Способ измерения влажности волокнистых материалов и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК G01N19/10 

Изобретение относится к измерител ной технике, в частности измерению влажности материалов путем измерени электрической емкости датчика,запол ненного анализируемым веществом, и может быть использовано в экспрессных влагомерах таких веществ как табак, шерсть,хлопок, чай на предприятиях промышленности и в сельском хозяйстве. Известен способ измерения влажно ти волокнистых материалов, при кото ром для повышения точности измерени за счет учета плотности укладки одновременно измеряют емкость датчика с материалом и его тангенс угла диэлектрических потерь, ttffi и по полученным параметрам определяют вл ность D3 . Однако этот способ дает погрешность, например, по причине переменной засоленности растительных материалов, влияющей на iaS, Известен также способ определения влажности волокнистых материало при котором пробу определенной массы помещают в камеру, снимают и по степени сжимаемости судят о влажности 2 . Однако при измерениях влажности табака этим способом возникает погрешность, связанная с сортом табака, величиной резки и другими факторами, влияющими на его упругость , Известен датчик влажности, в котором перпендикулярно изолятору расположены измерительный электрод и окружающие его электроды: в виде заостренных игл. Вокруг основания измерительного электрода рас положено охранное кольцо-зквйпотснциальный электрод, что уменьшает ошибку измерения, связанную с непол ным внедрением электродов в исследу мое вещество и прилипанием частиц этого вещества к основанию измерительного „электрода Сз. Известно также устройство для измерения влажности силоса или сена в котором в контейнере с электро дамй с помощью поршня сжимают пробу путем преодоления силы пружины в основании контейнера, в результате чего по достижению заданной силы срабатьшает контакт, включающий измерительное устройство 4. Однако при измерениях в этом устройстве влажности таких материалов, как табак, чай,шерсть, сжатие Их с постоянной силой дает разные уплотнения из-за разной упругости волокон, связанной со степенью спелости, фракционным составом, что дает погрешность измерений. Наиболее близким к изобретению является способ измерения влажности волокнистых материалов, заключающийся в измерении электрофизических характеристик пробы материала постоян- ной массы с постоянным уплотнением 51. Однако при известном способе возни кает погрешность, связанная с измерением электрофизических параметров разных материалов, различной плотности. Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения влажности волокнистых материалов, содержащее заостренные потенциальный и окружающие его общие электроды, жестко установленные на диэлектрическом основании 5J. Однако известное устройство дает погрешность, связанную со степенью уплотнения анализируемого материала. Целью изобретения является повьш1ение точности измерения влажности за счет устранения ошибки, связанной с плотностью м;атериала в устройстве, при упрощении его конструкции. Поставленная цель достигается тем, что при способе измерения влаж-ности волокнистых материалов, заклю чающемся в измерении электрофизических характеристик пробы материала постоянной массы с постоянным уплотнением, пробу материала разрыхляют, перемешивают и помещают в контейнер с постоянными размерами, выравнивают по высоте верхнюю поверхность материала и полученный слой анализируемого материала варьирующейся тoлDy ны сжимают до получения толщины этого слоя постоянной заданной величины, после чего по измеренным электрофизическим характеристикам определяют искомый параметр. При этом устрой.тво для измерения влажности волокнистьк материалов, содержащее заостренные потенциальный и окружающие его общие электроды, жестко установленные на ди.электрическом основании, снабжено вс-.помогательным контейнером, а диэлектрнческое основание енабжено упорами для фиксации основания с постоянным зазором от днища контейнера. На одном из упоров установлен концевбй выключатель, взаимодействующий с контейнером. Кроме того, потенциальный электрод снабжен на обоих концах охранны ми кольцами, подключенными к повтор телю напряжения потенциального элек ррда. Таким образом, в рабочем объеме датчика, имею1цем после сжатия по сто явные размеры, находится постоянная масса равномерно распределенного ан лизируемого материала,что устраняет влияние его степени уплотнения на р зультат измерения,Кроме того,благод ря охранному кольцу у основания потенциального электрода, устраняется влияние ца результат измерения нестабильности диэлектрических характеристик материала диэлектрического основания и погрешности, связанной с неопределенньм подсушив нием верхнего слоя материала, помещенного в контейнер, так как в конк ретных производственных условиях на табачных фабриках производится отбор ряда проб, а затем последовательные измерения влажности. Охранное кольцо на другом конце потенциального электрода устраняет влияние на результат измерения нестабильности диэлектрических характеристик материала днищ контейнера. Концевой микровыкл5бчатель-. автоматически включает измерительное устройство при достижении заданного уплотнения анализируемого материала, что повышает удобство работы и увеличивает число измерений от встроенного источника электропитания, включаемого только на время измерений. На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство. Устройство содержит диэлектрическое основание I, обисие электроды 2, потенциальный рабочий электрод 3, защитные электроды 4, измери тельное устройство 5, повторитель 6 напряжения, рукоятка 7, анализируемый материал 8, контейнер 9, микровыключатель 10, упоры П. На диэлектрическом основании 1 жестко и неподвижно установлены общ П4 электроды 2. Рабочий потенциальный электрод 3 установлен в центре между общими электродами 2 и .снабжен на обоих концах защитными электродамн 4, Рабочий электрод 3 подключен к измерителю электрической емкости, а защитные - к повторителю b напряжения. Рукоятка 7 жестко соединена с диэлектрическим основанием 1 и имеет опорную плоскость, прилегающую к верхнему краю заполненного анализируемым материалом 8 контейнера 9. Шкровыключатель 10 установлен на одном из упоров 11 и взаимодействует с верхним краем контейнера 9, Устройство работает следующим образом. Навеску пробы материала 8 разрыхляют, перемешивают и равномерно размещают в контейнере 9 и выравнивают верхнюю поверхность. При этом толщина слоя анализируемого материала в контейнере варьируется по толщине в зависимости от упругости волокон материала, его влажности и субъективных причин. После этого поступательным движением внедряют электроды в, анализируемый материал и сжимают его путем оказания давления плоскостью диэлектрического основания электродов до соприкосновения упоров 1I с противолежащими краями контейнера. При этом срабатывает микровыключатель 10, включакздий измерительное ус тройство, после чего производят отсчет влажности. Следует отметить, что соотношение длины электродов и глубины контейнера и величину навески выбирают такими, что во всех случаях анализируемый материал полностью прилегает к диэлектрическому .основанию и поджимается, что. не представляет трудностей для таких легко сжимаемых материалов, как табак, шерсть, хлопок и т, п. Изменением величины навески достигается измерение всех материалов в одном датчике. Возможен упрощенный вариант конструкции датчика, заключаюп;ийся в обеспечении сжатия материала до постоянного зазора между изоляционным основанием и днищем контейнера за счет касания днища контейнера концами элект родов, что достигается органолептически при ручном включении измерительнего устройства (при этом днище контейнера выполняется из диэлектрика .

