Автоматический гранулометр Советский патент 1986 года по МПК G01N15/04 

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для определения гранулометрического состава дисперсных продуктов, и может быть использовано в горнорудной, химической и других отраслях промышленности . .

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет контроля представительности пробы и момента начала седиментации.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временная зависимость уровня жидкости в измерительной трубке.

Автоматический гранулометр содержит седиментационйьш цилиндр 1 с воронкой 2 для ввода пробы. Измерительная 3 и корректирующая 4 трубки сообщаются с седиментационным цилиндром 1. Измерительный 5 и корректирующий 6 преобразователи уровня через ключи 7 и 8 включены в колебательный контур измерительного автогенератора 9, выход которого подключен к счетчику 10, соединенному с входом первого дешифратора 11 непосредственно и через ключ 12 - к схеме 13 обработки информации. Через ключ 14 схема 15 автоматической коррекции погрешностей, измерения соединена входом с из- (мерительНым автогенератором 9, а выходом - с сннхронизатором 6, управляющие выходы которого соединены с управляющими входами ключей 7,8, 12, 14. Вход второго дешифратора 17 соединен с входом схемы 13 обработки информации, а выходы второго дешифратора 17 соединены с единичным и нулевьм входами первого триггера 18. Вход инвертора 19 соединен с единичным выходом первого триггера 18 и с первым входом логической схемы И 20, второй вход которой соединен с выходом инвертора 19 и конденсатором 21, Единичный вход второго триггера 22 соединен с выходом логической схемы И 2Q, а единичный выход триггера 22 - с зт1равляющ1:1М входом схемы регистрации максимума седиментацйон- ной кривой 23, информационньш вход которой соединен с )зходом второго дешифратора 17, Выход .схемы 23 сое- динён с единихшым входом третьего т эиггера 24, выход которого подключен к управляющим входам схемы 13 обработки информации и коммутатора 25. Импульсный вход коммутатора 25 соединен с тактовым .выходом .синхронизатора 16, а выход коммутатора 25 - с входом формирователя 26 меток времени, выходы которого подключены к таймерным входам схемы 13 обработки информации. Выход Конец цикла cxei-ibi 13 обработки информации соединены с- нулевыми входами триггеров 22 и 24. Выход Конец радиоимпульса синхронизатора 16 соединен с регистрационными входами второго дешифратора 17, схемы 13 обработки информации и схемы 23 регист- рации максимума седиментационной кривой.

Устройство .работает сле ующим образом.

Перед началом измерений седимеита- ционный цилиндр 1 заполняется водой. Уровень воды в измерительной трубке 3, измерит ельном преобразователе 5 уровня и .седиментационном цилиндре 1 при этом одинаков и соответствует началу отсчета. Измерительный преобразователь 5 и корректирующий б преобразователи уровня, например, поплавкового типа с индуктивным чувствительным элементом занимают исход

ные положения и поочередно включаются в колебательный контур измерительного автогенератора 9 через ключи 7, 8. Частота колебаний измерительного автогенератора 9 определяется индуктивностью включаемых в его кон

тур преобразователей 5 и 6.

Измерительный автогенератор 9 работает в импульсном режиме, формируя поочередно пачки колебаний (радиош-шульсы, длительность которых зависит от времени включения в его колебательный контур изме эитель- ного и корректирующего преобразователей 5, 6 ключами 7, 8. Число коле- баний в пачке определяется выраже- нием

.Т

(1)

50 ,где f - частота колебаний;

Т - длительность радиоимпульса. Из выражения (1) следует, что колебаний в пачке зависит не только от генерируемой частоты, но 55 также от длительности радиоимпульса, Последнее обстоятельство использует- ся для коррекции погрешностей, вызванных дестабилизирующими факторами

механической (толчки, удары седи- ментационного цилиндра, приводящие к изменению начального уровня Ж1-щ- кости в нем) и электрической природы (изменение емкости с изменением влажности и вызванные этим изменения частоты, температурные ухо/з,ы частоты и т,п-.) .

