Анализатор гранулометрического состава Советский патент 1984 года по МПК G01N15/02 

t 1 Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для определения гранулометрического состава материалов и может быть использовано в металлургической, горной и других отраслях промьшшенности. Известно устройство для гранулометрического анализа дисперсных продуктов, содержащее седиментационный цилиндр и сообщающуюся с ним измерительную трубку, электронный уровнемер и схему обработки сигналов l Недостатком устройства является невысокая точность измерения из-за отсутствия в нем средств для уменьшения влияния дестабилизирующих факторов. Известно устройство для контроля фракционных составов и удельной поверхности сыпучих строительных материалов, содержащее седиментационньй цилиндр с источником света и фотопри емником, ) затвор для удаления отработанной пробы и жидкости, блок регистрации, блок управления, блок водоснабжения и пробоотборник. Принцип действияуказанного устройства основан на определении ослаб ления светового потока, вызванного седиментирующими частицами в цилиндре 2. К недостаткам данного устройства следует отнести-погрешность измерения, связанную с неравновесными процессами в начальной стадии седимента ции . Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является анализатор для анализа гранулометрического состава, содержащий седиментационный цилиндр с воронкой для ввода пробы, измерительную трубку с преобразователем уровня, сообщающуюся с седиментационным цилиндром, корректи рующую трубку с преобразователем уровня, сообщающуюся с седиментационным цилиндром в части,-расположенной выше торца носика воронки, и автогенераторный измеритель уровня с частотным выходом, два входа которого соединены с выходами двух основных ключей, входы которых соединены с преобразователями уровня измерительной и корректирукщей трубок, при этом выход автогенераторного измерителя уровня с частотным выходом соединен с входом счетчика, а корректирующий вход - с первьм выходом схемы 182 автоматической коррекции измерительного тракта. Принцип действия известного устройства основан на регистрации уровня в измерительной трубке, определяемого воздействием на жидкость седиментирующпх частиц, и преобразовании данных, поступагощих с преобразователей уровня с помощью автогенераторного измерителя уровня с частотным выходом и счетчика в сигнал в двоичном коде с дальнейшей его индикацией. Коррекция работы устройства осуществляется с помощью корректирукщей трубки, сообщакщейся с седиментационным цилиндром выше выходного отверстия воронки для ввода пробы, т.е в область с чистой дисперснойсредой 3. Известное устройство характеризуется недостаточно высокой точностью измерения, обусловленной следующими процессами. При введении пробы в осадительный цилиндр происходит вытеснение жидкости пробой. Движение увлекаемых жидкостью твердых частиц первоначально носит турбулентньй характер. Кроме того, введение пробы выводит жидкость в осадительном-цилиндре из состояния покоя, вызьюая ее колебания. Время переходного процесса от момента ввода пробы до момента, когда под действием сил тяжести и сопротивления жидкости, компенсирующих друг друга, начнется движение твердых частиц установившейся (стоксовской) скоростью, определяемой только размером частиц, является переменным и зависит от многих факторов, что приводит к неоднозначности расчета моментов времени съема информации об уровне жидкости. Цель изобретения - повьшение точности измерения гранулометрического состава. Поставленная цель достигается тем, что в анализатор гранулометрического состава, содержащий седиментационный цилиндр с воронкой для ввода пробы, измерительную трубку с преобразователем уровня, сообщающуюся с седиментационным цилиндром, корректирующую трубку с преобразователем уровня, сообщающуюся с седиментационным цилиндром в части, расположенной Выше торца, носика воронки, и автогенераторный измерительный уровень с частотным выходом, два входа которого соединены с выходами двух основных. 31 ключей, входы которых соединены с преобразователями уровня измерительной и корректирующей трубок, при этом выход автогенераторного измерителя уровня с частотным выходом соединен с входом счетчика, а ксррек тнруквций вход - с первым выходом схемы автоматической коррекции измерительного тракта, дополнительно вве дены две отсчетные трубки с преобразователями уровня, сообщенные с седиментационным цилиндром в части, расположенной выше уровня ввода изме рительной и ниже уровня ввода коррек тирующей трубок, и первый и вторым коммутаторами, причем выходы преобразователей уровня отсчетных трубок соединены с входами двух дополнитель ных ключей, автргенераторный измеритель уровня с частотным входом выполнен с двумя дополнительными входа ми, соединенными с выходами двух дополнительных ключей, первый выход счетчика подключен к входу первого коммутатора, выход которого соединен с входом схемы автоматической коррек ции измерительного тракта, второй выход счетчика подключен к входу вто рого коммутатора, выход которого сое динен с входом дополнительно введенной схемы разделения информации выход схемы разделения информации соединён с входом дополнительно введенного арифметико-логического устройства, выход которого соединен с входом дополнительно введенного