Устройство для измерения гранулометрического состава проводящих порошковых материалов Советский патент 1984 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для анализа порошковых материалов, и может быть использовано в области порошковой технологии. Известны устройства для измерения кривой распределения, основанные на седиментации дисперсной фазы в дисперсионной среде под действием гравитационной или центробежной силы 1. Недостатком устройств является ограничейный диапазон размеров измеряемых частиц, обусловленный температурной нестабильностью дисперсионной среды, и изменением градиента скорости оседания часниц вблизи стенок измерительной камеры. Известно также устройство для реализации способа измерения распределения порошков проводяших порошковых материалов, принцип действия которого основан на динамическом измерении концентрации частиц, содержашее два плоских параллельных электрода, источник высокого напряжения, регистратор, а также узел, обеспечиваюший одновременный отрыв частиц от поверхности нижнего электрода 2. К недостаткам устройства следует отнести необходимость предварительного распределения частиц монослоем на поверхности электрода, необходимость механически инициировать одновременный отрыв частиц от поверхности электрода и однократность процесса измерения. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения гранулометрического состава проводящих порошковых материалов, содержащий источник высокого напряжения, подключенный к двум электродам, расположенным под углом друг к другу и регистратор тока. Один из электродов выполнен плоским и снабжен отверстиями для подачи исследуемых частиц, а также выступами для предотвращения выхода частиц из измерительной зоны. Внутренняя поверхность второго электрода образует конус с отверстием в вершине. Исследуемые частицы, попадая под действие электрического поля перемещаются из области с наименьшим зазором между электродами к отверстию в вершине конуса и затем регистрируются. При этом размер регистрируемых частиц является функцией времени, определяя которую, проводят дисперсный анализ 3.

Недостатком известного устройства является ограниченный верхний предел диапазона размеров измеряемых частиц. Такое ограничение верхнего предела измерения объясняется тем, что в вышеупомянутом изобретении скорость выхода частиц из отверстия в конусной плоскости под действием электрического поля пропорциональна разства и точность измерения, но сужается рабочий диапазон. При увеличении угла раствора из-за уменьшения рабочей длины электродов уменьшается чувствительность и точность.

Интервал 0,25-0,5 выбран из условия достаточной протяженности контактной площадки и обеспечения максимальной чувствительности устройства. Если выбрать интервал меньше 0,25, то измеряемый материал в измерительной зоне более узкодисперсный, но конвективный ток, протекаюмеру в четвертой степени. Такая пропорциональность может быть соблюдена в диапазоне от О-50 мкм, т. е. там, где гидродинамическое сопротивление рассчитывается в соответствии с законом Стокса. С увеличением размера характер гидродинамического сопротивления меняется и скорость частиц с увеличением размера не пропорциональна V. и погрешность измерения существенно возрастает. Целью изобретения является расширение диапазона размеров измеряемых частиц и упрощение процесса измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения гранулометрического состава проводящих порошковых материалов, содержащем источник высокого напряжения, подключенный к двум электродам, расположенным под углом друг к другу и регистратор тока, электроды выполнены в виде пластин, установленных на поворотной платформе с возможностью поворота электродов относительно горизонтали на угол О-90°, верхний элекгрод снабжен изолирующей прокладкой, разделяющей его на измерительный и вспомогательный участки, причем измерительный участок верхнего электрода подключен к источнику высокого напряжения через регистратор тока, а вспомогательный - непосредственно к источнику высокого напряжения. Значение угла между электродами- лежит в диапазоне 1--2°, а отношение (d2д). 1 0,017-0,035, где 1 - длина электродов, d .- максимальный, d - минимальный межэлектродный зазоры, а на внутренней поверхности верхнего электрода на расстоянии К от максимального межэлектродного зазора установлена изолирующая прокладка, разделяющая этот электрод в соотношении К/1 0,25-0,5, на измерительный участок, подключенный к источнику высокого напряжения через регистратор тока, и вспомогательный участок, соединенный с источником непосредственно. Диапазон (dx-di/l 0,017-0,035, жестко связан с углом раствора электродов (1-2°), величина которого выбрана экспериментально. При уменьшении угла раствора и соответственно отношения ()/, увеличивается разрешающая способность устройщии в цепи мал и его регистрация приводит к увеличению погрешности измерения; если выбрать интервал больше 0,5, то конвективный ток имеет большую величину и его легко зарегистрировать, но спектр колеблющихся в измерительной зоне частиц размытый, что также приводит к увеличению погрешности измерения. В основе работы устройства лежит результирующее влияние составляющей силы тяжести и действия электрического поля. .Информация о размере исследуемых частиц содержится в радиальной координате устойчивой траектории движения частиц, связанной с углом наклона системы электродов относительно горизонтали. На чертеже изображено устройство, общий вид. Устройство содержит нижний электрод и верхний электрод 2, снабженный изолирующей прокладкой 3, между которыми находятся частицы исследуемого вещества 4. На электроды подается напряжение от источника 5 высокого напряжения, причем измерительный участок верхнего электрода 2 связан с источником высокого напряжения через регистратор 6 тока, а вспомогательный участок присоединен непосредственно. Система электродов установлена на поворотной платформе 7 с возможностью изменения угла наклона относительно горизонтали 6 0-90°. Устройство работает следующим образом. В горизонтально расположенную двухэлектродную систему, образованную электродами 1 и 2, помещают пробу анализируемого порошка 4 в количестве 20-50 мг, на электроды подают напряжение от источника 5 высокого напряжения, достаточное для создания колебательного движения частиц между электродами (10-15 кВ). При горизонтальном положении системы на поворотной платформе 7 (угол наклона 0 0°) все частицы в процессе колебательного движения смещаются в зону с минимальной напряженностью и находятся в области измерительного участка верхнего элемента 2, отделенного диэлектрической прокладкой 3 от вспомогательного участка верхнего электрода. В этом случае регистратор 6 тока, соединенный с измерительным участком верхнего электрода, регистрирует конвективный ток, пропорциональный общему числу частиц в пробе. По мере увеличения угла наклона системы возрастает направленная вдоль электрода составляющая сила тяжести и из зоны измерения выходят частицы порошка, радиальная координата устойчивой траектории движения которых при данном значении угла наклона системы меньше радиальной координаты левой границы измерительного объема. При этом в области измерительного участка уменьшается число колеблющихся частиц, что приводит к пропорциональному уменьшению величины конвективного тока. Использование предлагаемого устройства позволяет повысить надежность анализа, так как процесс измерения не зависит от времени измерения, при этом на результаты измерения не оказывают влияния начальные условия и пульсации параметров системы измерения. Значительно возрастает верхний предел размеров измеряемого материала до 1000 мкм. Время анализа составляет около 10 мин, при этом точность измерения не превышает 5 %.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ПРОВОДЯЩИХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее источник высокого напряжения, подключенный к двум электродам, расположенным под углом друг к другу, и регистратор тока, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона размеров измеряемых частиц и упрош,ения процесса измерения, электроды выполнены в виде пластин, установленных на поворотной платформе с возможностью поворота электродов относительно горизонтали на угол О-90°, верхний электрод снабжен изолирующей прокладкой, разделяющей его на измерительный и вспомогательный участки, причем измерительный участок верхнего электрода подключен к источнику вы9 kO сокого напряжения через регистратор тока, а вспомогательный - непосредственно к источнику высокого напряжения. 4 СО со о: