SU1038835A1 - Сендиментометр дл анализа дисперсного состава и спектров плотности частиц гранулированных материалов - Google Patents

Abstract

СЕДИМЕНТОМЕТР ДЛЯ АНАЛИЗА ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА И СПЕКТРОВ ПЛОТНОСТИ ЧАСТИЦ ГРАНУЛИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ , содержащий измерительный сосуд,, фотоэлектрический датчик скоростей оседани  частиц, включающий фотоканалы, каждый кз которых состоит из источника светового излучени , формировател  луча и фотоприемника, блок формировани  и распределени  сигналов датчика, измерительно-регистрирующее устройство, состо щее из электронного счетчика, генератора электрических импульсов посто нной частоты и оконечного цифрового регистрирующего устройства, загрузочно-дозирующее устройство дискрет ного действи , блок управлени  загрузочно-дозирующим устройством и блок синхронизации измерительнорегистрирующего и загрузочно-дозирующего устройства, причем фотоприемники датчика скоростей оседани  .через блок формировани  и распределени  сигнала подключены к входам управлени  запуском и остановкой электронного счетчика, третий выход блока формировани  и распределен ни  через блок cинxpoнизaI ии и блок управлени  загрузочно-дозирующим устройством соединен с загрузочнодозирующим устройством, второй вход блока синхронизации соединен с входом управлени  возвратом в исходное состо ние- электронного счетчика и выходом оконечного цифрового регист рирующего устройства, измерительный вход электронного счетчика соединен свыходом генератора электрических импульсов посто нной частоты, а его выход подключен к входу оконечного цифрового регистрирующего устройства , отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности анализа путем обеспечени  возможности одновременного и независимого измерени  размеров и скорости оседани  каждой частицы в одной жидкости, в его состав дополнительно введены блок апмлитудно-временного преобразовани , цифровое запое $9 минающее устройство, блок управлени  запоминающим устройством и второй (Л генератор электрических импульсов посто нной частоты, при этом фотоэлектрический датчик скоростей -оседани  частиц выполнен содержащим два фотоканеша, причем выход первого фотоприемника подключен к первому входу блока формировани  и распределени  сигнала, а выход второго .фотоприемника соединен с вторым входом блока формировани  и распреде00 00 лени  сигнала и входом блока амплитудно-временного преобразовани , выход которого, подключен к входу бло00 со ка управлени  запоминающим устройством , второй, третий и четвердый вхоО1 ды которого, каикдый в отдельности, соединены соответственно с выходами первого и второго генераторов электрических импульсов посто нной частоты и вторым выходом блока синхронизации измерительно-регистрирующего и загрузочно-доэирующего устройств , при этом выходы блока управлени  запоминан цим устройством подключены к соответствующим выходам блока фо «ировани  и распределени  ,сигнала, а запоминающее устройство соединено с блоком управлени  запоминающим устройством.

Description

Изобретение относитс  к медиментометрическому анализу гранулированных материалов путем независимого и одновременного измерени  скорости оседани  и геометрических размеров каждой отдельной частицы и может быть использовано во всех отрасл х промышленности, производ щих, перерабатывающих или примен ющих гранулированные материалы.

Известен фотометрический седиментометр , содержащий измерительный сосуд, фотоэлектрические датчики параметров процесса осаждени  частиц дисперсной фазы и измерительно-регистрирующее устройство I

Недостатком указанного седиментометра применительно к анализу гранулированных материалов  вл етс  недостоверйость определени  из дисперсионного состава.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  седиментометр дл  анализа гранулированных материалов , содержащий измерительный сосуд фотоэлектрический дачтик скоростей оседани  частиц, включаквдий четыре идентичных фотоканала, каждый из которых состоит из источника светового излучени , формировател  луча и фотоприемника, блок формировани  и распределени  сигналов датчика, измерительно-регистрирующее устройство , состо щее из электронного счетчика, генератора электрических импульсов посто нной частоты и оконечного цифрового регистрирующего устройства, загрузочно-дозирующее устройство дискретного действи , блок управлени  этим устройством и блок синхронизации измерительнорегистрирук цего и загрузочно-дозирующего устройств. При этом фотоприемники датчика скоростей оседани  через блок формировани  и распределени  сигнала подключены к входам управлени  запуском и остановкой электронного счетчика, третий выход блока формировани  и распределени  через блок синхронизации и блок управлени  соединен с загрузочно-дозирующим устройством, второ вход блока синхронизации соединен с входом управлени  возвратом в исходное состо ние электронного счетчик, и с выходом оконечного цифрового регистрирующего устройства, измерительный вход электронного счетчика соединен с выходом генератора импульсов, а выход электронного счетчика подключен к входу оконечного цифровогорегистрирующего устрюйства . Фотоканалы датчика скоростей оседани  частиц разнесены по высоте измерительного сосуда и расположены попарно на равных рассто ни х один от другого в пределах участков сосуда , занимаемых каждой из двух залитых в него жидкостей, образу  .две равные измерительные базы. Измерение скоростей оседани  осуществл етс  в форме промежутков времени, за которые частица проходит рассто ни , зафиксированные ( ограниченные лyчaми фотоканалов в каждой из жидкостей

