SU805130A1 - Седиментометр дл анализа гра-НулиРОВАННыХ МАТЕРиАлОВ - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к седимент метрическому анализу гранулированных материалов, предназначено дл  и мерени  скоростей ламинарного гравитационного осаждени  каждой грану лы последовательно в двух жидкост х различающихс  по плотности и помещенных без взаимного перемешивани  в один измерительный сосуд, и может быть использовано в отрасл х промыш ленности, производ щих, перерабатывающих или примен ющих гранулированные материалы, преимущественнов порошковой металлургии, горнообогатительной и химической промышленности . Известно устройство дл  измерени гранулометрического состава сыпучих тел, основанное на непрерывном изме рении изменени  веса частиц при их седиментации в жидкой фазе, содержащее сосуд с жидкой фазой, в которой осуществл ют процесс седиментации частиц, и весоизмерительное уст ройствоС. Известен седиментометр, основанный на изменении гидростатического давлени  определенного столба суспензии при выводе частиц твердой фазы из этого столба путем отстаивани  2 . Однако известные устройства не обеспечивают достаточной точности измерени . . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  фотометрический седиментометр, содержащий измерительный сосуд, фотоэлектрические датчики параметров процесса осаждени  частиц дисперсной фазы в измерительно-регистрирующее устройство. Измерительный сосуд выполнен в форме пр моугольного параллелепипеда, хот  бы две противоположные стенки которого прозрачны дл  светового излучени . Датчик представл ет собой фотоканалы , состо щие из расположенных на горизонтальной оси .источников светового излучени  формирователей луча и фотоэлектрических приемников излучени , В рабочем положении измерительный сосуд размещен на оптической оси фотоканалов межд5 источниками и приемниками излучени . Измерительное устройство представл ет собой аналоговый электроизмерительный при- бор, например гальванометр или самопишущий потенциометр, подключенный

к фотоприемнику. Измер емой величиной  вл етс  интенсивность светового луча, прошедшего через сосуд с суспензией . Изменение этой интенсивности обусловлено изменением концентрации дисперсной фазы суспензии на пути луча. Дисперсный состав суспендированной фазы определ ют по зависимости интенсивности прошедшего светового луча от времени отстаивани  суспензии з .

Недостатком известного седиментометра применительно к анализу гранулированных материалов  вл етс  недостоверность определени  их дисперсного состава.

Известно, что ламинарное гравитационное осаждение сферической частицы диаметро й{см), изготовленной из материала с плотностью р (г «см )., в смачивающей ее жидкости с в зкостью f (г. см-сек-) и плотностью рд (г-см),, описываетс  уравнением

,2 СР-ро) - а

где V - скорость осаждени  частицы,

см-сёк } д - гравитационное ускорение,

см- сек .

Из этого сравнени   сно, что дл  определени  диаметра частицы по скорости ее осаждени  необходимо заранее знать плотность материала, из которого она изготовлена, и наоборот Это приводит к необходимости предварительного измерени  одной из этих .причин, как правило, плотности каким-либо независимым методом. Так в практике седиментсинетрического ансшиза порошков предварительно измер ют плотность пикнометрическюл методом. Установлено, что использование этого методического приема при медиментометрическом ангшизе гранулированных материалов приводит к большим погрешност м их дисперсного состава, поскольку плотности отдельных гранул существенно различны , а однозначна  взаимосв зь между диаметром гранул и ее плотностью отсутствует. Эти погрешности настолько велики, что .ол&ют результат анализа достоверности.

Известно, что во многих отрасл х современной технологии, использукицих процессы взаимодействи  гранулированных материалов с потоками жидкостей или газоч, актус1льной  вл етс  задача обеспечени  достоверности седимемтометрического анализа гранулированных материалов и определени , нар ду с их дисперсньли составом, функций распределени  гранул по пол ркости . Это необходимо, например, в горнообогатительной промьлиленности дл  повьвиени  степени извлече|Ник требуе «лх компонентов из минеральных смесей флотационным, гравитацйонным или промывочным способами , а химической промышленности дл  повышений эффективности технологических npt iteccoB в аппаратах псевдоожиженного сло  с использованием гранулированных материалов в качестве реагентов или катализаторов, и снижени  их выноса или выпадени  из зоны реакции в порошковой металлургии , при разработке и осуществлении процессов изготовлени  гранулированных материалов с заданной высокой степенью пористости и так далее.

Из изложенного  сно, что решение этих задач традиционными сЕ)едствами седиментсжетрического анализа, основанными на осаждении гранул в одной жидкости, невозможно.