таймера, выход которого соединен с первым управлякяцим входом схемы разделе ния информации, и выходы дополнитель но введенного Синхронизатора- соединены с управляющими входами коммутаторов и основных и дополнительных ключей, а также с вторым управляющим входом схемы разделения информации, при этом вход синхронизатора подключен к второмувыходу схемы автоматической коррекции измерительного трак та. На чертеже показан анализатор гранулометрического состава. Анализатор содержит седиментацион ный цилиндр 1 с воронкой 2 для введе ния пробы. С осадительным цилиндром 1 сообщаются измерительная 3, кор ректирующэя 4 и отсчетные 5 трубки, которые расположены ниже уровня корректирующей трубки 4 и вьше измерительной трубки 3. Измерительная Tpy6 ка 3 соединена с измерительным пре184образователем 6 уровня, корректируюдая трубка 4 - с корректирующим преобразователем 7 уровня, а отсчетные трубки 5 - с oTcqeTHHNni преобразователями 8 уровня. Каждьп преобразователь уровня через соответствующий ключ 9 соединен с автогенераторным измерителем 10 уровня с частотным выходом, который подключен к входу счетчика 11. Выходы счетчика 11 подключены через коммутаторы 12 и 13 соответственно к схеме 14 автоматической коррекции измерительного тракта и к входу схемы 15 разделения информации. Выход схемы 15 разделения информации соединен с входом арифметико-логического устройства 16, подключенного выходом к входу таймера 17. Синхронизатор 18 по входу связан со схемой 14 коррекции измерительного тракта, а выходы синхронизатора 18 соединены с управляющими входами ключей 9, коммутаторов 2 и 13 и схемы 15 разделения информации. -Таймер 17 соединен по выходу с управляющим входом схемы 15 разделения информации . Устройство работает следующим образом. После 1зведения пробы в седимента- ционный цилиндр 1 через воронку 2 движение твердых частиц носит нестационарный характер, частицы увлекаются на некоторую высоту вверх током вытесняемой пробой жидкости и участвуют в колебательном движении, вызванном импульсным воздействием пробы на жидкость как систему с распределенными параметрами. Под действием давления, оказываемого твердьми частицами на жидкость в седиментацион- ном цилиндре, уровень жидкости в сообщающихся с ним измерительной 3 и отсчетных 5 трубках повышается. Одновременно в этих трубках происходит затухающее колебательное движение, вызванное колебательным процессом в седиментационном цилиндре.Постоянная составляющая уровня жидкости в корректирующей трубке 4 остается неизменной, поскольку эта трубка сообщается с седиментационным цилинд ром вьше уровня выходного отверстия воронки 2 и твердых частиц в столбе жидкости в области корректирующей трубки 4 нет. По мере оседания наиболее мелких частиц происходит осветление суспен-зии над отсчетными трубками 5. После. 51 того как полностью исчезнут твердые частигцл над некоторой отсчетной трубкой 5, уровень жидкости в ней сравняется с уровнем жидкости в корректирующей трубке 4. Скорость выравнивания уровней жидкости в отсчет ных 5 и корректирующей 4 трубках есть скорость оседания наиболее мелких частиц, присутствукщих в пробе. Поскольку последние наиболее легко увлекаются нестационарными потоками, образующимися в осадительном цилиндре 1 после введения в него пробы, то переход этих наиболее мелких частиц к движению с постоянной скоростью 03 начает, что другие, более крупные частицы, также приобретают к этому моменту установившиеся стоксовские значения скоростей оседания. Таким образом, зафиксировав стационарньй характердвижения фронта пробы с помощью некоторой трубки 5, отсчет высоты осаждения частиц следует производить от указанной отсчетной трубки 5. , После введения пробы анализатор начинает работать в отсчетном режиме а в дальнейшем переходит к измерител ному режиму, отличакщемуся от первого алгоритмом обработки информации. Коррекция измерительного тракта, обеспечивающая компенсацию дестабилизирующих факторов, производится в обоих режимах. В отсчетном режиме измерительный 6, корректирующий 7 и отсчетные 8 преобразователи ключи 9 поочередно включаются и колебательный кон тур автогенераторного измерителя 10 уровня, которьй генерирует пачки колебаний (радиоимпул-ьсы), длительностью которых управляет схема 14 коррекции измерительного тракта. Число колебаний в пачке является однозначной функцией уровня жидкости в соответствующей трубке 3,4 или 5 и регистрируется в виде двоичного кода в счетчике 11. При подаче команды на коммутатор 13 это число поступает на сигнальные входы схемы 15 разделения информации которая тактируется синхронизатором 18 одновременно с ключами 9. В результате за 1ЩКЛ опроса преобразователей 6-8 в арифметико-логическом устройстве оказывается информация, необходимая для определения скорости движения фронта пробы. Сравнивая уровень жидкости в отсчетных трубках 186 5, расположенных ниже корректиругощей трубки 4, определяют скорость прохождения фронта пробы и в момент,когда эта скорость становится постоянной, фиксируют номер соответствующей этому событию отсчетной трубки 5. Расстояние каждой из отсчетных трубок до измерительной трубки 3 хранится в памяти арифметико-логического .