Недостатком известного устрюйства  вл етс  невысока  производительность, составл юща  до 250-300 частиц в час в зависимости от их размеров и плотности. При этом главным фактором, определ ющим большую длительность акта обмера единичной частицы,  вл етс  длина пути, проходимого ею с мокюнта попадани  на поверхность вер-хней жидкости до выхода на уровень луча нижнего фотоканала датчика скоростей оседани  частиц. Условно объем жидкостей, наход щихс  .в сосуде, можно разделить по высоте на несколько зон исход  из характера движени  частиц в процессе оседани . Рассмотрим из последовательно.

В верхней жидкости вдоль траектории оседани  частиц последовательно располаггиртс  зона ускорени  частиц, зона измерени  их скоросQ тей и буферна  зона. Зона ускорени  расположена между поверхностью жидкости и лучом верхнего фотоканала первой измерительной базы. Она предназначена дл  приобретени  час- тицами стационарной скорости оседаЧи . Измерительна  зона эаключена между лучами фотоканалов первой измерительной базы. Буферна  зона находитс  между лучом нижнего фотоканала первой измерительной базы и

0 границей раздела жидкостей. Она предназначена дл  предотвращени  вли ни  так называемого придонного эффекта на скорость оседани  частицы в измерительной зоне, источником

5 этого эффекта  вл етс  граница раздела жидкостей. Далее по ходу частицы находитс  зона пересмачивани , в пределах которой происходит замена жидкости, йонатктирующей с поверхностью частицы. Ниже этой зоны расположена втора  зона ускорени , в кторой частицы приобретают стационарную скорость оседани  во второй жидкости. Она находитс  ме аду зоной

5 пересмачивани  и лучом верхнего фотоканала второй измерительной базы. В конце траектории оседани  частиц расположена втора  .измерительна  зона, ограниченна  лучами фотоканалов второй измерительной базы, ,

Прот женность каждой из вспомогательных зон по величине сравнима с измерительными зонами. Известно, что из всего времели нахождени  частицы на траектории оседани  в

сосуде непосредственно дл  измерени  ее скоростей используетс  не более 20%.

Повышение производительности известного седиментометра за счет сокращени  прот женности вспомогательных зон на траектории оседани  частиц неприемлемо, поскольку приводит к тому, что частицы не успевают приобрести стационарные скорости оседани , их поверхность не полностью пересмачиваетс  при пересечении границы раздела жидкостей, вследствие чего значительно возрастает погрешность анализа. Уменьшение с той же целью длины измерительных зон также приводит к возрастанию погрешности измерени  скоростей оседани  частиц, что недопустимо..

Таким образом, существенное повышение производительности седиментометрического анализ.а гранулированных материалов в рамках известного устройтсва без увеличени погрешности результатов невозможно.

Цель изобретени  - повышение производительности седиментометрического анализа дисперсного состава и спектров плотности частиц гранулированных материалов без снижени  достигнутого уровн  точности.

Поставленна  цель достигаетс  тем что в седиментометр дл  анализа дисперсного состава и спектров плотности частиц гранулированных материсшов , содержгиций измерительный сосуд, фотоэлектрический датчик скоростей оседани  частиц, включающий фотоканалы, каждый из которых состоит из источника светового излучени , формировател  луча и фотоприемника ,, блок формировани  и распреде лени  сигналов датчика, измерительно-регистрирующее устройство, состо щее из электронного счетчика, генератора элек грических импульсов посто нной частоты и оконечного цифрового регистрирующего устройства , загрузочно-дозирующее устройство дискретного действи , блок управлени  загрузочно-дозирующим устройством и блок синхронизации измерительно-регистрирующего и загрузочнодозирующего устройств, причем фотоприемники датчика скоростей оседани  через блок формировани  и распре делени  сигнала подключены к входам управлени  sariycKOM и остановкой электронного счетчика, третий вход блока формировани  и распределени  через блок синхронизации и блок управлени  соединен с загрузочно-дозирующим устройством, второй вход блока синхронизации соединен с входом управлени  возвратом в исходное соето ние электронного счетчика и выходом оконечного цифрового регистрирующего устройства, измерительный

