Анализатор дисперсного состава порошков Советский патент 1983 года по МПК C01G15/02 

Изобретение относится к технике анализа дисперсного состава порошков и может быть использовано в порошковой металлургии, химической и других отраслях промышленности, связанных с переработкой порошкеобразных материалов.

По основному ант«св. № 8G8481 известен анализатор, содержащий дозатор порошкообразного материала сепаратор, воздуходувку, циклоны, командный блок и регистрирующий ч прибор, при этом сепаратор выполнен в виде полого вращающегося дискового ротора со щелями между дисками для вывода мелкой фракции материала и jTCOca воздуха, который ограничен сверху соосно вращающейся профилированной тарелкой, а снизу обтекателем, помещенным н направляющую воронку, причем направлякицая воронка и край вращающейся профилированной тарелки образуют щель для вывода крупной фракции материала, а на входе в сепаратор и на выходе мелкой Фракции из сепаратора он снабжен емкостными датчиками концентрации взвешенных частиц анализируемого и отсепарированного материала, проходное сечение которых меньше проходного сечения трубопровода fl

Недостатком известного анализатора дисперсного состава порошков является то, что несмотря на высокую степень очистки примерно 0,5-1% анализируемого порошка выбрасывается в атмосферу вместе с несущей сре дои, для создания необходимого расхода несущей среды через анализатор с помощью эжектора требуется значительный расход газа для создания ; эжекционного эффекта. Эти недостат-; ки препятствуют проведению анализа дисперсного состава порошков, ко-химическими свойствами которых является склонность к воспламенению, токсичность (представляют опасность; для обслуживающего персонала и округжающей среды), Для проведения анализа подобных порошков необходимо применение различных инертных сред, т.е. газов, в которых отсутствует кислород, поддерживающий горение. Очевидно, что использование известного устройства в данном случа-е нецелесообразно с точки зрения экономии, как правило, дорогостоящих и дефицитных инертных газов. Креме того, из соображений охраны окружающей среды недопустим;;-.выброс токсичных порошков в атмосферу.

Цель изобретения - провенение автоматического анализа лисперсного;

I состава токсичных И пожароопасных порошкообразных материалов.

Поставленная цель достигается тем,что анализатор дисперсного соетава порошков, содержащий дозатор порошкообразного материала, сепаратор, воздуходувку, циклоны, командный блок и регистрирующий прибор, при этся сепаратор выполнен в виде полого вращающегося дискового ротора со щелями между дисками для вывода мелкой фракции материала и отсоса воздуха, который ограничен сверху соосно вращающейся профилированной тарелкой., а снизу обтекателем, помещенным в направляющую воронку, причем направляйщая воронка и край вращающейся профилированной тарэлки образуют щель для вывода крупной фракции материала, а на входе в сепаратор и на выходе мелкой фракции из сепаратора он снабжен емкостными датчикс1ми концентрации взвешенных частиц анализируемог и отсепарированного материала, проходное сечение которых меньше проходного сечения трубопровода, дополнительно снабжен включенными последовательно в пневматическую линию, соединяющую выходной патрубок системы очистки анализай ра с входным воздушным патрубксад дозатора, центробежной воздуходувкой, ресивером с редуктором, электропневмоклапаном, емкостью для сжатого инертного газа.

На фиг.1 изображен анализатор, общий вид на фиг.2 - блок-схема измерительной части на фиг.З - временная диаграмма работы измерительной части.

