Устройство для измерения электризации неметаллических материалов Советский патент 1984 года по МПК G01R29/12 

Изобретение относится к электроиэи/ рительной технике и может быть использовано при исследовании электризации неметаллических материалов в случае возбуждения статического электричества трением-качением при незначительных динамических давлениях.

Известно устройство для определения электризации тканей, содержащее заземленную наклонную плоскость, покрытую контртелом и установленную ив против входного окна заземленного металлического корпуса, во внутренней полости которого установлена изолированная от корпуса измерительная металлическая ячейка, подключенная через экран-ированный кабель к электроизмерительному прибору. Образец ткани намотан на пустотелую металлическую коробку, которая опускается по наклонной плоскости и попадает в измерительную ячейку 1.

Однако указанное устройство пригодно для грубых и ориентировочных измерений, так как скорость скольжения образца по наклонной плоскости в значительной степени зависит от .величины коэффициента трения. При необходимости поддержания постоянного веса коробки с образцом в случае, когда образцы имеют различную толщину (тонкие пленки, ковровая ткань), не соблюдается принцип стандартности измерений. Кроме того, применение коробки с плоским основанием не. обеспечивает надежного прилегания поверхности образца к контртелу, что также снижает точность измерения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для определения поверхностной плотности электрических зарядов диэлектрических материалов, содержащее питатель для загрузки металлических шариков, заземленный полый корпус с входным отверстием, разгрузочным клапаном и элементом, воспринимающим заряд металлических шариков и выполненным в виде экрана, расположенного внутри корпуса, изолированного от него и через интегрирующую RС-цепочку подключенного к измерительному прибору, держатель образца , представляющий собой мишень и установленный в корпусе напротив экрана, при этом между выходом питателя и входным отверстием корпуса расположен заземленный, электрически изолированный от корпуса разгоночный канал для направления шариков к образцу 2.

Недостаток известного устройства заключается в том, что оно пригодно только для осуществления прерывистых актов возбуждения статического электричества в результате одиночных .пластических деформаций и не позволяет измерить поверхностную электри- зацию образцов, возбужденную трениемкачением. Кроме того, невозможно регулировать и контролировать физические условия момента запуска шариков, что снижает точность измерения. Внесение образца во внутреннюю часть корпуса приводит к значительным трудноучитываемым изменениям исходных параметров (в основном емкости) внутренней полости корпуса, что также приводит к снижению точности измерения и уменьшению оперативности использования устройства, так как для заклсщки образца требуется разборка корпуса.

Номенклатура исследуемых образцов также ограничена, так как их необходимо заготавливать стандартной формы. Наличие НС-элемента в измерительной цепи ограничивает возможность подключения более чувствительных приборов, типа электрометров.

Цель изобретения - повышение точности измерения, а также расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения электризации неметаллических материалов, содержащем питатель для загрузки металлических шариков, измерительную ячейку Б виде заземленного полого корпуса с входным и выходным окнами, элемент, воспринимаивдий заряд металлических шариков, размещенный во

внутренней полости корпуса, изолированный от него и соединенный с электроизмерительным прибором, держатель образца, заземленное разгоночное приспособление шариков, одним концом

сопряженное с выходом питателя, а другим установленное напротив входного окна в корпусе, держатель образца установлен снаружи корпуса, совмещен с раз гоночным приспособлением и выполнен в виде наклонной,электрически изолированной плоскости, снабженной регулятором наклона и высоты, при этом наклонная плоскость с более внсокорасположенной стороны сопряжена с выходом питателя через селектор

шариков, а с другой расположена напротив входных отверстий, которые выполнены в боковых стенках заземлен ного экрана и воспринимающего заряд элемента.

Кроме того, селектор шариков выполнен в виде шарового приемника, имеющего углубление, соответствующее размерам шарика, и шарнирно установленного в корпусе селектора с возможностью расположения указанного углубления напротив выходного отверстия питателя или напротив входа разгоночного приспособления.

Восприниманяций заряд элемент выполнен в виде закрытого полого цилиндра с отверстиями для ввода и выводя париков.

Кроме того, устройство снабжено двухпозиционным переключателем для подключения наклонной плоскости к заземленному выводу или к автономному электроизмерительному прибору.

На фиг,1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фкг.2 питатель с селектором в исходном положении; на фиг.З - то же, в рабочем положении.

Устройство содержит питатель в виде металлической воронки 1 для дагрузки металлических шариков 2, ЗЛ выхода воронки 1 установлен селектор 3 шариков, который через направляющий канал 4 связан с наклонной плоскостью 5. Плоскость 5 через изолятор 6 прикреплена к держателю 7 образца. Держатель 7 снабжен регулятором 8 наклона и высоты, с помощью которого регулируют высоту и наклон плоскости 5. На плоскости 5 установлены фиксаторы 9 и 10 для прикрепления исследуемого образца 11 Измерительная ячейка выполнена в виде заземленного полого корпуса, состоящего из заземленного основания 12, на котором установлен цилиндрический зкран 13 с крышкой 14. К экрану 13 прикреплен де1ржатель 7. В стенке экрана 13 выполнено входное окно 15, напротив которого установле нижний конец наклонной плбскости 5. Во внутренней полости ячейки, образованной основанием 12, цилиндрическим экраном 13 и крышкой 14, коаксиально и концентрично расположен полый металлический цилиндр 16 с закрытыми торцами. Основание 17 цилиндра 16 выполнено в виде наклонного лотка и через изолятор 18 прикреплено к основанию 12. В стенке цилиндра 16 выполнено отверстие 19, расположенно напротив окна 15 в экране 13, для ввода шариков во внутреннюю полость цилиндра 16. В нижней части цилиндра 16 выполнено выходное отверстие 20, снабженное задвижкой 21. Управление задвижкой 21 осуществляют ключом 22, который установлен в цилиндрической стенке экрана 13 и одновременно выполняет функцию заземляющего контакта. На основание 12 установлен разгрузочный лоток 23. Основание 17 цилиндра 16 посредством жесткой электрической линии 24 через двухпозиционный переключатель 25 подключено к входу электроизмерительного прибора в виде электрометра 26. Наклонная плоскость 5 через двухпозиционный переключатель 27 заземлена . Свободные вторые контакты переключателей 25 и 27 соединены между собой. Жесткая электрическая линия 24 прикреплена к основанию 12 и изолирована от него посредством изоляторов 18 и 28. Воронка 1 снабжена крЕликой 29 и сопряжена с корпусом 30 селектора 3. В корпусе 30 селектора 3 шарнирно установлен шаровой приемник 31, имеющий углубление (шахту) в соответствии с размером шарика 2. Шаровой приемник 31г сопряжен с рукояткой 32 (фиг.1), установленной снаружи селектора 3. При помощи рукоятки 32 углубление в шаровом

