Способ сепарации частиц порошка Советский патент 1987 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для разделения частиц на размерные фракции и может быть использовано в порошковой металлургии и других отраслях промьшшенности,

Целью изобретения являefcя обеспечение выделения монодисперсных фракций в ансамбле частиц.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, реализующего .предлагаемый способ; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - зависимости времени вылета частицы от размера.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит первый 1 и рои 2. плоские электроды, установ-.

ленные под-углом 0,5-5 и образующие клиновой конденсатор, соединенный с источником 3 питания, выполненным в виде генератора одиночных униполярных импульсов прямоугольной формы с регулируемой амплитудой и и длительностью Т. Среднее расстояние между электродами 1 и 2, измеренное в сечении (фиг. 2), может быть изменено как изменением угла клина, так и параллельным перемещением одного из электродов для обеспечения напряженности электрического поля в конденсаторе ниже пробивного значения. Устройство снабжено охранными электродами 4 и 5, расположенными по двум торцам электродов 1 и 2, образующим клин. Охранные электроды 4 и 5 могут быть выполненными коническими с вершинами, совиеценными с вершиной клина, причем угол конуса выбирается из условия постоян- ства зазора между каждым охранным электродом 4 и 5 и электродами 1 и 2. Охранные электроды 4 и 5 могут быть выполнены также цилиндрическими и установлены под углом к образующим клин торцам, выбранным из - условия постоянства указанных-зазоров между всеми электродами. Зазор между каждым охранным электродом и электродами 1 и 2 должен быть меньше на 10-30% между электродных расстояний. Охран- ные электроды 4 и 5 соединены параллельно друг другу со средней точкой симметричного делителя напряжения, образованного резисторами 6, соединенными с источником 3 и элеткродом 1, Электрод 2 соединен чс измерителем 7 тока.

Способ осуществляют следующим образом.

0

5

0

5

0

5

Дозу исследуемого электропроводного порошка помещают со стороны вершины клинового конденсатора вблизи вершинного торца электрода 1 и подают от источника 3 импульс напряжения амплитудой и , длительностью Т при заданном междуэлектродном расстоянии h. Длительность подбирают по моменту уменьшения тока, регулируемого измерителем 7 с электрода 2. Эта операция может быть автоматизирована путем подачи сигнала на отключение источника 3 в момент изменения производной тока от времени. При подаче напряжения частицы порошка, перезаряжаясь на электродах 1 и 2, совершают автоколебания вдоль силовых линий клинового конденсатора, .имеющих дуговую форму. Возникающая при искривлении траектории частицы центробежная сила способствует смещению частицы вдоль электродов 1 и 2 от вершины к основанию с последующим выпетом через основание клина из конденсатора. В зоне охранных электродов 4 и 5 создается электрическое поле, напряженность которого растет по мере приближения частицы к торцам электродов 1 и 2, образующих клин, а силовые линии между охранным и плоским электродами изогнуты, поэтому возникающая здесь местная центробежная сила препятствует удалению частиц в этот зазор, частицы направляются к основанию клина.

Теоретическая рассчитанная и экспериментально установленная зависимость времени вылета частицы от ее размера имеет минимум времени пребывания частшда размером а в конденсаторе для данных h и и. Поэтому в момент уменьшения тока измерите- ля 7 конденсатор покинут частицы размером а. Средний размер а частиц определяют известным методом, например седиментационным. Эта операция является- калибрующей для порошка данного сорта. Если необходимо вьще- лить монодисперсную фракцию ч астиц другого размера с заданнйй погрешностью ., то устанавливают амплитуду импульса и при междуэлектродном расстоянии h ., которые находят в зависимости от а. по уравнению

(U./U)(a,h./a.h. , где i - число сепарируемых фракций.

3 13321

Выбранные значения должны удовлетворять условию

b:««Kc U,-/h,.

с

где - допускаемая напряженность электрического поля в конденсаторе.

Длительность Т. импульса выбирают из условия, обеспечивающего допускаемый разброс размеров частиц в выде- ляемой монодисперсной фракции

T;/Tg,- l-24a./a.,

где вычисленное или предваритено измеренное экспериментальное время вылета части размером .

Масса выделенной фракции может быть определена по разности начального в момент подачи напряжения и конечного токов измерителя 7. Время вылета частиц и размером а вычисляют по формулеV ()

где время релаксации частиц

, а число пролетов

n 2L/fdh2,

где г - плотность частиц; fjL - вязкость газа; oi угол клина и длина электродов;0,579.

с

Q

5

0

5

0

35

94

Формула изобретения

Способ сепарации частиц порошка, заключающийся в том, что пробу электропроводящего порошка помещают в вершину клиновидного конденсатора, прикладывают к пластинам конденсатора напряжение и регистрируют ток утечки конденсатора как функцию времени, отличающийся тем, что, с целью обеспечения выделения монодисперсных фракций в ансамбле частиц,на пластины конденсатора подают напряжение в виде импульса, на стадии калибровки устанавливают среднее расстояние между пластинами h , и амплитуду импульса и, а длительность импульса устанавливают равной отрезку времени от подачи напряжения до момента начала уменьшения тока утечки, связанного с вылетом частиц с размером а, определяемого эталонным способом, при этом для сепарации частиц с размером а, амплитуды импульса Ug и среднее расстояние между электродами вычисляют с помощью соотноще - ния

(У1чг(а hj 3

U/ а. h/

где i - число сепарируемых фракций, а длительность импульса определяют из соотношения

Ti .. 2&а -- 1 + ---

i

где Т.. - вычисленное или предварительно экспериментально измеренное время вылета частиц размером а.;.

A-A

Изобретение относится к области измерительной техники, предназначено для разделения частиц на размерные фракции и может быть использовано в порошковой металлургии и других отраслях промьшшенности. Изобретение позволяет повысить точность измерения за счет обеспечения вьще- ления моно-дисперсных фракций.- Дозу электропроводного порошка помещают в верпгану клинового конденсатора со средним расстоянием между электродами h и подают напряжение, регистрируя ток в функции времени по мере вылета частиц из конденсатора у основания клина. При этом подаваемое напряжение формируют в виде прямоугольного импульса амплитудой U и длительностью Т до момента уменьшения тока из-за вылета частиц размером а, определяемым впоследствии, например, седиментацией. Затем изменяют межэлектродное расстояние до h и .амплитуду импульса до U,- в зависимости от а . по уравнению (U. / /ир2 (, /a,.h), а длительность этого импульса находят из соотношения T;/Tj,. l+24a,-/a., где Tj.- вычис- ленное или предварительно измеренное время вылета из конденсатора частиц а ., о выделенной массе которых судят по уменьшению тока. Способ реализуют в устройстве, содержащем клиновой конденсатор, соединенный с источником питания. Устройство снабжено двумя охрачйыми электродами и симметричньм резистивным усилителем напряжения, посредством которого присоединен источник питания параллельно охранным электродам, расположенным вдоль обоих торцов от вершины до основания. Охранные электроды выполнены коническими и расположены вершинами в сторону вершины клинового конденсатора. 3 ил. (Л

r,c

Фиг. 2

л,тн

i г 5 id го so wo 200 soo woo

9uA,3

Составитель Д. Громов Редактор И, Шулла Техред.А.Кр |аЪчук Корректор В.Бутяга

Заказ 3824/38 Тираж 776Подписное

ВНЙИШ 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