вход электронного счетчика соединен с выходом генератора электрических импульсов посто нной частоты, а его выход подключен к входу оконечного цифрового регистрирук цего 5 устройства, дополнительно введены блок амплитудно-временного преобразовани , цифровое запоминающее устройство , блок управлени  запоминающим устройством и второй генератор

0 электрических импульсов посто нной частоты, при этом фотоэлектрический датчик скоростей оседани  частиц выполнен содержащим два фотоканала, причем выход первого фотоприемника

5 подключен к первому входу блока формировани  и распределени  сигнала, а выход второго фотоприемника соединен с вторым входом блока формировани  и распределени  сигнала и вхоQ дом блока амплитудно-временного преобразовани , выход которого подключен к входу блока управлени  запоминающим устройством, второй, третий и четвертый входы которого, каж5 лый в отдельности, соединены соответственно с выходами первого и второго генераторов, электрических импульсов посто нной частоты и вторым выходом блока синхронизации измерительнорегистрирующего и эагрузочно-дозирую- щего устройств, при этом выходы блока управлени  запоминающим устройством подключены к соответствующим выходам блока формировани  и распределени  сигнала, а запоминающее устройство соединено с блоком управлени  запоминающим устройством.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого седиментометра.

.Седиментометр содержит измерительный сосуд 1, фотоэлектрический датчик 2 скоростей оседани  частиц, блок 3 формировани  и распределени  сигналов, измерительно-регистрирующее устройство 4, блок 5 амплитудно5 временного преобразовани ,, запоминающее устройство 6, блок 7. управлени  запоминакадим устройством, генератор 8 электрических импульсов посто нной частоты, блок 9 синхронизаQ ции измерительно-регистрирующего и загрузочно-дозирующего устройства, загрузочно-дозирующее устройство 10 дискретного действи  и блок 11 управлени  загрузочно-дозирующим устройством . Датчик 2 скоростей оседани  состоит из двух фотоканалов 12 и 13f каждый из которых содержит источник 14 излучени , формирователь 15 луча и Фотоприемник 16. Фотоканалы 12 и 13 разнесены по высоте измерительного сосуда 1 вдоль направлени  оседани  частиц в нем и образуют базу дл  измерени  скоростей оседани . Измерительно-регистрирующее устройство 4 состоит

5 из электронного счетчика 17, генератора 18 электрических импульсов посто нной частоты и оконечного цифрового регистрирующего устройства 19

Седиментометр реализует способ анализа, сущность.которого состоит в независимом и одновременном измерении скорости оседани  и размеров ( диаметра J каждой отдельной частицы. При этом дл  регистрации момента прохождени  частицы использован сам по себе факт по влени  электрического импульса на выходе фотоприемника, а дл  измерени  размеров частицы величина ( амплитуда ) этого импульса

Седиментометр работает следующим образом.

В начальный момент все блоки наход тс  в исходном состо нии, на счетный вход электронного счетчика. 1 поступают импульсы с генератора 18, а на вход блока 7 управлени  - импульсы с генератора 8, при этом счетный вход счетчика 17 заблокирован , и набор импульсов на его счетной линейке не происходит, а в измерительном сосуде 1 оседающих частиц нет. Цикл работы начинаетс  с поступлени  одной частицы из загрузочнодозирующего устройства 10 в измерительный сосуд 1. Эта частица попадает на поверхность жидкости, смачиваетс  ею, приобретает стационарную скорость оседани  и пересекает луч фотоканала 12. Возникающий при этом на его фотоприемнике электрический импульс формируетс  блоком 3 и направл етс  им на вход управлени  запуском Пуск электронного счет- чика 17, при этом его счетный вход разблокируетс  и на счетной линейке начинаетс  набор импульсов, посту пеиощих с генератора 18. Продолжа  оседание, частица пересекает луч фотоканала 13. При этом на его фотопpиe в икe возникает электрический импульс, который одновременно подаетс  на вход блока 3 и на вход блока 5 амплитудно-временного преобра-, зовани . Блок 3 формирует этот импульс и подает его на вход управлени  остановкой Стоп электронного счетчика 17. Набор импульсов, поступающих с генератора 18 на счетную линейку счетчика 17, прекращаетс , и результат набора автоматически выводитс  на носитель информации (магнитную ленту или перфоленту ) оконечного регистрирующего устройстэа 19, после чего импульс, подаваемый с выхода устройства 19 на вход управлени  Сброс счетчика 17, возвращает последний в исходное состо ние готовности к следующему измерению. Одновременно величина ( амплитуда ) импульса с фотоприемника фотоканала 13 преобразуетс  блоком 5 в дли- ельность промежутка времени, пропорциональную размеру

