Устройство для измерения электризации неметаллических материалов Советский патент 1985 года по МПК G01R29/24 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначе но для использования при оценке при годности неметаллических материалов по параметру злектризации в условия где не допускается возникновение pnac ных уровней статического электричества. Известно устройство для измерения составляющей злектризации неметаллических материалов в процессе разделения двзпс сред, содержащее транспортирующую систему для переме щений исследуемого образца, цилиндрический измерительный электрод, со лряженный с электродвигателем, тензодатчики силы трения, снабженные регулятором для синхронизации движения 1 JБедостаток известного устройства связан с тем, что оно приспособлено для измерения электризации тольк определенной группы гибких неметаллических материалов, заготовляемых в виде бесконечной ленты, и не позволяет испытывать жесткие образцы. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения электризации неметаллических материалов, содержащее заземленное основание с установленным на нем изолированным мета лическим держателем исследуемого образца, изготовленным в форме плос кого угольника и снабженным фиксато ром, механически связанное с держателем контртело, узел разделения исследуемого образца и контртела, узел возбуждения статического электричества, выполненный в виде бруска,обернутого тканью из полиэфирных или полиамидных комплексных нитей, нейтрализатор, узел регистрации электризации, выполненный в виде измерителя времени отрыва (отлипания) свободного конца исследуемого образца от плоскости держателя t23. Недостаток указанного устройства заключается в низкой точности измерения, обусловленной тем, что момент отрыва оценивается визуально, чего вносится погрешность измерения. Кроме того, возбуждение за ряда трением с помощью бруска произ водится вручную, и время после возбуждения статического электричества в образце до момента установки его в рабочее положение оценивается субьективно. При этом не учитывается возможная утечка заряда, а также отсутствует возможность измерять электризацию, возникающую в процессе разделения двух сред, и оценивать усилие, необходимое для,разделения. Целью изобретения является повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения электризации неметаллических материалов, содержащем заземленное основание с установленным на нем изолированным металлическим держателем исследуемого образца, снабженным фиксатором,.контртело, узел разделения исследуемого образца и контртела, узел возбуждения статического электричества, нейтрализатор, узел регистрации электризации, контртело выполнено дискообразньм, держатель образца - в виде воспринимающего заряд съемного экранированного цилиндра Фарадея с внутренним расположением фиксатора, узел возбуж дения статического электричества в виде коронирующего электрода, расположенного в области исследуемого образца и соединенного с высоковольтным источником питания, а узел регистрации электризации - в виде совокупности подключенного к исследуемому образку электрометра и блока измерения силы отрыва контртела от исследуемого образца, совмещенного с узлом разделения исследуемого образца контртела, причем контртело расположено параллельно поверхности исследуемого образца с возможностью осевого перемещения по вертикали и с наружной, нерабочей стороны сопряжено с блоком измере- . ния ршш отрыва контртела от исследуемого образца. Кроме того, блок измерения силы отрыва контртела от исследуемого образца включает в себя металлический шток и динанометр растяжения, корпус которого прикреплен к подъемному механизму, а рабочий элемент через последовательно сопряженные гибкую связь, груз и изолятор соединен со свободным концом штока. При этом в центральной части дискообразного контртела выполнено отверстие, металлический шток выполнен пустотелым, а хоронирующий

3

электрод - в виде иглы, установленной с возможностью перемещения вдоль оси штока и имеющей с ним электрический контакт.

На фиг. 1 представлено предложенное устройство для измерения электризации неметаллических материалов, общий вид; на фиг. 2 - то е, при рабочем положении коронирующего электрода.

Устройство содержит заземленное основание 1 (фиг. 1 и 2), к которому прикреплен экран 2. Во внутренней полости экрана 2 установлен изолятор 3, на котором концентрически закреплен плоский металлический фланец 4. На фланце 4 съемно установлен цилиндр 5 Фарадея, на дне которого уложен исследуемый образец 6, фиксируемый фиксатором - прижимным кольцом 7. Снаружи, в верхней части экрана 2, закреплен изолятор 8, на котором установлена опора 9 , а на ней Г-образньй рычаг 10, имеющий угол поворота 90 . На одном конце рычага 10 выполнен контакт 11. а на другом зажим 12,для подключения потенциального полюса высоковольтного источника питания. С наружной части экрана 2закреплен выдвижной стержень 13. К фланцу 4 посредством жесткой электрической линии 14 подключается электрометр (не показан).

Рабочий элемент, по отношению к которому определяется разделение представляет собой диск (контртело) 15 из металла. В исходном состоянии диск 15 своей рабочей поверхностью прижат к поверхности исследуемого образца 6 и расположен соосно в цилиндре 5 Фарадея. В центральной части диска 15 предусмотрено отверстие, к стенкам которого со стороны, противоположной расположению исследуемого образца 6, прикреплен металлический пустотелый шток 16. Свободный конец штока 16 через последовательно сопряженные изолятор 17, стержень 18, груз 19, шток20 и гибкую 21 соединен с динанометром 22 растяжения, имеющим фиксатор 23 максимальных показаний. Динанометр 22 подвешен на стреле 24, которая, в свою очередь, сопряжена с подъемным механизмом 25, управляемым рукояткой 26. Подъемный механизм 25 установлен на вертикальной направляющей, закреплен45306 4

ной на основании 1. ,Во внутренней полости штока Гб коаксиально помещен коронирующий электрод в виде

иглы 27, верхний конец которой сопряжен с поршнем - грузом 28, предназначенным для центрирования положения иглы 27. Поршень 28 имеет наружный фиксатор 29, посредством которого игла 27 получает электрический контакт со .штоком 16 и может занять любое фиксируемое положение вдоль оси штока 16. Нижний конец иглы 27 через отверстие, выполненное в центральной части диска

15 15, при освобожденном фиксаторе 29 и под действием веса поршня 28 занимает нижнее рабочее положение (фиг. 2). Для заземления штока 16 на экране 2 смонтирован выдвижной

20 стержень 30, вьтолнякиций функции нейтрализатора.