Цель изобретени  - создание конструкции седиментометра дл  анализа гранулированных материалов, обеспечивак цего при его использовании дос товарное определение их дисперсного состава и функций распределени  гранул по плотности.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в состав известного седиментометра , содержавшего измерительньй сосуд , фотоэлектрический датчик параметров процесса осаждени  частиц дисперсной фазы и измерительно-регистрирук цее устройство, дополнительно введены электронный блок формировани  и распределени  сигналов датчика по выполн емой ими функции включени  и выключени  измерительного устройства, электроуправл емое загрузочно-дозирующее устройство дискретного действи , электронный . блок управлени  загрузочным устройствоы к электронный блок синхронизации работы загрузочного и измерительного устройств, при этом блок фор мирогани  включен между датчиком и И314ерительньм устройством, блок синхронизации - между блоком формировани , измерительнььм устройством и блоком управлени , который в свою очередь, соединен с загрузочным устройством , измерительный сосуд снабжен двум  впускными патрубками, отверсти  которых расположенные в рабочем объеме сосуда, разнесены по его высоте так, чтобы верхний край одного из них был не выше уровн  нижнего кра  другого, датчик выполнен в виде функционирующих совместно четырех идентичных фотоэлектрических каналов каждый из которых содержит источник светового излучени , формирователь луча и фотоэлектрический приемник излучени ,, разнесенных вдоль направлени  оседани  гранул в сосуде и расположенных попарно на равных рассто ни х один от другого в пределах участков сосуда, занимаемых каждой из двух помещаемых в него жидкостей и образующих-.две равных измерительных базы, измерительно-регистрирую щее устройство выполнено, в виде циф рового электронного прибора с внешним управлением и регистрацией результатов измерений и представл ют собой, например, электронно-счетный частотомер, измерительный вход которого соединен с генератором электрических импульсов регулир емой частоты следовани , выход - с оконечным цифровым регистрнрукзщим устройством, входы внешнего уиравлег и  включением и выключением- с блоком формировани , а вход управ . лени  возвратомв исходное состо ние - с блоком синхронизации. Кроме того, хот  бы верхнее.извыходных отверстий впускных патрубков измерительного сосуда размещено между упом нутыми парами фотокана лов,. образующими измерительные бзэы На чертеже представлена блоксхема предлагаемого , седш1ентометра Седиментометр состоит из измерит льного сосуда 1, датчика 2 параметров процесса осаждени  гранул 2, ., электронного блока 3 формировани  и распределени  сигналов датчика 2, измерительно-регистрирующего устрой ства 4, электронного блока 5 синхро низации, электронного блока 6 управлени  загрузочно-дозируюдим устройством и собственно загрузочнодозирующего устройства 7 дискретного действи . Блок 3 формировани  включен между датчиком 2 и входами внешнего управлени  включением ) и выключением (стоп) измерительно-рюристри ругащего устройства 4. Блок 5 синхронизации включен между блоком 3 форми ровани , входом внешнего управлени  возвратом в исходное состо ние сброс измерительного устройства 4 и блоком б управлени . Блок б упра влени  вклк)чен между блоком 5- сии-, хронизации и загрузочно-дозирующим устройством 7. Измерительный сосуд 1, две противоположные боковые ставки которой прозрачны дл  светового излучени , выполнен с возможностью помещени  Б него двух различных по плотности жидкостей без их взаимного перемешивани , дл  чего, например, он снаб жен двум  впускными патрубками 8 и 9, выходные отверсти  которых разнесены по высоте сосуда так, чтобы верхний край одного из них (8) находилс  не выше уровн  нижнего кра  другого (9). Датчик 2 состоит из четырех идентичных фотоэлектрических каналов 10 - 13, каждый из которых содержит идентично Источник 14 светового излу чени , формирователь- 15 светового луча и фотоэлектрической приемник 16 излучени . Оптические оси всех фотоканалов горизонтальны, фотоканалы разнесены вдоль направлени  йседа ни  гранул в сосуде 1, расположены попарно на равных рассто ни х один от другого в пределах участков сосуда, занимаемых каждой жидкостью, и образуют две измерительных базы равной прот женности. Лучи фотоканалов 10 и 12 фиксируют верхние уровни а лучи фотоканалов 11 и 13 - нижние уровни обеих измерительных баз. Фотоэлектригеские при.емники всех фотоканалов под1ОШ)чены к входным цеп м блока- 3 фoIИvIиpoвaни . Блок 3 формировани  и распределени  сигналов датчика 2 выполнен так, что сигналы, генерируемые верхними фотоканалами 10 и 12 обеих измерительных баз, подаютс  им на вход управлени  пуск измерительно-регистрирующего устройства 4, а сигналы, генерируемые нижними фотоканалами 11 и 13 - на вход управлени  стоп всего этого устройства. Измерительно-регистрирующее устройство 4 выполнено в виде цифрового электроизмерительного прибора и с внешней регистрацией результатов представл ет собой, например, электронно-счетный частотомер 17, к измерительному входу которого подключен генератор 18 электрических импульсов регулируемой чистоты следовани , к выходным цеп м оконечное цифровое регистрируннцее устройство 19, а к входам внешнего управлени  пуск, стоп и сброс блок 3 формировани  и блок 5 синхронизации 5. Блок 5 синхронизации представл ет собой электронное логическое устройство, выполн ющее функции контрол  прохождени  гранулой уровней всех фотоканалов, измерени  и регистрации обоих промежутков