Сендиментометр для анализа дисперсного состава и спектров плотности частиц гранулированных материалов Советский патент 1983 года по МПК G01N15/04 

Изобретение относится к медиментометрическому анализу гранулированных материалов путем независимого и одновременного измерения скорости оседания и геометрических размеров каждой отдельной частицы и может быть использовано во всех отраслях промышленности, производящих, перерабатывающих или применяющих гранулированные материалы.

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

Недостатком указанного седиментометра применительно к анализу гранулированных материалов является недостоверйость определения из дисперсионного состава.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является седиментометр для анализа гранулированных материалов, содержащий измерительный сосуд фотоэлектрический дачтик скоростей оседания частиц, включаквдий четыре идентичных фотоканала, 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 дискретного действия, блок управления этим устройством и блок синхронизации измерительнорегистрирукяцего и загрузочно-дозирующего устройств. При этом фотоприемники датчика скоростей оседания через блок формирования и распределения сигнала подключены к входам управления запуском и остановкой электронного счетчика, третий выход блока формирования и распределения через блок синхронизации и блок управления соединен с загрузочно-дозирующим устройством, второ вход блока синхронизации соединен с входом управления возвратом в исходное состояние 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 оседания частиц разнесены по высоте измерительного сосуда и расположены попарно на равных расстояниях один от другого в пределах участков сосуда, занимаемых каждой из двух залитых в него жидкостей, образуя .две равные измерительные базы. Измерение скоростей оседания осуществляется в форме промежутков времени, за которые частица проходит расстояния, зафиксированные ( ограниченные лyчaми фотоканалов в каждой из жидкостей

Недостатком известного устрюйства является невысокая производительность, составляющая до 250-300 частиц в час в зависимости от их размеров и плотности. При этом главным фактором, определяющим большую длительность акта обмера единичной частицы, является длина пути, проходимого ею с мокюнта попадания на поверхность вер-хней жидкости до выхода на уровень луча нижнего фотоканала датчика скоростей оседания частиц. Условно объем жидкостей, находящихся .в сосуде, можно разделить по высоте на несколько зон исходя из характера движения частиц в процессе оседания. Рассмотрим из последовательно.

В верхней жидкости вдоль траектории оседания частиц последовательно располаггиртся зона ускорения частиц, зона измерения их скоросQ тей и буферная зона. Зона ускорения расположена между поверхностью жидкости и лучом верхнего фотоканала первой измерительной базы. Она предназначена для приобретения час- тицами стационарной скорости оседаЧия. Измерительная зона эаключена между лучами фотоканалов первой измерительной базы. Буферная зона находится между лучом нижнего фотоканала первой измерительной базы и

0 границей раздела жидкостей. Она предназначена для предотвращения влияния так называемого придонного эффекта на скорость оседания частицы в измерительной зоне, источником

5 этого эффекта является граница раздела жидкостей. Далее по ходу частицы находится зона пересмачивания, в пределах которой происходит замена жидкости, йонатктирующей с поверхностью частицы. Ниже этой зоны расположена вторая зона ускорения, в кторой частицы приобретают стационарную скорость оседания во второй жидкости. Она находится меяаду зоной

5 пересмачивания и лучом верхнего фотоканала второй измерительной базы. В конце траектории оседания частиц расположена вторая .измерительная зона, ограниченная лучами фотоканалов второй измерительной базы, ,

Протяженность каждой из вспомогательных зон по величине сравнима с измерительными зонами. Известно, что из всего времели нахождения частицы на траектории оседания в

сосуде непосредственно для измерения ее скоростей используется не более 20%.

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

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

Цель изобретения - повышение производительности седиментометрического анализа дисперсного состава и спектров плотности частиц гранулированных материалов без снижения достигнутого уровня точности.