частицы. Эта длительность при помо щи блока 7 управлени  заполн етс  импульсами, поступающими с генератора 8, после чего количество импульсов запоминаетс  дискретным за- . 5 поминающим устройством б и хранитс  в нем. По окончании регистрации результата измерени  скорости оседани  частицы в устройстве 19 тот же импульс, с его выхода, который вернул счетчик 17 в исходное состо ние, одновременно через блок 9 синхронизации поступает на вход блока 7 управлени . При этом блок 7 управлени  подает управл ющий импульс на вход

5 управлени  Пуск счетчика 17 и начинает сравнение числа импульсов, накопленных в запоминающем устройстве б , с количеством импульсов, поступающих одновременно на один из

0 его входов и счетную линейку счетчика 17 с генератора 18. При совпадении этих количеств блок 7 управлени  подает один импульс на вход управлени  Стоп счетчика 17, набор импульсов на его линейке прекращаетс , и результат измерени  автоматически выводитс  на носитель информации регистрирующего устройства 19, после чего счетчик 17 импульсом с устройства 19 вновь возвращаетс  в исходное состо ние.

В течение описанного цикла на входы блока 9 синхронизации поступают импульсы с блока 3 и устройства 19. Блок 9 представл ет собой

5 электронное логическое устройство, построенное так, что с одного из его выходов, а именно с соединенного с блоком 7 управлени , на этот блок подаетс  один импульс в том

0 и только в том случае, если на входы блока 9 синхронизации поступает последовательно два импульса с блока 3 и один импульс с устройства 19. Они свидетельствуют о том, чТо скорость

5 оседани  частицы измерена и зарегистрирована , и измерительно-регистрирующее устройство 4 готово к считыванию результата измерени  размеров частицы из запоминающего устройстл ва 6. После окончани  регистрации этйго результата с устройства 19 на вход блока 9 подаетс  еще один импульс, свидетельствующий об окончании цикла обмера одной частицы. Только в этом случае блок 9 подает

на вход блока 11 управлени  импульс, по поступлении которого этот блок приводит в действие загрузочно-дозирующее устройство 10, ввод щее в измерительный сосуд 1 следующую частицу. Описанный цикл работы повтор - . етс  автоматически до полного исчерпани  частиц в загрузочно-дозируйщем устройстве 10.

В описанном седиментометре исполь зуетс  процесс оседани  частиц в од

Claims (1)

1. СЕДИМЕНТОМЕТР ДЛЯ АНАЛИЗА ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА И СПЕКТРОВ ПЛОТНОСТИ ЧАСТИЦ ГРАНУЛИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий измерительный сосуд,, фотоэлектрический датчик скоростей оседания частиц, включающий фотоканалы, каждый из которых состоит из источника светового излучения, формирователя луча и фотоприемника, блок формирования и распределения сигналов датчика, измерительно-регистрирующее устройство, состоящее из электронного счетчика, генератора электрических импульсов постоянной частоты и оконечного цифрового регистрирующего устройства, загрузочно-дозирующее устройство дискрет ного действия, блок управления загрузочно-дозирующим устройством и блок синхронизации измерительнорегистрирующего и загрузочно-дозирующего устройства, причем фотоприемники датчика скоростей оседания через блок формирования и распределения сигнала подключены к входам управления запуском и остановкой электронного счетчика, третий выход блока формирования и распределен ния через блок синхронизации и блок управления загрузочно-дозирующим устройством соединен с загрузочнодозирующим устройством, второй вход блока синхронизации соединен с входом управления возвратом в исходное состояние'· электронного счетчика и выходом оконечного цифрового регист рирующего устройства, измерительный вход электронного счетчика соединен с'выходом генератора электрических импульсов постоянной частоты, а его выход подключен к входу оконечного цифрового регистрирующего устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности анализа путем обеспечения возможности одновременного и независимого измерения размеров и скорости оседания каждой частицы в одной жидкости, в его состав дополнительно введены блок апмпитудно-временного преобразования, цифровое запоминающее устройство, блок управления § запоминающим устройством и второй ~ генератор электрических импульсов постоянной частоты, при этом фотоэлектрический датчик скоростей оседания частиц выполнен содержащим два фотоканала, причем выход первого фотоприемника подключен к первому входу блока формирования и распределения сигнала, а выход зторого .фотоприемника соединен с вторым входом блока формирования и распределения сигнала и входом блока амплитудно-временного преобразования, выход которого, подключен к входу блока управления запоминающим устройством, второй, третий и четвертый входы которого, каждый в отдельности, соединены соответственно с выходами первого и второго генераторов электрических импульсов постоянной частоты и вторым выходом блока синхронизации измерительно-регистрирующего и загрузочно-дозирующего устройств, при этом выходы блока управления запоминающим устройством подключены к соответствующим выходам блока формирования и распределения .сигнала, а запоминающее устройство соединено с блоком управления запоминающим устройством.

   SU „„ 1038835