времени и поступлени  следующей гранулы в рабочий объем измерительного сосуда 1. Блок б управлени  представл ет собой электронное устройство, генерирующее и-подающее управл ющий электрический импульс на исполнительный механизм 7 загрузочного устройства в зависимости от электрического состо ни  блока 5 синхронизации. Загрузочно-дозирующее устройство 7 представл ет собой электромеханическое приспособление, предназначенное дл  поштучного ввода гранул в сосуд 1 по команде блока 6 управлеи . Седиментометр работает следующим бразом. В начальный момент времени в изерительном сосуде 1 оседающих граул нет, блоки 3, 5, 17 и 19 нахо тс  в исходном состо нии, счетна  инейка частотомера 17, на вход коорой поступают импульсы посто нной астоты с генератора 18, заблокироана . Цикл работы начинаетс  с посуплени  управл ющего импульса с блока б на исполнительный механизм загрузочного устройства 7, которое вводит одну гранулу в рабочий объем измерительного сосуда 1. Оседа  в верхней жидкости, эта гранула, пересекает уровень, зафиксированный световым лучом фотокангша 10, частично затен   его. Степень затенени  луча преобразуетс  фотоэлектрическим приемником 16 в электрический импульс, поступающий на вход блока 3. Блок 3 формирует этот импульс и подает его на вход управлени  запуском (пуск) частотомера 17 , при этом счетна  линейка последнего разблокируетс  и начинает набор количества импульсов , поступгиощих с генератора 18. Продолжа  оседание в верхней жидкости , гранулы пересекают луч фотоканала 11, что вызывает по вление на его фотоэлектрическом приемнике импульса, поступающе1о на вход блока 3. Блок 3 формирует этот импульс аналогично предыдущему, но подает его на вход управлени  стоп часто томера 17, прекраща  набор импульсов на счетной линейке. При этом автоматически срабатывает оконечный регистратор 19, фиксирующий в цифро вой форме показание счетной линейки частотомера. По завершении регистрации устройство 19 генерирует импульс, подаваелйлй на вход управле ни  сброс частотомера 17, при этом показание счетной линейки стираетс , и она готова к следуннцему измерению. Тем временем гранула, np должа  оседание, пересекает границу раздела верхней .и нижней жидкостей и поступает на вторую измерительную базу, образованную фотоканалами 12 и 13. Процесс измерени  и регистрации времени оседани  гранулы между уровн ми фотоканалов 12 и 13 происходит аналогично описанному. В течение всего цикла, состо щего из двух последовательных измереНИИ промежутков времени, на блок 5 синхронизации поступгиот импульсы с блока 3 и регистратора 19 в строго определенной последовательности, л именно: дважды по два импульса от блока 3, сопровождаемое единичными импульсаи и от регистратора 19 Поступление на блок 5 всех шести импульсов Б указанной последовател ности характеризует нормальную рабо ту датчика 2, блока 3 формировани  и измерительного устройства 4, означает, что обмер ема  гранула пересекла лучи всех фотокангшов, зарегистрирована ими и покинула зо измерений сосуда 1-, результаты изме рений зафиксированы регистратором 19 и прибор готов к следующему цик работы. Только D этом с;лучае блок синхронизации генерирует и подает импульс на блок 6 управлени , кото рый, в свою очередь, обеспечивает срабатывание загрузочного устройства 7 и послупление в сосуд 1 следующей гранулы. Описанный цикл работы седиментометра будет продолжатьс  до тех пор, пока в бункере загрузочного устройства 7 не останетс  ни одной грану- лы. В известном седиментометре степень затенени  светового луча суспендированными частицами используетс  дл  определени  их концентрации на пути луча, и  вл етс  измер емой величиной при выполнении анализа. В предлагаемом седиментометре степень затенени  светового луча обмер емой гранулой сама по себе несущественна , и  вл етс  отражением факта прохождени  гранулой уровн  жидкости, зафиксированного этим лучем. Измер емой величиной  вл етс  промежуток времени, за который гранула проходит рассто ние между двум  лучами , фиксирующими верхний и нижний уровни измерительной базы. Измерительный сосуд изготовлен в виде пр моугольной толстостенной металлической рамы, сквозной проем которой герметизирован с обеих сторон прикрепленными к ней пластинами из оптического стекла. Сечение пр моугольного измерительного канала 12X12 мм, при высоте 160 мм. В боковых стенах рамы предусмотрены вертикальиые каналы 4 мм,открывающиес  S рабочий объем сосуда и служащие дл  помещени  в него двух различных о плотности дисперсионных жидкостей без их«взаимного перемешивани , Вьаходные отверсти  этих каналов разнесены по высоте сосуда так, что верхний край одного из них находитс  на уровне нижнего кра  другого. Источниками света фотоканалов служат лампочки накаливани , электропитание которых осуществл етс  от отдельного высокостабильного источника напр жени , допускающего независимую регулировку  ркости свечени  каждой лампы. Формировател ми световых лучей  вл ютс  безлинзовые щелевые коллиматоры, обеспечивающие их сечение на оси измерительного сосуда 0,12 X 3 NM. В качестве фотоприемников использованы фотоэлектрические умножители ФЭУ-13. Прот женности обеих измерительных баз равны 30 мм. Измерительно-регистрирующее устройство состоит из декадного пересчетного прибора ПП9-2 м, генератора низкочастотных колебаний. ГЗ-33 и цифропечатающей машины Б3-15м. Загрзочно-дозирующее устройство выполнено в виде двух плотно прилегающих концентрических дисков , один из которых - селектор закреплен неподвижно, а второй транспортер - производитс  в Шаговое