Поставленная цель достигается тем что в седиментометр для анализа дисперсного состава и спектров плотности частиц гранулированных материсшов, содержгиций измерительный сосуд, фотоэлектрический датчик скоростей оседания частиц, включающий фотоканалы, каждый из которых состоит из источника светового излучения, формирователя луча и фотоприемника,, блок формирования и распреде ления сигналов датчика, измерительно-регистрирующее устройство, состоящее из электронного счетчика, генератора элек грических импульсов постоянной частоты и оконечного цифрового регистрирующего устройства, загрузочно-дозирующее устройство дискретного действия, блок управления загрузочно-дозирующим устройством и блок синхронизации измерительно-регистрирующего и загрузочнодозирующего устройств, причем фотоприемники датчика скоростей оседания через блок формирования и распре деления сигнала подключены к входам управления sariycKOM и остановкой электронного счетчика, третий вход блока формирования и распределения через блок синхронизации и блок управления соединен с загрузочно-дозирующим устройством, второй вход блока синхронизации соединен с входом управления возвратом в исходное соетояние электронного счетчика и выходом оконечного цифрового регистрирующего устройства, измерительный

вход электронного счетчика соединен с выходом генератора электрических импульсов постоянной частоты, а его выход подключен к входу оконечного цифрового регистрирукяцего 5 устройства, дополнительно введены блок амплитудно-временного преобразования, цифровое запоминающее устройство, блок управления запоминающим устройством и второй генератор

0 электрических импульсов постоянной частоты, при этом фотоэлектрический датчик скоростей оседания частиц выполнен содержащим два фотоканала, причем выход первого фотоприемника

5 подключен к первому входу блока формирования и распределения сигнала, а выход второго фотоприемника соединен с вторым входом блока формирования и распределения сигнала и вхоQ дом блока амплитудно-временного преобразования, выход которого подключен к входу блока управления запоминающим устройством, второй, третий и четвертый входы которого, каж5 лый в отдельности, соединены соответственно с выходами первого и второго генераторов, электрических импульсов постоянной частоты и вторым выходом блока синхронизации измерительнорегистрирующего и эагрузочно-дозирую- щего 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.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого седиментометра.

.Седиментометр содержит измерительный сосуд 1, фотоэлектрический датчик 2 скоростей оседания частиц, блок 3 формирования и распределения сигналов, измерительно-регистрирующее устройство 4, блок 5 амплитудно5 временного преобразования,, запоминающее устройство 6, блок 7. управления запоминакадим устройством, генератор 8 электрических импульсов постоянной частоты, блок 9 синхронизаQ ции измерительно-регистрирующего и загрузочно-дозирующего устройства, загрузочно-дозирующее устройство 10 дискретного действия и блок 11 управления загрузочно-дозирующим устройством. Датчик 2 скоростей оседания состоит из двух фотоканалов 12 и 13f каждый из которых содержит источник 14 излучения, формирователь 15 луча и Фотоприемник 16. Фотоканалы 12 и 13 разнесены по высоте измерительного сосуда 1 вдоль направления оседания частиц в нем и образуют базу для измерения скоростей оседания. Измерительно-регистрирующее устройство 4 состоит

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

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

Седиментометр работает следующим образом.

