Устройство для возбуждения и измерения электризации неметаллических изделий Советский патент 1988 года по МПК G01N27/60 G01R29/12 

)i

Изобретение может быть использовано для измерения степени электризации неметаллических материалов при ударном воздействии. Цель изобретения - повышение точности измерений. К стене 12 посредством амортизаторов 15 и 16 и держателей 13 и 14 прикреплены соосно расположенные с зазором заземленный разгоночный и воспринимающий заряд электроды 11 и 17. Воспринимающий заряд электрод 17 экранирован и имеет электрический вывод для соединения с измерительным прибором. Внутри электродов 11 и 17 коаксиаль- но расположен возбуждающий электрический заряд плунжер (П) 25 с плоской рабочей поверхностью. П 25 установлен с возможностью его свободного падения на рабочую горизонтальную поверхность держателя (Д) 5 образца i сл

.Z/U

и возвращения его в исходное положение. При этом П 25 может быть выполнен из двух частей, соединенных универсальным шарниром, при этом вес Р верхней части плунжера по сравнению с весом P нижней части плунжера вы(5-12) PJ, . Д 5

бран из условия Р

выполнен в виде массивного основания

и установлен с зазором под выходным

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения степени электризации неметаллических материалов при воздействии на них механическим путем в широком диапазоне динамических нагрузок, а также выявления особенностей образования и разрушений двойного электрического слоя в этих условиях.

Цель иэобретения - повышение точности измерений.

На фиг.1 схематически изображено устройство для возбуждения и измерения электризации неметаллических материалов; на фиг.2 - плунжер устройства, продольный разрез.

Устройство для возбуждения и измерения электризации неметаллических изделий состоит из металлического основания 1, которое посредством трех идентичных регуляторов 2 высоты установлено на монтажной плите 3. С нижней стороны плита 3 имеет три опоры 4 (нэ фиг.1 показаны только две опоры), которые в свою очередь осво- бодными концами крепятся к фундаменту помещения. Держатель 5 образца, который непосредственно принимает удар, представляет собой массивный элемент, прикрепленный неподвижно к основанию 1 через цилиндрический изолятор 6, выполнен из электропроводящего материала и является также воспринимающим заряд элементом. Исследуемый образец 7 уложен горизонтально на верхней плоскости части держателя 5, его пространственное положение зафиксировано.ограничительным кольцом 8. Держатель 5 образца с наружной стороны защищен экраном 9,

отверстием воспринимающего заряд электрода 17. Д 5 защищен экраном 9, прикреплен к стене 12 и снабжен электрическим выводом для подсоединения к измерительному прибору.Кроме того, Д 5 установлен с возможностью регулирования его горизонтального положения, а П 25 выполнен самоцентрирующимся. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

который заземлен через крепление 10. Элементы с 1 по 10 в совокупности составляют узел непосредственного измерения электризации образца.

Упомянутый узел расположен коакси- ально над образцом 7 на расстоянии 4-7 см от него и содержит заземленный разгоночный электрод 11, установленный вертикально и прикрепленный

к стене 12 лабораторного помещения посредством держателей 13 и 14, которые сопряжены со стеной 12 через резиновые амортизаторы 15 и 16. Под разгоночным -электродом 11 с

зазором и соосно ему расположен воспринимающий заряд электрод 17, который в свою очередь расположен ко- аксиально внутри наружного экрана 18. Экран 18 посредством кольцевых

изоляторов 19 и 20 прикреплен к наружной поверхности электродов 1 7 if 11.

Во внутренней части воспринимающего заряд электрода 17 через изолятор 21 и посредством реверса 22 обратного хода и троса 23, который огибает направлякхций ролик 24, подвешен с зазором О,5-1,1.мм по отношению к вертикальной стенке электрода 17 плунжер 25, возбуждающий

электрический заряд. При этом свободный конец троса 23 прикреплен к, фиксатору натяжения троса (не показан) .

Плунжер 25 состоит из двух шарнирно соединенных между собой частей. В корпусе 26 нижней части плунжера 25 с возможностью замены установлен ударный элемент 27, нижняя рабочая поверхность 28 которого отполирована

и по краям имеет закругления. В боковой поверхности ударного элемента

J1

27 сделан кольцевой паз 29, служащий для закрепления его в корпусе 26 с помощью болта 30. В центральной части корпуса 26 в осевом направлении выполнено цилиндрическое окно 31, в которое сверху частично углублена шаровая опора 32, жестко прикрепленная к корпусу 26, Нижний торец корпуса 33 верхней части плунжера 25 имеет сферическое углубление 34, в котором с возможностью поворота установлена шаровая опора 32, прикрепленная к корпусу 33 с помощью кольцевой накладки 35, В боковой по- верхности корпуса 33 выполнен кольцевой вырез 36 для закрепления плунжера 25 на определенной высоте разго ночного электрода 11 с помощью фиксатора 37, Масса нижней части плун- жера 25 по отношению к массе его верхней части выбрана исходя из условия;