Коррекция погрешностей осуществляется автоматически при включении ключей 8, 14,При этом частота колебаний измерительного автогенератора 9 определяется индуктивностью корректирующего преобразователя 6. Корректирующий радиоимпульс подается на схему 15 автоматической корреции погрешностей, которая при градуировке настраивается на фиксированное число колебаний в радиоимпульсе. .При отклонении от этого числа вырабатываетс я команда коррекции длительности включения ключа 8 и соответственно длительности радиоимпульса. Если, например, уровень жидкости в седиментациониом цилинд- ре понизится по сравнению с первоначальным, индуктивность преобразователя 6 увеличится, частота колебаний понизится. Вызванное этим умень шение числа колебаний в пачке по сравнению с градуировочным приведет к формированию схемой 15 автоматической коррекции погрешностей измерения управляющего сигнала, увеличивающего длительность радиоимпуль- са до тех пор, пока число колебаний в нем не вернется к прежнему значению М . Найденное в корректирующем такте работы устройства скорректированное значение длительности радиоим пульса T. запоминается и используется в измерительном такте работы

Исходному уровню жидкости в измерительной трубке 3 соответствует

начальное

N

о

число колебаний в

измерительном радиоимпульсе. Дешифратор 11 настроен на число N и сбрасывает счетчик 10 по окончании измерительного радиоимпульса, когда в счетчик 10 пройдет N 1 импульсов, что эквивалентно установке нуля до введения пробы.

После введения пробы в седимента- ционный цилиндр 1 через воронку 2 уровень жидкости в корректирующей трубке 4 не изменяется, поскольку она соединена с седиментационным цилиндром 1 выше узкого торца воронки

2. Твердые части11;ы пробы будут находиться в пространстве между измерительной 3 и корректирующей 4 трубками. Давление, которое оказывают твердые частицы на жидкость в седи- ментационном цилиндре 1, приводит к изменению уровня жидкости в измерительной трубке 3, носящему экстремальный характер (см. фиг.2). Приращение уровня жидкости относительно первоначального значения в каждый момент времени t, t,...,t пропорционально массе частиц, еще не вы- )павших в осадок к данному моменту I времени. Зарегистрировав максимальный уровень Ь„о,, , пропорциональный Массе твердых частиц, введенных в сэдиментационньй ц шиндр, и текущие значения уровня Ь , соответствующие вьшадению в осадок частиц контролируемых классов крупности, по формуле

S (2)

млкс

определяют содержание частиц в выделенных классах крупности.

В измерительном такте работы устройства включаются ключи 7, 12. Содержимое счетчика 10, пропорциональное уровню жидкости в измерительной трубке через ключ 12 подается на второй дешифратор I7. Последний расшифровывает два состояния измерительного преобразователя 5: исходное (до введения пробы) и некоторое пороговое , которое преобразователь 5 проходит только в том случае когда масса введенных твердых частиц не менее порогового значения, необходимого для проведения анализа грансостава с заданной точностью. При исходном значении уровня жидкости в измерительной трубке 3 дешифратор 17 устанавливает триггер 18 в нулевое состояние. Превьшгение уровня в t -приводит к появлению команды на другом выходе дешифратора 17 и переводу триггера 18 в единичное состояние.

По переднему фронту положительного импульса на единичном выходе . триггера I8 автоматически формируется короткая команда начала анализа следующим образом. Нулевому состоянию триггера 18 соответствует низкий, потенциал на его единичном выхода и . высокий - на выходе инвертора 19.

До этого высокого потенциала заряжается конденсатор 21. В момент когда триггер 18 переключается в единичное состояние, на первом входе схемы 20 появляется высокий потенциал. На втором входе схемы 20 сохраняется высокий потенциал до разряда конденсатора 21. В результате одновременного присутствия на обоих входах схемы 20 высоких потенциалов в течение интервала, t разряда конденсатора 21, на выходе схемы 20 формируется команда, по которой начинается iанализ грансостава/

По команде начал а анализа триггер

22переводится в единичное состояние чем обеспечивается включение схемы

23регистрации максимума седимента- ционной кривой. В моментi схема 23 вьщает команду о достижении максимума кривой К (I) . По этой команде триггер 24 переводится в единичное состояние. Высокий потенциал на выходе триггера 2А используется для регистрации максимального и текущего уровней кривой h(t) и схемой 13 обработки информации, а также открывает коммутатор 25. Импульсыгс тактового выхода синхронизатора 16 через коммутатор 25 начинают поступать на формирователь 26 меток времени. Мет- ки t|, , ...,t поступают с формирователя 26 на таймерные входы схе-

мы 13 обработки информации и используются для регистрации текущих зна- чений ординат с единена тационной кривой. После регистрации самого мелкого из контролируемых классов крупности с выхода Конец цикла схемы 13 обработки информации на триггеры 22, 24 поступает команда установки нуля Процесс анализа грансостава заканчивается. Повторный ошибочный анализ невозможен, так как триггер 18 вернется в исходное состояние -только после слива отработанной суспензии и наполнения гранулометра чистой во- Дой..