0 приемнике 31 можно установить в исходное (фиг. 2) или в рабочее (фиг.З) положение. Все устройство помещено в дополнительный заземленный экрая. (не показан).

s

Устройство работает йледукщим образом.

Питатель 1 загружают металлическими шариками 2. Переключатель 25 установлен в положение, при котором вход электрометра 26 подключен к ос0нованию 17 цилиндра 16, при этом наклонная плоскость 5 через переключатель 27 заземлена. Ключ 22 вводят во внутреннюю полость экрана 13 до соприкосновения с цилиндром 16,и сни5мают остаточный заряд. Отверстие 20 закрывают задвижкой 21, а ключ 22 устанавливают в исходное положение. На наклонную плоскость 5 накладывают исследуемый образец 11 и закрепляют

0 его фиксаторами 9 и 10. С помощью регулятора 8 наклона и высоты устанавливают прюстранственное положение наклонной плоскости 5 относительно входного окна 15 в экране 13 в зави5симости от толщины образца 11 и необходимой скорости движения шариков 2. Далее следует операция измерения. Для этого путем поворота управляющей рукоятки 32 шаровой приемник 31 пере водят из исходного положения (фиг.2)

0 в рабочее (фиг.З). Шарик 2 под действием собственной силы тяжести попадает в направляющий канал 4, катится по поверхности образца 11 и в результате трения-качения с. образцом

5 приобретает электрический заряд. После отрыва от поверхности образца 11 шарик 2 через входное окно 15 в экране 13 и через входное отверстие 19 попадает во внутреннюю часть цилин0дра 16. Степень электризации шарика 2 при этом регистрируется электрометром 26. После серии измерений заряда шариков 2 при помощи ключа 22 открывают задвижку 21 и шарики 2 попадают

5 в разгрузочный лоток 23.

Исходя из теоретических основ электростатики при продвижении металлического нейтрального шарика 2 по поверхности неметаллического образца 11 вследствие трения-качения возбуж0денный в шарике 2 электрический заряд является противоположным по отношению к знаку заряда образца 11. Однако для некоторых материалов знак возбужденного заряда одинаков как на

5

шарике, так и на материале. Для установления знака электрического заряда образца 11 наклонную плоскость 5 через переключатели 27 и 25 подключают к электрометру 26.

Предлах аемое устройство позволяет измерить, поверхностную электризацию неметаллических материалов, возбужденную трением-качением, при одновременном повышении точности измерения, так как совмещение держателя образца с разгоночным приспособлением и установление его снаружи корпуса не влияют на исходные параметры измерительной ячейки в случае, когда образцы имеют различную толщину. Наличие селектора шариков унифицирует физические условия момента запуска каждого шарика, что стандартизирует технологию измерительного процесса и, следовательно,.повышает точность измерения. Кроме того, введение двухпозиционного переключателя для подключения держателя образца к заземленному выводу или к измерительному прибору позволяет установить знак возбуж,ценного заряда в исследуемом материале относительно знака заряда шарика.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЗАЦИИ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее питатель для загрузки металлических шариков, изиерительную ячейку в виде заземленного полого корпуса с входным и выходным окнами, элемент, воспринимакадий заряд металлических шариков, размещенный во внутренней полости-корпуса, изолированный от него и соединенный с электроизмерительным прибором, держатель образца, заземленное разгоночное приспособление шариков, одним концом сопряженное с выходом питателя, а другим концом установленное напротив входного окна в корпусе, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, держатель образца установлен снаружи корпуса, совмещен с разгоночным приспособлением и выполнен в виде .наклонной, электрически изолированной плоскости, снабженной регулятором наклона и высотн, при этом наклонная плоскость с более высокорасположенной стороны сопряжена с выходом питателя через селектор шариков, а с другой расположена напротив входных отверстий, которые выполнены в боковых стенках заземленного экрана и воспринимающего заряд элемента. 2.Устройство по п.1, отличаю щ е е с я тем, что селектор шариков выполнен в виде шарового приемника, имеющего углубление, соответствуицее размерам шарика, и шарнирно установленного в корпусе ) селектора с возможностью расположе(Л ния указанного углубления напротив выходного отверстия питателя или нас против входа разгоночного приспособления. 3.Устройство по пп.1 и 2, о т лич ающее с я тем, что воспринимающий заряд элемент выполнен в виде закрытого полого цилиндра с отверстиями для ввода и вывода шари ков . 4.Устройство по пп.1-3, от« личающееся тем, что, с цеОо лью, расширения функциональных,возмо 4 4 жностей, оно снабжено двухпозиционным переключателем для подключения наклонной плоскости к заземленному выводу или к автономному электроизмерительному прибору.

If

гэ

23

/