Анализатор дисперсного состава порсядков (фиг.1) состоит из корпуса 1 с бункером крупной фракции 2 и электродвигателем 3, дозатора порошкообразного материала 4 с электродвигателем 5, циклонов 6, центробежной воздуходувки 7, емкостных датчиков концентрации взвешенных частиц 8 и 9, вторичного прибора 10 регистрирующего прибора 11, командного прибора 12. В КОР.ПУС сепаратор помещен вращающийся дисковый ротор

13,oгpaничeнный Jffизy обтекателем

14,а сверху соосно вращающейся профилированной тарелкой 15. Обтекатель помещен в направляющую воронку 16 с аксиальным вводом 17. На валу дискового ротора установлены шестерни 18. Для сообщения внутренней полости анализатора с атмосферой установлен перепускной электропневмоклапан 19. После центробежной воздуходувки для дополнительной регулировки расхода воздуха установлено гидравлическое сопротивление 20, выполненное в виде сопла. Ресивер 21 служит для стабилизации расхода во.здуха, емкость 22 - для хранения газообразной инертной среды, применяемой для анализа, которая соединена с ресивером через редуктор 23 и электропневмоклапан 24. Для стравливания излишков газа в ресивере установлен предохранительный, клапан 25. Воздушный патрубок дозатора 26 соединен пневматической линией с ресивером 21. Вторичный прибор (фиг.2) состоит из блока формирования сигналов 27, блока отношения 28, регистрирующий прибор из блока индикации 29, командный прибор - из блока управления интеграторами 30 и блока управления электродвигателями 31. Приборы 10 12 имеют общий блок питания 32. Анализатор работает следующим образом. Исследуемый пожароопасный или токсичный материал с соблюдением мер предосторожности помещается в бункер дозатора, после чего его крышка герметизируется. Включается командный прибор 12, который подает сигнал на электропневмоклапан 24. Подается сигнал на центробежную воздуходувку 7, в течение некоторог времени происходит заполнение инерт ной средой внутренней полости анали затора и дозатора. В это время открыт электропневмоклапан 19, с помощ которого происходит выпуск воздуха из полости анализатора. После закры тия электропневмоклапана 19 инертная среда по другому тракту электро пневмоклапана начинает поступать в ресивер и рециркулировать. При этом достигается значительная экономия инертной несущей среды, т.е. она не выбрасывается в атмосферу. При достижении Необходимого давления в ре сивере клапан 24 закрывается. При этом внутренняя полость анализатора разобщается от источника с инертной средой, но при необходимости при понижении давления в ресивере клапан 24 открывается и таким образом поддерживается необходимое давление После этого командный прибор подает сигнал на электродвигатель 3. Посредством шестерен 18 передается вращение на дисковый ротор 13 и про филированную тарелку 15, За счет разных диаметров шестерен отношение скоростей вращения профилированной тарелки и дискового ротора равно 1,7. Исследуемый порошок с помощью дозатора 4, двигатель 5 которого пр водится во вращение по сигналу с ко мандного прибора 12, подается в несущий -поток инертной среды, проходит через емкостный датчик 8, аксиальный ввод 17 и поступает в зону сепарации, которая образована внешним ободом дисков 13, обтекателем 14 и вращаюшейся профилированной та релкой 15. За счет центробежной и аэродинамической сил крупные частицы выделяются и скапливаются в бункере 2, а мелкие выносятся из зоны сепарации через щели между дисками, датчик концентрации взвешенных частиц мелкой фракции 9 и осаждаются в бункерах циклонов б. Возможные воспламенения пожароопасных порошков, которые могут произойти .от электростатического разряда, защемлений и т.п. гасятся инертной средой, препятствующей горению. Токсичные порсяикообразные материалы, которые не полностью отделяются циклонами, а в количестве 0,5-1% от общей массы выделяются вместе с несущей средой, не выбрасываются в атмосферу, а остаются в полости анализатора, не представляя опасности для окружающей среды При установившемся режиме течения пылегазовой среды массовая концентрация порошкообразного материала в несущей среде на входе в сепаратор определяется из расходов кс 1понентов где Gp, массовые расходы дисперсного материала и несущей среды. Если сепаратор работает в определенном режиме и в бункере крупной фракции скапливается часть материала с размерами, большими граничного , но на выходе из сепаратора массовая расходная