Синхронная работа устройства в режиме разделения времени между измерительным и корректирующим тактами обеспечивается синхронизатором 16, который вырабаТьшает ксманды переключения ключей 7, 8, 12, 14, генерирует тактовые импульсы для формирователя 26 меток времеИи и формирует команд1з1 Конец радиоимпульса для второго дешифратора 17, схемы

13.обработки информации и схемы Z3 регистрации максимума седиментацион- ной кривой.

Формула изобретен ия

1. Автоматический гранулометр, содержащий седиментационный цилиндр с воронкой для ввода пробы, измери- тельную и корректирующую трубки, сообщающиеся.с седиментационным цилиндром, измерительный и корректирующий преобразователи уровня жидкости, установленные в трубках и подключен- ные соответственно через первый и второй ключи к измерительному автогенератору, выход которого соединен со счетчиком и через третий ключ с входом схемы автоматической коррек- ции погрешностей, при этом выход схемы автоматической коррекции подключен к управляющему входу синхронизатора, выход счетчика соединен непосредственно с входом первого де- шифратора, а через четвертый ключ с входом схемы обработки информации, выход первого дешифратора подключен к управляющему входу счетчика, а управляющие входы всех ключей подключены к синхронизатору, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности измерения за счет контроля представительности пробы, гранулометр дополнительно содержит второй дешифратор, вход которого подключен к выходу четвертого ключа, а выходы соеда1нены с единичным и нуле- вым входами первого триггера, выход которого подключен непосредственно к первому входу схемы И, а через инвертор к второму входу схемы К, выход которой соединен с входом обнуления схемы обработки информации, при этом между вторым входом схемы И и общей шиной питания подключен конденсатор.

2. Гранулометр по п.1, о т л и- чающийся тем, что, с целью повьш1ения.точности измерения за счет контроля момента начала седиментации, гранулометр дополнительно содержит второй триггер, единичньй вход которого соединен с выходом схемы И, а выход подключен к управляющему входу схемы регистрации максимума седиментационной кривой, ин- формационный вход которой соединен с

выходом четвертого ключа, а выход подключен к единичному входу третьего триггера, нулевые входы второго и третьего триггеров объединены и соединены с выходом окончания цикла схе- мы.обработки информации, выход третьего триггера подключен к управляющим входам схемы обработки информации и коммутатора импульсный вход

которого соединен с тактовым выхо- 10 рого дешифратора.

дом синхронизатора, а выход - с входом формирователя меток времени, выходы которого подключены к таймер- ным входам схемы обработки информв ции, при этом выход окончания радиоимпульса .синхронизатора присоединен к управляющим входам схемы обработки информации, схемы регистрации максимума сбдиментационной кривой и вто

Устройство относится к области анализа гранулометрического состава дисперсных нродуктов седиментацион- HbiM методом. Цель изобретения - повышение точности анализа за счет контроля представительности пробы и за счет контроля момента начала седи- ментац1Ш. Автоматический гранулометр содержит седиментационный цилиндр с воронкой для ввода пробы, измерительную и корректирующую трубки, сообщающиеся с седиментационным цили1щ- ром, измерительньц и корректирующий преобразователи уровня Ж1щкости, подключенные к измерительному автогенератору, счетчик импульсов, схему автоматической коррекции, погрещнос- тей, дещифратор и ключи. В устройство введены второй дешифратор, три триггера, инвертор, логическая схема 2И, схемы регистрации максимума се- диментационной кривой, коммутатора и формирователя меток времени. При этом измерительный процесс начинается при условии, что полез1тый сигнал заметно превышает шумы и помехи, препятствующие проведению измерений с заданной точностью. Предложенное построение устройства, полностью автоматизируя процесс анализа грансос- тава, позволяет избежать ошибочных повторных измерений до слива отработанной суспензии и наполнения седи- ментационного цилиндра чистой водой. I з.п. ф-лы, 2 ил. i с: ГчЭ О5 о | ел

fff; tfl tj

tn

t

Фиг. 2

Редактор M. Товтин

Составитель Д. Громов

Техред И.Попович Корректор В. Синицкая

Заказ 5219/40Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4