В начальный момент все блоки находятся в исходном состоянии, на счетный вход электронного счетчика. 1 поступают импульсы с генератора 18, а на вход блока 7 управления - 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 начинается с поступления одной частицы из загрузочнодозирующего устройства 10 в измерительный сосуд 1. Эта частица попадает на поверхность жидкости, смачивается ею, приобретает стационарную скорость оседания и пересекает луч фотоканала 12. Возникающий при этом на его фотоприемнике электрический импульс формируется блоком 3 и направляется им на вход управления запуском Пуск электронного счет- чика 17, при этом его счетный вход разблокируется и на счетной линейке начинается набор импульсов, посту пеиощих с генератора 18. Продолжая оседание, частица пересекает луч фотоканала 13. При этом на его фотопpиe в икe возникает электрический импульс, который одновременно подается на вход блока 3 и на вход блока 5 амплитудно-временного преобра-, зования. Блок 3 формирует этот импульс и подает его на вход управления остановкой Стоп электронного счетчика 17. Набор импульсов, поступающих с генератора 18 на счетную линейку счетчика 17, прекращается, и результат набора автоматически выводится на носитель информации (магнитную ленту или перфоленту ) оконечного регистрирующего устройстэа 19, после чего импульс, подаваемый с выхода устройства 19 на вход управления Сброс счетчика 17, возвращает последний в исходное состояние готовности к следующему измерению. Одновременно величина ( амплитуда ) импульса с фотоприемника фотоканала 13 преобразуется блоком 5 в дли- ельность промежутка времени, пропорциональную размеру

частицы. Эта длительность при помо щи блока 7 управления заполняется импульсами, поступающими с генератора 8, после чего количество импульсов запоминается дискретным за- . 5 поминающим устройством б и хранится в нем. По окончании регистрации результата измерения скорости оседания частицы в устройстве 19 тот же импульс, с его выхода, который вернул счетчик 17 в исходное состояние, одновременно через блок 9 синхронизации поступает на вход блока 7 управления. При этом блок 7 управления подает управляющий импульс на вход

5 управления 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 управления подает один импульс на вход управления Стоп счетчика 17, набор импульсов на его линейке прекращается, и результат измерения автоматически выводится на носитель информации регистрирующего устройства 19, после чего счетчик 17 импульсом с устройства 19 вновь возвращается в исходное состояние.

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

5 электронное логическое устройство, построенное так, что с одного из его выходов, а именно с соединенного с блоком 7 управления, на этот блок подается 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 оседания частицы измерена и зарегистрирована, и измерительно-регистрирующее устройство 4 готово к считыванию результата измерения размеров частицы из запоминающего устройстл ва 6. После окончания регистрации этйго результата с устройства 19 на вход блока 9 подается еще один импульс, свидетельствующий об окончании цикла обмера одной частицы. Только в этом случае блок 9 подает

на вход блока 11 управления импульс, по поступлении которого этот блок приводит в действие загрузочно-дозирующее устройство 10, вводящее в измерительный сосуд 1 следующую частицу. Описанный цикл работы повторя- . ется автоматически до полного исчерпания частиц в загрузочно-дозируйщем устройстве 10.

В описанном седиментометре исполь зуется процесс оседания частиц в од

СЕДИМЕНТОМЕТР ДЛЯ АНАЛИЗА ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА И СПЕКТРОВ ПЛОТНОСТИ ЧАСТИЦ ГРАНУЛИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий измерительный сосуд,, фотоэлектрический датчик скоростей оседания частиц, включающий фотоканалы, каждый кз 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 cинxpoнизaI ии 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 свыходом 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 апмлитудно-временного преобразования, цифровое запое $9 минающее устройство, блок управления запоминающим устройством и второй (Л генератор электрических импульсов постоянной частоты, при этом фотоэлектрический датчик скоростей -оседания частиц выполнен содержащим два фотоканеша, причем выход первого фотоприемника подключен к первому входу блока формирования и распределения сигнала, а выход второго .фотоприемника соединен с вторым входом блока формирования и распреде00 00 ления сигнала и входом блока амплитудно-временного преобразования, выход которого, подключен к входу бло00 со ка управления запоминающим устройством, второй, третий и четвердый вхоО1 ды которого, каикдый в отдельности, соединены соответственно с выходами первого и второго генераторов электрических импульсов постоянной частоты и вторым выходом блока синхронизации измерительно-регистрирующего и загрузочно-доэирующего устройств, при этом выходы блока управления запоминаняцим устройством подключены к соответствующим выходам блока фо «ирования и распределения ,сигнала, а запоминающее устройство соединено с блоком управления запоминающим устройством.