концентрация будет меньше:57 где массовый расход материала на выходе из сепаратора. Составив соотношение зависимостей (1) и (2) Gp,--0f G QfQp Qp получаем отношение проходящего в единицу времени количества материала с размерами частиц, меньшими граничного размера, к общему количеству исходного материала 00%--D(8;). Таким образом, если непрерывно следить за концентрацией порошкообразного материала на входе и выходе сепаратора и последовательно менять режимы разделения, то по отношению концентрации можно определить количество частиц, меньших анализиили кривые проходов руемых размеров, о D(S). Для замеров концентрации на входе и выходе сепаратора установлены емкостные датчики 8 и 9 концентрации взвешенных частиц анализируемого и отсепарированного материала. Измерение расхода порошка через датчики 8 и 9 основано на изменении величины электрической емкости от количества порошка, находящегося внутри датчика. Применяемый диэлько метрический метод исключает влияние дисперсности частиц на результат измерения. При прохождении порошка через датчики можно измерить интег ральное значение количества порошка, прешедшего через датчики за вр мя t : t t 3, ni,UHt,3, jw.tWdt. оо Интегральные значения tl, , 2 .количества порсхика, прошедшего через датчики 8 и 9, представляются в виде постоянных напряжений и сравни ваются в блоке 28, Из вида выражений видно, что погрешность измерени интегрального количества поролка зависит, в первую очередь, от времени пребывания частиц в полости датчика, Чем меньше траектория частиц отличается от линий тока несущей среды, тем меньше частицы сов ршают хаотических движений и тем меньше вносится погрешность. Для этих целей проходные сечения емкостных датчиков концентрации взвешенных частиц делают, при необходимости, меньшими проходного сечения трубопровода. Предельным является случай равенства проходных сечений В данном анализаторе отнсяиение равно 0,75, Последовательность интегрировани включение и выключение электропневмоклапанов, воздухо;цувки, дозатора осуществляется командным прибором 1 с блоками управления 31 и 32, Полны цикл работы анализатора поясняется временной диаграммой (фиг,3), В момент времени -fc О включается воздуходувка и электропневмоклапаны 19 и 24, В течение 10 с происходит удаление воздуха из внутренней полости анализатора и заполнение средой из баллона 21, В течение с 10-й по 20-ю с происходит стабилизация работы системы, создающей заданный расход несущей среды. В это время злектропневмоклапан 19 включен в положение, обеспечивающее рециркуляцию несущей среды. Затем включается двигатель сепаратора и в течение с 20-й по 30-ю с происходит выход на режим, В течение с 30-й по GO-ю с происходит интегрирование сигналов с датчиков в блоке выделения 27 при прохождении через них несущей среды без частиц для определения нулевого уровня сигналов 3° , 3 С 60-й с включается дозатор, с 64-й с по 94-ю с происходит интегрирование потоков в датчиках 8 и 9. С 94-й по 104-ю с происходит определение раЗ:ностей 2 - 3 и 3 -3 и осуществляется сравнение двух постоянных напряжений в блоке отнетиения 28: Результат измерения в процентс1Х фиксируется в блоке индикации 29 в течение с 104-й по 110-ю с. На этом кончается процесс разделения и из- мерения выделенной фракции порсяика. Цикл работы ансшизатора повторяется G раз, после чего прекращается работа всех блоков, их элементы автся-1атически устанавливаются в исходное положение. Предложенное техническое решение позволяет, создать рециркулирующее движение несущей инертной среды в герметичной полости анализатора, что дает возможность проводить анализ пожароопасных порошков, создает экономию дорогостоящих и дефицитных инертных газов (азота, аргона и др,), а .также устраняет выброс токсичных порсаиков в атмосферу, что важно с точки зрения охраны окружающей среды.

Л7 soBtf gifW/m

fue.S

АНАЛИЗАТОР ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА ПОРОШКОВ по авт.св. 868481, отличающийся тети, что, с целью проведения автоматического анализа токсичных и пожароопасных порошкообразных материалов, анализатор дополнительно снабжен включенными последовательно в пневматическую линию, соединяющую выходной воздушный патрубок системы очистки анализатора со входным воздушным патрубком дозатора, центробежной воздуходувкой, ресивером с редуктором, электропневмоклапаном и емкостью для сжатого инертного газа. (Л С О in