Емкостный преобразователь Советский патент 1985 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для измерения концентрации дисперсных частиц в смеси, например концентрации угольной пыли в потоке воздуха при углепылеприготовлении в шаровых мельницах. Известен емкостный преобразователь, содержащий измерительные элек троды, представляющие собой желоба, охватывающие трубчатое диэлектричес кое основание. Дпя измерения концен трации дисперсных частиц в- смеси преобразователь размещают в движущемся потоке так, чтобы направление потока совпадало с продольной осью трубчатого основания 1. . Однако этот преобразователь дает болыше погрешности измерения, если направление потока не совпадает с продольной осью преобразователя. Наиболее близким к изобретению является емкостный преобразователь, содержащий измерительные электроды, установленные на диэлектрическом основании. Для измерения концентрации дисперсных частиц преобразователь размещают так, чтобы направление проходящего через него потока совпадало с продольной осью преобра зователя С.. Недостатками известного преобразователя являются резкое уменьшение напряженности электрического поля внутри потока смеси в трубопроводе большого диаметра, например, трубопроводе шаровой мельницы, что делает невозможным его использование ка части этого трубопровода, низкая точность измерения концентрации угольной пыли в воздухе при использовании преобразователя в случае когда он помещен внутри трубопрово да большого диаметра (например, тру бопровод шаровой мельницы), из-за зависимости величины выходного сигн ла от нестабильного направления потока относительно продольной оси преобразователя. Целью изобретения является повышение точности измерения концентрации дисперсных частиц в потоке смеси например угольной пыпи в воздзтс возникающей при нестабильности направления потока Смеси относительно продольной оси преобразователя, путем создания изотропности электриче ких свойств преобразователя, т.е. независимости величины емкости преобразователя от угла между направлением вхождения потока в объем преобразователя и его продольной осью. Это позволяет контролировать оптимальную концентрацию смеси и предупреждать образован1ге ее взрывоопасной концентрации. Поставленная цель достигается тем, что в емкостном преобразователе, содержащем измерительные электроды, установленные на диэлектрическом основании, каждый электрод выполнен из системы жестко связанных идентичных кубических ячеек и расположен в объеме другого электрода, причем вершины ячеек одного электрода размещены в центре симметрии ячеек другого, а вся система ячеек вьтолнена сферической с заданным радиусом. Предлагаемый преобразователь обеспечивает измерение концентрации дисперсных частиц в смеси с минимальными погрешностями, так как величина выходного сигнала преобразователя не зависит, благодаря стабильной изотропности его электрических свойств, достигнутой за счет выполнения электродов из множества кубических ячеек, вписанных в поверхность шара, . от изменения направления потока в его рабочем объеме. На фиг.1 показан предлагаемый преобразователь, продольный разрезj на фиг.2 - сечение А-А на фиг.Т, на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг.1 на фиг.4 - сечение В-В на фиг.1, на фиг. 5 - сечение Г-Г на фиг.1; на . фиг.6 - сечение Д-Д на фиг.1; нафиг.7сечение Е-Е на фиг. Г, на фиг.8 элементарная (кубическая) ячейка преобразователя. Преобразователь составлен из двух электрически не соединенных электродов 1 (не зачернен) и 2 (зачернен), каждый из которых представляет собой совокупность кубических ячеек 3 и 4 соответственно (фиг.8), вписанных в сферу 5 заданного радиуса. Электроды 1 и 2 укреплены на диэлектрическом основании 6 и соединены с выводами 7 и 8 соответственно. Сборка преобразователя может быть осуществлена следующим образом, как это, например, бьшо выполнено для опытного образца преобразователя с электродами из стальной проволоки диаметром, равным 0,25 мм, и совокупностью элементарных кубических ячеек с ребром размером, равным 10 мкм, вписанных в сферу заданного диаметра (55 мм).

На основании 6 жестко крепятся шесть штырей 9 электрода 1 и шесть штырей 10 электрода 2 (фиг.2). Расстояние между двумя близлежапщми штырями одного электрода равно ребру элементарной ячейки (10 мм). Все штыри имеют диаметр 0,25 мм и высоту 75 мм, равную высоте рабочей части преобразователя.

На расстоянии 25 мм от основания 6 устанавливается элемент электрода 1 - решетка 11 на предварительно положенный шаблон (П-образный) толщиной 25 мм (не показан) так, что штыри 9 электрода 1 проходят через вершины квадратов этой решетки. Решетка 11 закрепляется на штьфях 9 точечной сваркой в шести местах сопряжения с пересечениями проволок решетки .

На расстоянии 4,5 мм над решеткой 11 с помощью шаблона (П-образного) толщиной 4,5 мм устанавливается решетка 12 так, что штыри 10 электрода 2 проходят через вершины квадратов этой решетки. Решетка 12 закрепляется на штырях 10 точечной сваркой в шести местах сопряжения с пересечениями проволок решетки.

В местах пересечений проводников решетки 12, не имеющих штырей, устанавливаются и привариваются точечной сваркой дополнительные штьфи высотой 35-40 мм (из той же проволоки диаметром 0,25 мм).

На расстоянии 4,5 мм над решеткой 12 с помощью шаблона толщиной 4,5 мм устанавливается решётка 13 так, что штыри 9 электрода 1 проходят через вершины квадратов этой решетки. Решетка 13 закрепляется на штырях 9 точечной сваркой и в местах сопряжения с пересечениями проволок решетки.

Затем таким же образом устанавливаются на соответствующие штыри и крепятся решетки 14 и 15 и далее остальные решетки. При этом решетки одного электрода по отношению к решеткам другого расположены повернутыми на 90 | (решетки 11 и 20, 19 и 12 одинаковы).

Преобразователь работает следующим образом.

При прохождении через его рабочий обьем исследуемого потока с меняющейся концентрацией дисперсных частиц изменяется емкость преобразователя, так как при этом изменяется диэлектрическая проницаемость смеси. Ввиду того, что преобразователь вы- полнен ввиде совокупности равномерно вписанных в сферическую поверхность одинаковых кубических ячеек, то изменение его емкости не зависит от направления прохождения потока через преобразователь.

Преимуществом предложенного преобразователя является отсутствие погрешности измерения концентрации дисперсных частиц от изменения направления потока смеси по отношению к преобразователю, что особенно сущесткрнно при измерении концентрации I угольных частиц в пылеугольной сме0 I си, получаемой в шаровых мельницах.

Фа г. 2

б-В

ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий измерительные электроды, установленные на диэлектрическом основании, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения концентрации дисперсных частиц в потоке смеси путем создания изотропности электрических свойств преобразователя, каждый электрод выполнен из системы жестко связанных идентичных кубических ячеек и расположен в объеме другого электрода, причем вершины ячеек одного электрода размещены в центре симметрии ячеек другого, а вся система ячеек выполнена сферической с заданным радиусом

/

Фиг. 5

Фиг.

Г- Г

Д-Л

Фаг. 5

Фиг, 6

-