устройства 16 и используется для вычисления моментов выборки информации для анализа заданных классов крупности, после чего соответствующие команды подаются на таймер 17. После вычисления расстояния движения частиц с установившимися скоростями анализатор переключается в измерительный режим. Коммутация отсчетных преобразователей 8 прекращается, а работа устройства происходит в два такта. Для первого из них измерительный преобразователь 6 уровня через ключ 9 включается в колебательный контур звтргенераторного измерителя 10 уров ня, Сформированньш радиоимпульс преобразуется счетчиком 11 в двоичный код, который поступает через коммутатор 13 на схему 15 разделения информации. По командам таймера 17 информация о текущих значениях уровня жидкости в измерительной трубке 3 за письшается в арифметико-логическое устройство 16. Моменты подачи команд записи таймером 17 являются функциями двух переменных: диаметра анализи руемого класса крупности и вычисленного в отсчетном режиме расстояния. движения частиц Н с установившимися скоростями. Через время, необходимое для оседания всех частиц заданного диапазона размеров, арифметико-логическое устройство 16 вычисляет содержание частиц во всех заданных классах крупности и передает их на регистрациго. Для второго такта работы анализатора (корректирующего) в контур автогенераторного измерителя 10 через ключ 9 включается корректирующий преобразователь 7 уровня. Записанное в с.четчик 11 число колебаний в корректирующем радиоимпульсе через коммутатор 12 подается на схему 14 коррекции измерительного тракта. Это число N сравнивается с записанным в схему 14 коррекции числом . В случае нарушения равенства N , выполнение которого обеспечивается 71 при калибровке анализатора, схема 14 коррекции вьфабатывает сигнал управления длительностью включения автогенераторного измерителя 10. Длительность paдиoи myльca изменяется до тех пор, пока не будет обеспечено равенство N W . В результате достигается коррекция погрешностей как от нестабильности частоты самого автогенераторного измерителя 10, так и от изменения лзовня жидкос ти в седиментационном цилиндре 1. Определенное в корректирующем так те значения длительности пачки колебаний запоминается и используется в очередном измерительном такте работы анализатора. Длительность цикла работы анализатора в общем случае является переменной,- причем синхронизатор 18 управляется схемой 14 коррекции, что обеспечивает необходимую зависимость 88 между временем включения ключей 9, коммутаторов 12 и 13 и длительностью радиоимпульса, Предложенное построение анализатора гранулометрического состава обеспечивает повышение точности измерения путем коррекции моментов времени регистрации уровня жидкости в измерительной трубке с учетом фактической высоты оседания частиц с установившимися стоксовскими скоростями. Непрерывная регистрация скорости движения мелкодисперсного фронта пробы с помощью введенных отсчетных трубок фиксирует установление стационарного характера движения твердых частиц и ведет отсчет высоты оседания частиц от соответствующей этому условию ближайшей отс четной трубки, что .гфиво- дит к снижению разброса результатов анализа гранулометрического состава.

АНАЛИЗАТОР ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА, содержащий седиментационный цилиндр с воронкой для ввода пробы, измерительную трубку с преобразователем уровня, сообщаннцуюся с седиментационным цилиндром, корректирующую трубку с преобразователем уровня, сообщающуюся с седиментационным цилиндром в части, расположенной выше торца носика воронки, и автогенераторный измеритель уровня с частотным выходом, два входа которого соединены с выходами двух основньрс ключей, входы которых соединены с преобразователями уровня .измерительной и корректирующей трубок, при этом выход автогенераторного измерителя зфовня с частотным выходом соединен с входом счетчика, а корректирукяций вход - с первым выходом схемы автоматической коррекции измерительного тракта, отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности измерения, он дополнительно снабжен двумя отсчетными трубками с преобразователями уровня, сообщенными с седиментационным цилиндром в части, расположенной выше уровня ввода измерительной и ниже уровня ввода корректирующей трубок, и первым и вторым коммутаторами, причем выходы преобразователей уровня отсчетных трубок соединены с входами двух дополнительных ключей, автогенераторный измеритель уровня с частотным входом выполнен с двумя дополнительными входами, соединенными с выходами двух дополнительных ключей, первый выход счетчика подключен к входу первого комму(Л татора, выход которого соединен с входом схемы автоматической коррекции измерительного тракта, второй .выход счетчика подключен к входу второго комментатора, выход которого соединен с входом дополнительно введенной схемы разделения информации, выход схею мы разделения информации соединен с о to входом дополнительно введенного арифметико-логического устройства, выход соторого соединен с входом дополнительно введенного таймера, выход ко00 торого соединен с первым управляющим входом схемы разделения информации, а выходы дополнительно введенного синхронизатора соединены с управляющими входами коммутаторов и основных .и дополнительных ключей, а также с вторым управляющим входом схемы разделения информации, при этом вход синхронизатора подключен к второму выходу схемы автоматической коррекции измерительного тракта.