PC

-:- . ,iгде Р - масса, нижней части плунжера;

Р - масса верхней части плунжера ,

Выполнение этого условия обеспечивает надежное центрирование ударного элемента, В верхней части корпуса 33 с помощью винта 38 закреплена серьга 39, посредством которой плунжер 25 крепится к тросу 23,

Реверс 22 обратного хода в кон- кретном исполнении представляет собой пружину, работающую на растяжение. Вход электрометра 40 подключен к переключателю 41 каналов измерени с помошью которого электрометр подсоединяется посредством зажимов 42 и 43 к воспринимающему заряд держателю 5 или к электроду 17, которые являются емкостными датчиками электрометра 40, При наличии двух идентичных электрометров необходимость

в переключателе 41 отпадает, )

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии плунжер 23 находится в крайнем нижнем положении симметрично по отношению к электроду 17, как показано на фиг,1. При этом rpcic 23 натянут, так как его СБободныу конец закреплен.

0

5 0

Приведение устройства в рабочее положение осуществляется путем ручного или электромеханического передви- g женин троса 23 по направлению, указанному стрелкой N, вследствие чего плунжер 25 перемещается вверх сначала по внутренней части цилиндрического электрода 17, а затем по полости разгоночного электрода 11 до уровня фиксатора 37. При этом остаточный заряд плунжера 25 стекает на заземление, рабочая часть фиксатора 37 под действием его пружины оказывается в кольцеобразном вырезе 36 плунжера 25, т.е, пространственное положение плунжера 25 фиксируется. Приводится в рабочее состояние электрометр 40.

Возбуждение статического электричества в образце 7 осуществляется ручным или электромеханическим перемещением фиксатора 37 по направлению, указанному стпелкой, вследствие че5 го ударный элемент 27 удаляется из выреза 36. В результате плунжер 25 под силой собственной тяжести устремляется вниз, В начальный момент времени при совершении акта удара

0 вследствие различных механических смещений плунжер 25 соприкасается своей рабочей поверхностью 28 с поверхностью образца 7 с незначительным перекосом, т,е, горизонтальные плос - кости образца 7 и рабочей поверхности 28 не являются параллельными.

Однако вследствие шарнирного соединения корпусов 33 и 26 и различия их масс до завершения процесса уда0 ра корпус 26, имея возможность смещаться относительно оси корпуса 33, своей рабочей поверхностью 28 плотно прилегает к поверхности образца 7 (автономно центрируется), и завер5 шение процесса удара происходит при равномерном распределении ударной нагрузки по всей поверхности образца 7, В результате срабатывания реверса 22 плунжер 25 совершает возврат0 ное движение и принимает исходное положение, т,е, не прикасается к поверхности образца и находится во внутренней части цилиндрического электрода 17,

5 Отсутствие повторных ударов плунжера 25 обеспечивается подбором оптимального промежутка между поверхностью образца и рабочей поверхностью 28 плунжера 25 (исходное состояние),

Заряд плунжера 25 передается цилиндрическому электроду 17 контактным путем. В результате действия реверса 22 плунжер 25, уже находясь во внутренней полости электрода 17, после совершения одиночного удара совершает некоторое время вертикальные и горизонтальные периодические колебания, которые быстро гасятся при случайном контактировании со стенками электрода 17.

В вариантах реализации устройства электрод 17 может быть выполнен достаточно большого диаметра, так что плунжер 25 при совершении затухающих колебаний не соприкасается с внутренними стенками электрода 17. Разница в измерениях при этом заключается в том, что отпадает необходимость в снятии остаточного заряда с электрода 17 перед последующими измерениями

Электрический заряд, возбужденный в образце в результате удара, с последующим почти мгновенным разрушени- ем двойного электрического слоя, который образуется между рабочей поверхностью 28 плунжера 25 и наружной поверхностью образца 7, а также в результате образования потока механо- электронов, воспринимается как держателем 5 образца 7, так и электродом 17, а с помощью переключателя 4 к ним подключается электрометр 40.

Формула изобретения

образца, корпус, к которому прикреплены разгоночный и воспринимающий электроды, причем разгоночный электрод заземлен, а воспринимающий электрод экранирован и снабжен электрическим выводом для подключения к электроизмерительному прибору, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности измерений, в него дополнительно введены возбуждающий элемент, выполненный в виде металлического плунжера с плоской рабочей поверхностью, установленного с возможностью свободного падения на горизонтальную поверхность держателя образца и возвращения в исходное положение, дополнительный экран, внутри которого размещен держатель образца, прикрепленный к корпусу через изолятор и снабженный электрическим выводом для подключения к измерительному прибору, причем плунжер выполнен самоцентрирующимся, а держатель образца установлен с возможностью регулирования его горизонтального положения.

Р (5-12) Р, ,

где Р - масса верхней части плунжера;

Р - масса нижней части плунжера.

21

фиг. 2