Описание прибора

Метод воздухопроницаемости основан на измерении сопротивления, оказываемому воздуху, просасываемому через слой материала установленной толщины и площади поперечного сечения, уплотненного до определенного содержания пустот в единице объема. Данным методом определяется внешняя (проницаемая) удельная поверхность.

Определения проводятся с помощью прибора Л.С.Соминского и Г.С. Ходакова (ПСХ-2).

Этот прибор используют для определения тонкости помола по площади удельной поверхности (например, цемента по ГОСТ 310.2 - 76). Принцип действия прибора основан на зависимости воздухопроницаемости слоя порошка от размеров его частиц. Схематически прибор показан на рис. 7. Кювета для укладки слоя испытуемого порошкообразного материала – металлическая цилиндрическая камера диаметром 25±0, 03 мм. Ее разделяет перегородка с отверстиями для прохождения воздуха (рис. 7, справа). На штуцер внизу кюветы надета гибкая резиновая трубка, соединяющая кювету с манометрической системой. Для уплотнения слоя порошка и измерения его толщины в кювету вставляют плунжер – металлический цилиндр с внутренним каналом и дном с отверстиями. Верхняя часть цилиндра оканчивается упорным диском, к которому прикреплена планка с нониусом. Плунжер вводят в кювету так, чтобы при его перемещении планка двигалась вдоль миллиметровой шкалы, нанесенной на поверхность кюветы, что дает возможность измерять толщину слоя засыпанного материала с точностью до 1 мм. Зазор между плунжером и кюветой составляет 0, 15 мм. Резиновая груша с клапаном служит для создания разрежения в кювете под слоем порошка.

Манометрическая система представляет собой стеклянную бюретку, имеющую два колена: одно – короткое и широкое, сообщающееся с атмосферой, другое – длинное с расширенным резервуаром в верхней части. Длинное колено бюретки герметично соединено двумя стеклянными отростками с одной стороны через резиновый шланг с металлической кюветой, с другой – стеклянным краном с резиновой грушей. Бюретка заполняется подкрашенной водой, с помощью которой регистрируется изменение степени разрежения под слоем материала в ходе измерения. Падение столба жидкости в длинном колене бюретки происходит в результате прохождения атмосферного воздуха через слой исследуемого материала и уменьшения разрежения в манометрической системе. В зависимости от размера частиц порошка, он оказывает большее или меньшее сопротивление прохождению воздуха. Измеряя скорость падения столба жидкости, можно определить площадь удельной поверхности материала, поскольку последняя находится в обратной зависимости от этой скорости.

Несомненное достоинство метода воздухопроницаемости – сравнительная простота приборов (в частности ПСХ-2), непродолжительность испытания. Однако, измеряемая площадь поверхности существенно зависит от степени уплотнения материала. Поэтому фактически недопустимо использование этого метода для определения площади поверхности высокодисперсных (вследствие этого агрегирующих и гигроскопичных) материалов, например, глин. Практически область применения метода воздухопроницаемости ограничивается площадью удельной поверхности материалов, не превышающей 1, 5 м²/г.

Перед испытаниями прибор необходимо подготовить к работе. Количество окрашенной воды в бюретке должно быть таким, чтобы при поднятии уровня жидкости в длинном колене до расширенного резервуара короткое колено было заполнено жидкостью не менее чем на 1/3 высоты.

Герметичность прибора проверяют следующим образом. Вынув плунжер из кюветы, верхнее отверстие цилиндра плотно закрывают резиновой пробкой или зажимают ладонью. Открывают кран бюретки и с помощью резиновой груши поднимают уровень жидкости до расширения в длинном колене. Затем закрывают кран и, продолжая зажимать отверстие, наблюдают за положением уровня жидкости в манометре: при хорошей герметичности этот уровень не опускается, в противном случае следует найти и устранить негерметичность в приборе (проверить состояние резинового шланга, плотность его соединения с кюветой со стеклянной трубкой, исправность стеклянного крана)

Следующая операция при подготовке прибора к работе – проверка совпадения нулевых делений нониуса на плунжере и шкалы на кювете. Для этого в кювету укладывают вырезанные по ее внутреннему диаметру два кружка фильтровальной бумаги и полностью вдвигают плунжер, если имеется несоответствие положений нулевых делений, то отмечают величину этого несоответствия и в дальнейшем учитывают ее при измерении высоты слоя испытуемого порошка.