Способ контроля степени дисперсности измельченных диэлектрических материалов Советский патент 1984 года по МПК G01N15/02 

10 Изобретение относится к исследованиям физических свойств веществ и может быть использовано для измерения среднего диаметра частиц нефтяных коксов в электродном производстве, а также для измерения среднего диаметра измельченных диэлектрических материалов в угольной, .энергетический, химической, строительной, горно-рудной и других отраслях промьшшенности. Известен способ оценки степени дис персности материалов емкостным методом. Согласно этому способу в изме-. рительную ячейку вводится контролируемое вещество с жидкостью, вязкость и плотность которой известны, а диэлектрическая проницаемость резко отличается от диэлектрической проницаемости контролируемого порошка. Контролируемый материал равномерно распределяют по объему (суспензируют), затем взвешенному в жидкости материалу дают возможность оседать под действием силы тяжести. В зависимости от скорости осаждения частиц, пропорциональной их размеру, изменяется концентрация материала между электродами, и следовательно, диэлектрическая проницаемость смеси. По скорости изменения диэлектрической проницаемости судят о дисперсности материала (ll . Известному способу присущи определенные недостатки. Во-первых, при помощи этого метода можно оценивать дисперсность порош кообразных материалов только в пределах размеров частиц 100-0,5 мк, причем для порошков тяжелых веществ верхняя граница понижается до 5020 мк, так как чем больше размер частицы, тем больше ее вес, тем быстрее она оседает и тем труднее зарегистрировать изменения в суспензии. Во-вторых, этим методом можно определить дисперсный состав только гомогенного по химическому составу матери ла. Если же контролируемый материал представляет собой смесь частиц различных веществ, то в связи с их различным удельньм весом не удается по скор ти оседания под действием силы тяжести определить размеры. В-третьих, на точность измерений указанным способом влияет температура окружающей среды. Плотность и вязкост жидкостей с изменением температуры меняются, это сказывается-на значении 82 стоксовской постоянной, вследствие этого меняются скорости осаждения частиц. В-четвертых, этот способ нельзя использовать для автоматического непрерывного контроля в технологическом потоке, так как он по существу является дискретным - необходимо определенное время, чтобы частицы осели. Известен также способ контроля степени дисперсности материалов емкостным методом, согласно которому на поверхности изолированного электрода размещают сплошной слой контролируемого материала, толщина которого не менее чем на порядок превышает средний размер частиц, подводят к слою потенциал и измеряют емкость между слоем контролируемого материала и электродом, а средний размер частиц определяют по формуле d. емкость системы изолированный электрод - контролируемый материал; диэлектрическая проницаемость вакуума} 1fp - коэффициент пропорциональности,толш 1на слоя диэлектрика, диэлектрическая проницаемость диэлектрика, площадь пластины электрода. Способом можно автоматически непрерывно контролировать непосредственно в технологическом потоке гетерогенный по химическому составу материал в широком диапазоне размеров частиц 23. Однако указанный способ пригоден для контроля степени дисперсности только токопроводящих материалов, так как в этом случае контролируемый материал должен являться вторым электродом измеряемой емкости. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ контроля степени дисперсности измельченных диэлектрических материалов, включающий измерение электрической емкости между двумя электродами, межэле1 тродное цространство которых заполнено контролируемый материалом СЗ. Данным способом можно контролировать степень дисперсности измельченных диэлектрических материалов, однако точность измерения невысока, так как на диэлектрическую проницаемост смеси измельченный диэлектрический материал - воздух влияет, кроме раз мера частиц материала, влажность ма териала, неоднородность его по хими ческому составу, температура окружающей среды. Цель изобретения - повышение точ ности измерения. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля степени дисперсности измельченных диэлектрических материалов, включающему измерение электрической емкости между двумя электрода1 и, межэлектродное пространство которых заполнено контролируемым материалом электрическую емкость измеряют дваж ды, причем перед вторьм измерением между, электродами помещают не менее одного слоя проводящего материа и увеличивают расстояние между элек дами на величину, равную сумме толщин слоев, а средний размер частиц определяют по формуле t)w где Cj - емкость между электродами при отсутствии между ними слоев токопроводящего мате ала, емкость между электродами при наличии между ними сло токепроводящего материала; диэлектрическая проницаемость вакуума; диэлектрическая проницаемость воздуха; площадь электрода; число слоев проводящего ма териала коэффициент пропорцйональ ности. Благодаря второму измерению емко ти измерительной ячейки с контролируемым материалом при наличии слоя или слоев проводящего материала меж ду электродами, реализованному размещением пластины из проводящего ма териала между электродами второго емкостного датчика, расстояние межд которыми больше расстояния между электродами первого емкостного датч ка на толщину пластины, появляется возможность получить значения элект рических емкостей, отличаюищхся дру от друга на величину, равную емкост 2п последовательно соединенных конденсаторов, у которых диэлектоиком является условный воздушный промежуток. Величина емкости.этих конденсаторов зависит от микрорельефа поверхности соприкосновения измельченного контролируемого материала с поверхностью слоя проводящего материала и, следовательно, является функцией только размера части контролируемого материала. Предлагаемый способ включает заполнение контролируемым измельченным материалом пространства между двумя электродами, измерение енкости между ними, размещение в пространстве между электродами h слоев проводящего материала, изменение расстояния между электродами таким образом, чтобы оно стало больще прежнего на сумму толщины п слоев проводящего материала, помещенных между электродами, измерение емкости между электродами, определение по измеренным значениям емкостей среднего размера частиц контролируемого материала по формуле {1 ), На фиг.1 изображены электроды емкостного датчика 1, межэлектродное пространство которых заполнено контролируемым материалом 2, а электроды емкостного датчика 1 соединены с измерительным прибором 3, на фиг.2электроды емкостного датчика 1, межэлектродное пространство которых заполнено контролируемым материалом 2 и между которьгми помещен слой проводящего материала 4, а расстояние между ними увеличено на толщину fc слоя проводящего материала; на фиг.З - схематично представлено устройство для контроля степени дисперсности измельченных диэлектрических материалов со средним диаметром 0,01-10 мм. Емкость Cj между двумя электродами (фиг.1) можно представить как емкость трех последовательно соединенных конденсаторов с площадью пластин 5(5- площадь электрода), у двух из которых междуэлектродным изолятором (диэлектриком) служит воздушное пространство толщинойс р (условный воздушный промежуток), пропорциональный среднему радиусу частиц контролируемого материала, а у третьего (среднего) междуэлектродным изолятором является смесь контролируемого материала с воздухом, тол) ,. KOTOpoio ol равна расстоянию между гэлектродами минус 2о1„ ,,.„ .т.е. 1 , -f , -t 2 1 2d -- -)- . j,- 4 - -t- i 1 S 2 1 1 c--c;-f;r,;;;s 1Л1 где Ц: -т -- емкость конденр Р сатора, междуэлектроднымизолятором которого является воздушное пространство толщиной olg - емкость конден сатора, междуэлектроднымизолятором которого является смесь контролируемого матери ла с воздухом, толщина которо го равна (3 ЕСМ диэлектрическа проницаемость смеси контроли руемого матери ла с воздухом,i Емкость С jj между двумя электродам междуэлектродное пространство которь заполнено контролируемым материалом и между которыми помещен слой проводящего материала, а расстояние между ними увеличено на толщину t слоя пр водящего материала (фиг.2), можно представить как емкость 6-ти последовательно1 соединенных конденсаторов у 4-х из которых междуэлектродным изолятором служит воздушное пространство толщиной , а у двух смесь контролируемого материала с воздухом толщиной о1 и ( , т.