Устройство работает следующим образом.

При помощи подъемного механизма

25 25, управляемого рукояткой 26, диск 15 поднимается до такой высоты, чтобы можно было удалить из внутренней полости экрана 2 цилиндр 5 Фарадея и уложить исследуемый

3Q образец 6 на внутреннее его основание. Фиксация образца 6 производится прижимным кольцом 7. В дальнейшем цилиндр 5 Фарадея укладывается , во внутреннюю полость экрана 2 и закрепляется концентрически на фланце 4. При этом вход электрометра отключен от цилиндра 3 Фарадея.

До начала вьшолнения операции по электризации исследуемого образ jj ца 6 коронным разрядом предварительно снимают остаточный заряд с цилиндра 5 Фарадея. Для этого используют вьщвижной стержень 13. Далее освобождают фиксатор 29, и игла

., 27 под действием поршня 28 опускается, т.е. выходит наружу (фиг. 2). С помощью подъемного механизма 25, вращая рукоятку 26, устанавливают рабочее расстояние между свободным

-JJ концом иглы 27 и поверхностью ис- следуемого БбраэиЕ 6. Обычно оно составляет 8-15 мм при рабочем напряжении 10 кВ. Подача рабочего напряжения на иглу 27 производится пово„ ротом Г-образного рычага 10 против часовой стрелки до соприкосновения контакта 11 со штоком 16. Зарядка образца 6 осуществляется подклкгчением к зажиму 12 потенциального полюса высоковольтного источника питания. Время заряда 5 с.

После зарядки исследуемого образца 6, т.е. после выключения высоковольтного питания, рычаг 10 отводится в исходное положение. Используя(ВЫДВИЖНОЙ стержень 30, снимают остаточный заряд со штока 16 и диска 15. Затем при помощи подъемного механизма, 25 диск 15 опускается вплоть до соприкосновения его плоской поверхности с поверхностью образца 6 (фиг. 1). Электрометр приводится в рабочее состояние.

Процесс измерения степени электростатической зарядки исследуемого образца 6 под действием коронного разряда, оцениваемого после разделения двух сред, начинается с момента подьема диска 15. Эта операция длится 2-4 с. Показания динамометра 22 растяжения в моменты, когда происходит разделение -фиксируются с помощью фиксатора 23 максимальных показаний (фиг. 1). Когда диск 15 находится в крайнем верхнем положении, вторично регистрируются показания динамометра 22 по положению стрелки. В данном случае измеряется общий вес последовательно соединенных с помощью гибкой связи 21 штока 20, груза 19, стержня 18, изолятора 17, штока 16 и диска 15. После завершения указанных операций производится отсчет показаний электрометра.

Повышенная точность измерения, обеспечивается тем, что в данном случае величина электризации определяется одновременно по двум показателям: по величине силы отрыва контртела от исследуемого образца и по величине заряда последнего, регистрируемых соответственно динанометром растяжения и электрометром.

Предложенное устройство может быть использовано также для измереия электризации образцов без предарительной зарядки коронным разряом. При этом определяется их естетвенная склонность к электризуемости в результате разделения сред.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЗАЦИИ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее заземленное основание с установленным на нем изолированным металлическим держателем исследуемого образца, снабженным фиксатором, контртело, узел разделения исследуемого образца и контртела, узел возбуждения статического электричества, нейтрализатор, узел регистрации электризации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, контратело выполнено дискообразным, держатель образца - в виде воспринимающего заряд съемного экранированного цилиндра Фарадея с внутренним расположением фиксатора, узел возбуждения статического электричества - в виде коронирующего электрода, расположенного в области исследуемого образца и соединенного с высоковольтным источником питания, а узел регистрации электризации в виде совокупности подключенного к исследуемому образцу электрометра и блока измерения силы отрыва контртела от исследуемого образца, совмещенного с узлом разделения исследуемого образца и крнтртела, причем контртело расположено параллельно поверхности исследуемого образца с возможностью осевого перемещения по вертикали и с наружной, нерабочей стороны сопряжено с блоком измерения силы отрыва контртела от исследуемого образца. 2.Устройство по п.1, о т л и (Л чающееся тем, что блЬк измерения силы отрыва контртела 6т исследуемого образца включает в себя металлический IDTOK и динамометр растяжения, корпус которого прикреплен к подъемному механизму, а рабочий элемент через последовательно ел сопряженные гибкую связь, груз и изолятор соединен со свободным концом :о штока. 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, в центральной части дискообразного контртела выполнено отверстие, металлический щток выполнен пустотелым, а коронирующий злектрод - в виде иглы, установленной с возможностью перемещения вдоль оси штока и имею щей с ним электрический контакт.