перемещение электромагнитным Толкателем , По окружности транспортера высверлены сквозные отверсти -гнезда дл  гранул с шагом, равным его единичному перемещению. В.селекторе расположенном под транспортером, предусмотрено сквозное отверстие , размещенное так, что при каждом шаговом перемещении транспортера, о ним совмещаетс  по вертикгшй очередное гнездо. В гнезде транспортера поштучно укладываютс  гранулы, подлежащие обмеру. При работе седиментометра отверстие селектора располагаетс  на вертикальной оси измерительного сосуда, и при каикдом очереднсш совмещении с ним гнезда транспортера в сосуд поступает очередна  гранула.

Claims (3)

1. Седиментометр дд  ангшиза гранулированных материалов, содержащий измерительный сосуд, фотоэлектрические датчики, включакицие источники светового излучени , формирователи лучей, фотоэлектрические приемники излучени , и измерительно-регистрирующее устройство, отличающийс  тем, что, с целью повьшюни  точности анализа путем измерени  плотности гранул, в него ; введены электронный блок формировани  и распределени  сигналов фотоэлектрических датчиков, подключенный к измерительно-регистрирукидему устройству , загрузочно-дозируквдее уатройство дискретного действи , блок управлени  загрузочно-дозирующего устройства и блок синхронизации измерительно-регистрирующего и загру3очно-дозирующего устройств, при зтсм вход блока формировани  подключен к выходам фотоэлектрических датчиков , а третий его выход через блок синхронизации, блок управлени  подкдючен к загрузочнс у устройству, второй выход блока синхронизации соединен с измерительно-регистрирующим устройством, измерительный вход которого соединен с генератором электрических импульсов посто нной частоты следовани , а выход - с оконечиьм цифровьм регистрирукнцим устройCTBCW .

2. Седиментометр по п. 1, о т л и ч а ю щи и с   тем, что измерительный сосуд снабжек двум  впускньвхи патрубками, выходные отверсти  KOTOfftK разнесены по высоте сосуда так, что верхний край одного из них был не вьвие уровн  нижнего кра  другого , а фотоэлектрические датчики установлены попарно на равном рассто нии между собой по высоте сосуда .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Патент ФРГ 1169164, кл. 42 1 13/04, 1964.

2.Коновалов В.Д., Вобриков В.М. Цветные металлы, 1965, 3, с. 22-24.

3.Патент Японии 8595, кл. 108 СО, 1967, (прототип).