е. d + cJ, .4 , ЕЕ 5 О СМ h слоев проводящего или при наличии материала где п - число слоев проводящего материала. Измерив значения емкостей Cj и С и вычитая обратные их значения, полу чим 8 тем5 . вэкв же В ЭКВ в экб() . еэкб ( ) . о в см 0 в см Для диэлектрических материалов, для которых ..../10, членом-с в выражении (4) можно пренебречь, так как,например, при увеличении j,B 10 раз значение выра;кения (4) изменится всего на 0,09(Fj3t 1)Емкость же С (по которой, согласно прототипу, судят о размере частиц контролируемого материала) при увеличении 6, в 10 раз также увеличится, т.е. Отсюда 1i. .Е 1 ) Таким образом, вычитая обратное значение емкости, полученной при измерении, когда между электродами помещены слои проводящего материала, из обратного значения емкости, полученной при измерении, когда между электродами нет слоев проводящего материала, получаем величину, практически зависящую только от размера частиц и не зависящую от диэлектрической проницаемости контролируемого материала. Устройство для контроля степени дисперсности измельченных диэлектрических материалов (фиг.З) содержит измерительную ячейку 5 прямоугольного сечения из диэлектрического материала, имеющую два сквозных отверстия 6. На внутренних противоположных стенках измерительной ячейки 5 расположены одна под другой две пары электродов 7 и 8 емкостных датчиков. Между электродами 8 расположена металлическая пластина 9, которая устанавливается в специально вырезанных на противоположных стенках измерительной ячейки пазах и крепится при помо щи эпоксидной смолы. Расстояние между противоположными стенками измерительной ячейки в месте расположения электродов 8 больше расстояния между противоположными стенками измерительной ячейки в месте располо женин электродов 7 на толщину пластины 9. Электроды 7 и 8 соединены со входами измерительной схемы-10, соединенной с вторичным показывающи прибором 11. Измерительная ячейка 5 помещена в металлический корпус 1 Устройство работает следующим об разом. Часть или весь поток измельченно го диэлектрического материала, проходящий по наклонному трубопроводу технологической линии, поступает в измерительную ячейку 5 устройства Величина площади выходного отверстия измерительной ячейки 5 по отношению к величине площади входного отверстия экспериментально подобрана таким образом, что в измерительной ячейке 5 обеспечивается под 188 держание требуемого уровня столба материала. В данном случае материал должен перекрывать полностью электроды 8 и электроды 7. Сигналы с емкостных датчиков с электродами 7(Cjl и 8( С,|поступают на измерительную схему 10, измеряющую ра зность обратных значений емкостей рая пропорциональна среднему размеру частиц контролируемого материала, проходящего через измерительную ячейку между электродами 7 и 8. Сигнал, пропорциональный измеренной разности 1 /С,;- l/Cj , поступает на вторичньй показывающий прибор 11, на диаграммной ленте которого фиксируется величина среднего размера частиц контролируемого материала. М JL Использование предлагаемогоспособа позволяет осуществить непрерывный автоматический контроль грансостава диэлектрических материалов непосредственно в технологическом потоке.

СПОСОБ КОНТРОЛЯ СТЕПЕНИ ДИСПЕРСНОСТИ ИЗМЕЛЬЧЕННЫХ ДИЭЛЕКТРИ ЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, включающий измер ние электрической емкости между дву мя электродами, межэлектродное пространство которых заполнено контролируемым материалом, отличаю щийся тем, что, с целью повышения точности измерения, электрическую емкость измеряют дважды, причем перед вторым измерением межлектродами помещают не менее го слоя проводящего материала еличивают расстояние между электми на величину, равную сумме ин слоев, а средний размер часопределяют по формуле L.p g s C C- - емкость между двумя электродами при отсутствии между ними слоев токопрово- дящего материала; ,- - емкость между электродами при наличии между ними слоев токопроводящего материала, 0 - диэлектрическая проницаемость вакуума; g - диэлектрическая проницаемость воздуха; 5 - площадь электрода; h - число слоев проводящего материала; 1с р - коэффициент пропорциональности.

Фие.2