Индукционный датчик зарядов статического электричества в дисперсных системах Советский патент 1984 года по МПК H05F1/00 

Изобретение относится к технике контроля и борьбы с опасным уровнем электризации дисперсных систем и может быть использовано в промьшшенности, связанной с производством и обработкой порошковых материалов в химической, металлургической, медицинской, пищевой и других. Известны датчики потенциала электрического поля наэлектризованных материалов электромеханического типа си. Такие датчики не могут обеспечить надежное измерение потенциала в дисперсных средах вследствие электризации датчика, возникающей из-за контакта частиц материала с поверхностью зонда-датчика. Наиболее близким к предложенному является индукционньй датчик зарядов статического электричества в дисперсньк системах, содержащий блок регистрации и чувствительньш элемент, установленньй в пьшенепроницаемом корпусе, и выполненный в виде ферритового стержня и намотанных на нем основных первичной и вторичной катушек, причем последняя присоединена проводом к блоку регистрацииС23 Этот датчик обладает существеннЫм недостатком - невысокой точность определения расположения зарядов в исследуемой системе. Цель изобретения - повышение точКости определения пространственного расположения зарядов. Цель достигается тем, что в индукционном датчике зарядов статического электричества в дисперсных сиетемах, содержащем блок регистрации и чувствительный элемент, установле ный в пыленепроницаемом корпусе и выполненньй в виде ферритового стерж ня и намотанных на.нем основных первичной и вторичной катушек, последняя из которых присоединена про водом к блоку регистрации, чувствительный элемент снабжен дополнитель ными первичной и вторичной катушкам намагничивания, намотанными на упомянутом стержне, и выключателем, пр этом первичная дополнительная катуш ка намотана на стержне в том же направлении, что и основная первичная катушка, а вторичная дополнительная катушка намотана встречйо основной вторичной катушке и присоединена к упомянутому проводу через выключатель. Кроме того, расстояние между парами основных и дополнительных катушек в три и более раз превьш1ает расстояние между основными катушками. На фиг.1 представлена конструктивная схема устройства; на фиг.2 схема соединения катушек чувствительного элемента. Датчик состоит из ферритового стержня 1, на котором размещены основные первичная 2 и вторичная 3 катушки. На нем же размещены на не котором расстоянии от основных дополнительные первичная 4 и вторичная 5 катушки намагничивания,. Стержень установлен на диэлектрическом держателе 6, которьй, в. свою очередь, размещен в диэлектрическом пьтенепроницаемом корпусе 7. Вторичные обмотки соединены с соответствующими первичными (фиг.2) и с заэкранированным проводом 8, причем дополнительная катушка подключается к проводу через вьжлючатель 9. Датчик работает следующим образом. При внесении датчика в контролируемый объект и наличии уровня электризации дисперсных систем, достаточной величины для создания электромагнитного излучения искровыми разрядами с на;электризованных материалов в первичных катушках 2 и 4 (фиг.2) датчика наводятся электродвц жущие силы.. При этом индуцируемые i. электромагнитным излучением электродвижущие силы во вторичных катушках 3 и 5 во много раз меньше, так как количество витков вторичных катушек выбрано много меньшим количества витков первичных катушек. В случае замкнутой цепи вторичных катушек 3 и 5 выключателя 9 вследствие электромагнитной связи между катушками, осуществляемой посредством ферритового стержня 1, во вторичных катзтаках возникает результирующий импульс тока выходного сигнала с двух катушечных групп, а при наличии разомкнутой цепи - только с первой катушечной группы из катушек 2 н 3. При расположении оси стержня 1 по направлению наибольшего ослабления плотности электромагнитного излучения наэлектризованных материалов (радиальному направлению) с замкну31тыми контактами выключателя 9 выходной сигнал с датчика наибольший. А в случае расположения оси стержня перпендикулярно радиальному направлению излучения выходной сигнал с датчика отсутствует. Таким образом по ориентации оси стержня 1 в выбранной точке рабочего объема аппарата на максимальную величину сигнала определяется радиальное направление ближней зоны излучения искровых разрядов наэлектризованных, дисперсных потоков. В данном положении датчика размыкаются контакты выключателя 9 и производится определение среднего значения сигнала с датчика. Затем датчик с разомкнутыми контактами механического переключателя перемещается по радиальному направлению излучения в. сторону, противоположную зоне искрообразования на фиксированное расстояние, при котором значения выходного сигнала в новой и предыдущей точках контроля существенно отличаются друг от друга.В новой точке контроля определяется среднее значение сигнала и записывается расстояние между двумя точками распо ложения датчика. По результатам измерения средних значений сигналов с датчика в двух точках контролируемого объекта, от;стоящих друг ОТ друга на фиксированном расстоянии по направлению наибольшего ослабления плотности электромагнитного излучения, с учетом градуировочных характеристик устрой ства контроля оценивается энергетическая способность искрообразующих зон аппаратов с дисперсными системами. В этом случае чувствительност системы контроля повышается за счет исключения эффекта уменьшения полез ного сигнала во вторичных катушках датчика посредством использования только одной катушечной группы, что осуществляется коммутирующим переключателем. В количественном отношении чувствительность устройства контроля зависит от расстояния датчика до источника излучения и может при этом возрасти более, чем в два раза. Для точного определения направле ния излучения необходимо обеспечить наибольшее изменение уровня полезно го сигнала с датчика, что достигает ся выбором расстояния между кату73шечными группами не менее трех осевых размеров каждой из групп. Такие меры при изменении углового положения оси ферритового стержня к направлению излучения от О до 90 позволяют получить относительное изменение выходного сигнала на уровне-не менее 30%. Использование предлагаемого датчика существенно упрощает процедуру контроля уровня электризации дисперсных систем, так как для определения направления излучения в выбранной зоне измерения необходимо только ориентировать датчик на максимальную величину выходного сигнала, что не вызывает особых затруднений у обслуживающего персонала. При этом, как показали испытания, в пределах изменения ориентации датчика по отношению к направлению излучения для углового диапазона от 15 до 90° обеспечивается точность измерения 95%, а также снижается продолжительность всего контроля. Конструкция предлагаемого датчика, состоящая из общего ферритового стержня с расположенными на нем двумя катушечными группами,обеспечивает более остру1о диаграмму направленности приема сигналов в ближней зоне электромагнитного излучения наэлектризованных материалов. Для сравнения проводились исследования рабочих характеристик предлагаемого датчика с катушечными группами, отстоящими друг от друга на расстоянии 0,08 м, и известных датчиков, размещенных соосно с таким же расстоянием между первичными катушками. I Для случая соосного расположения известных датчиков наблюдается сильное экранирование дальнего по отношению к источнику излучения датчика более ближним. Максимальное экранирование происходит в угловом диапазоне 0-30 ориентации оси стержня по отношению к радигшьному направлению излучения искровой зоны наэлектризованных материалов, что заметно ухудшает диаграмму направленности датчика такого типа. ферритовый стержень предлагаемого датчика усиливает электромагнитную связь между катушечными группами, тем самым при тех же угловых диапазонах расположения оси стержня (0-30°) наблюдаются более высокие ЭДС во

