рассыпавшегося по кругу порошкообразного материала, отличающийся тем, что устанавливают полый цилиндр так, чтобы внешний его диаметр был внутри наименьшего круга поддона, поднимают груз в верхнее положение и фиксируют фиксатором, заполняют полый цилиндр с помощью воронки, объем которой равен объему полого цилиндра, опускают и фиксируют груз в нижнем положении, закрывают кожух заслонкой, выдергивают фиксатор и груз поднимает полый цилиндр вверх, а порошок рассыпается по поверхности поддона.