Описание работы вискозиметра, основанного на методе параболоида вращения

Схема установки конструкции для измерения вязкости металлических расплавов методом параболоида вращения включает огнеупорный тигель с расплавом, помещенный в печь и механический привод для вращения тигля. Печь с тиглем установлена в водоохлаждаемом кожухе, внутри которого можно создавать вакуум или подавать высокочистный нейтральный газ. Механический привод должен обеспечивать частоту вращения тигля от 100 до 500 , при этом его конструкция должна исключать вибрацию тигля с расплавом. Для этого целесообразно использовать электромагнитную муфту или вариант, при котором на одной оси с емкостью закрепляется ротор, далее – кожух; обеспечивающий герметичность установки и вокруг кожуха – статор электродвигателя. В простейшем случае может быть использована передача типа магнитодонной при помощи резинового пассива. Для регистрации продолжительности установления параболоида вращения в случае непрозрачных жидкостей, в том числе расплавленных металлов, можно использовать проникающее излучение, а также электроиндуктивные, емкостные и радиочастотные бесконтактные датчики. В установке принята система гамма-излучения, включающая источник и приемник излучения. В качестве приемника использован детектор излучения УСД-1 усиленный сигнал которого поступает на самопишущий потенциометр со шкалой 0-10 мВ. Потенциометр по ходу измерений производит запись графика зависимости логарифма интенсивности проникающего излучения J от времени [1].

Рисунок 1 – Схема вискозиметра, основанного на методе параболоида вращения

1-источник излучения; 2- электродвигатель; 3- электропривод вращательного движения; 4- нагреватель; 5- приводимая во вращение подставка под тигель; 6- тигель с расплавом; 7- приемник излучения; 8- система вакуумирования; 9- термопара погружения; 10- узел регистрации сигнала с приемника излучения

Подбор оборудования

Выбор печи

В установке использована высокотемпературная камернаяпечь с вертикальной загрузкой VCF 12/10 от производителя Carbolite (рисунок 2), технические характеристики которой представлены в таблице 2.

Лабораторные печи типа VCF 12/10 с верхней загрузкой идеально подходят для работ с использованием высоких тиглей и тяжелых элементов. Нагревательные элементы не расположены внизу камеры, что исключает их повреждение случайным разливанием пробы. Простая вентиляция осуществляется через дверь печи для удаления копоти из камеры.

Рисунок 2 – Камернаяпечь с вертикальной загрузкой VCF 12/10

Таблица 2 – Технические характеристики камернойпечи с вертикальной загрузкой VCF 12/10

Выбор термопары

Основными характеристиками термопар являются интервал температур и атмосфера, в которых возможна правильная работа термопары. В рассчитываемой печи измерение температуры производится в атмосфере воздуха и температуре не выше 1100 ^оС. Этим условиям удовлетворяют хромель-алюмелевые термопары, способные работать в окислительных, инертных атмосферах и в вакууме в интервале температур от 200 до 1300 ^оС.

Для измерения температуры используется хромель-алюмелевая термопара (рисунок 3) от производителя ЗАО НПК «Эталон». Диапазон измеряемых температур по ГОСТ 6616-94: КТХА - термопара ХА (хромель-алюмель) от - 40 до 1200 °С (кратковременно до 1300).

Рисунок 3 – Внешний вид хромель – алюмелевая термопара

Таблица 3 – Технические характеристики хромель-алюмелевой термопары

Выбор тигля

Используется алундовый тигель (рисунок 4), изготовленный из огнеупорного химически стойкого сверхтвердого материала (90% окись алюминия, 10% - оксиь силициума) от производителя "Вельд".

Рисунок 4 – Алундовый тигель