Возможен вариант конструкции датчика без охранного кольца на заостренном конце потенциального электрода. Однако в этом случае должен быть обеспечен достаточный зазор между концами электродов и днищем контейнера, например не менее расстояния

между потенциальным и общими электродами .

Технико-экономическая эффективность предлагаемых способа и устройства заключается в повьшшнии точности измерения сыпучих волокнистых материалов, что имеет важное значение для поддержания оптимальных технологических процессов, например, на табачных фабриках.

1.Способ измерения влажности волокнистых материалов, заключающийся в измерении электрофизических характеристик пробы материала постоянной массы с постоянным уплотнением, отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности измерения, пробу материала разрыхляют, перемешивают и помещают в контейнер с постоянными размерами, выравнивают по высоте верхнюю поверхность материала и полученный слой анализируемого материала варьирующейся толщины сжимают до получения толщины этого слоя постоянной заданной величины, после чего по измеренным электрофизическим характеристикам определяют искомый параметр. 2.Устройство для изМч рения влажности волокнистых материалов, содержащее заостренные потенциальный и окружающие его общие электроды, жестко установленные на диэлектрическом основании, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности измерения, оно снабжено вспомогатель(/) ным контейнером, а диэлектрическое основание снабжено упорами для фиксации основания с постоянным зазором от днища контейнера. 3.Устройство по П.1, отличающееся тем, что на одном из упоров установлен концевой выключа тель, взаимодействующий с контейнером 4.Устройство по п.2, отлиt чающееся тем, что потенгщальный электрод снабжен на обоих концах охранными кольцами, подключенными к повторителю напряжения потенциального электрода.