вторичных катушках, а следовательно, и лучшая избирательность по направлению.

Отмеченные обстоятельства позволяют значительно повысить точность

определения, пространственного расположения источников излучения, т.е. зон расположения зарядов, по сравнению со случаем использования известных датчиков.

1. ИНДУКЦИОННЫЙ ДАТЧИК ЗА РЯДОВ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА В ДИСПЕРСНЬК СИСТЕМАХ, содержащий блок регистрации и чувствительный элемент, установленный в пыленепроницаемом корпусе и вьшолненный в виде ферритового стержня и намотанных на нем осн-овных первичной и вторичной катушек, последняя из ко2 3 торых присоединена проводом к блоку регистрации, отличающийс я тем, что, с целью повьшения точности определения пространственного расположения зарядов, чувствительный элемент снабжен дополнительными первичной и вторичной катушками намагничивания, намотанными на упомянутом стержне,и выключателем, при этом первичная дополнительная катушка намотана на стержне в том же направлении, что и основная первичная катушка, вторичная дополнительная катушка намотана встречно основной вторичной катушке и присоединена к упомянутому проводу через выключа тель .. 2. Датчик ПОП.1, отличающийся тем, что расстояние между парами основных и дополнительных катушек в три и более раз превьвпает расстояние между основными катушками. Од ю со 00 иг.1

Фиг.г