Способ определения плотности жидких и сыпучих материалов Советский патент 1988 года по МПК G01N9/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения насыпной плотности сыпучих материалов в строитель- ной индустрии.

Цель изобретения - повышение точности определения и обеспечение возможности определения объема исследуемого материала после определения его плотности.

На фиг.1 и 2 показаны схемы, поясняющие теоретические основы способа; на фиг.З схематично показано устройство для реализации предлагаемого способаk

Способ основан на использовании зависимости максимальной величины периода собственных колебаний Тм емкости с исследуемым материалом, под- вешенной как физический маятник, при изменении объема материала в емкости от плотности засыпаемого материала.

Способ осуществляют следующим образом.

Подвешивают емкость для исследуемого материала как физический маятник, выбирают высоту подвески и геометрические размеры емкости, обес- гпечивающие в диапазоне измеряемых ;ш1отностей и уровней загрузки возрас,тание периода ее собственных колебаний Т от начального значения То при пустой емкости до максимального зна

Загружают в емкость исследуемый материал дискретными порциями, объе которых определяе тся требованием к точности измерения. Дозировку осущ ствляют следующим образом. При изв стной максимальной интенсивности непрерывного потока материала определяют интервал At, за который в ем

чения Т„ и последующее уменьшение попадает не более допустимой периода при увеличении объема V мате-- дозы материала. По истечении интервала At прекращают подачу материала После загрузки каждой порции измеря ют период собственных колебаний ем- 40 кости с материалом Т. При достижени величины периода колебаний максимал ного значения Т| по градуировочной зависимости (3) определяют искомую

риала в емкости, т.е. экстремальный йид зависимости ) периода Т от объема V засыпанного в емкость материала при любом уровне загрузки в заданном диапазоне (фиг.1).

Зависимость периода колебаний Т цилиндрической емкости радиуса г с исследуемым материалом плотностью f от его объема имеет вид

-TTJ-jT - ;v

. gpv(e - 2

где S - площадь поперечного сечения

емкости;

- расстояние от оси колебаний до дна емкости;

50 нительно определяют объем материал в емкости 1Г и его массу M««P V.

Пример. Проводили измерени насыпной плотности гравийного и ке рамзитового песков известной плотg - ускорение свободного падения; ности ( кг/м ).

MO - масса пустой емкости;

do - расстояние от оси колебаний до центра масс пустой емкости;

Песок загружали в 5-литровый мерны цилиндрический сосуд типа МП, подв шенный на расстоянии 0,1215 м от верхнего края сосуда посредством

0

5

g

to - момент инерции пустой емкое-, ти относительно оси колеба- ния. Мо-г2 .

Рассчитывают градуировочную зависимость Р (Т„) . Приравнивая нулю частную производную d(T2)/dV-0, получают зависимость йлотности материала его объема V в емкости, при котором достигается максимум периода соответственных колебаний Т емкости с материалом:

.l(-. I J . 1 .Л. U« ,lr V

(2)

р bi3zt+VMi2/e;:2 t2 if.t::kr

ez4lf-2kzV +y, ak-Яв) 5 где z - A/3r ;oC 4 ) k«gt{

ft +r2 /4); 1Г- С 4ТГ .0 g/25rr ; t gModo. Отсюда графически получают обратную зависимость (/). Подставляя эту зависимость в (1), получают искомую градуировочную зависимость

Р(Т„).(3)

Измеряют период собственных колебаний пустой емкости . Подставляя значение в (2), уточняют градуировочную зависимость (3).

Загружают в емкость исследуемый материал дискретными порциями, объем которых определяе тся требованием к точности измерения. Дозировку осуществляют следующим образом. При известной максимальной интенсивности непрерывного потока материала определяют интервал At, за который в ем попадает не более допустимой попадает не более допустимой --

дозы материала. По истечении интервала At прекращают подачу материала. После загрузки каждой порции измеряют период собственных колебаний ем- 40 кости с материалом Т. При достижении величины периода колебаний максимального значения Т| по градуировочной зависимости (3) определяют искомую

плотность Р. (

45 Продолжают засыпку в емкость последующих порций материала и измерение текущего периода колебаний емкости Т. По зависимости (1) при уже известной плотности материала р допол50 нительно определяют объем материала в емкости 1Г и его массу M««P V.

Пример. Проводили измерение насыпной плотности гравийного и керамзитового песков известной плотности ( кг/м ).

Песок загружали в 5-литровый мерный цилиндрический сосуд типа МП, подвешенный на расстоянии 0,1215 м от верхнего края сосуда посредством

двух неупругих нерастяжимых металлических связей к оси колебаний, закрепленной горизонтально в двух приборных подшипниках (фиг.2), Сосуду сообщали малые колебания вокруг оси подвеса, период То которых измеряли частотомером электронно-счетным 43- 33, В качестве датчика контроля положения емкости использовали магнито- герконовый датчик типа Щ1У2-АО со схемой устранения дребезга контактов.

При этом высота подвески емкости как физического маятника, а также ее геометрические размеры были выбраны такими, что обеспечивали возрастание периода колебаний емкости по мере засыпки материала от начального значения при пустой емкости То до максимального значения при загрузке не более 26% емкости (см.табл.1) и последующее уменьшение периода. Песок загружали в емкость порциями, величину которых ограничивали объемом мерного стаканчика произвольно по объему. После засыпки каждой порции измеряли период собственных колебаний емкости Т и проверяли достижения максимума измеряемых периодов колебаний (см. табл.2). Определяли максимальное значение периода колебаний Т (в табл.2 выделено чертой).По исходным параметрам измерителя, приведенным в табл.1, получали градуировочную зависимость Tn,f(p)-V.

По этой градуировочной зависимости (представленной в табл.1) и по измеренной величине максимального периода колебаний емкости определяли насыпную плотность (см. табл.2).

По величине насыпной плотности и значению текущего периода колебаний емкости из зависимости (1) определяли объем материала в момент максимального периода колебаний, а по найденным значениям насыпной плотности и объема - массу загруженного материала.

Кроме того, перед измерениями проводили уточнение градуировочной зависимости по измеренному периода собственных колебаний пустой емкости путем определения уточненного коэффициента . Т| , гДе ,- постоянная измерителя.

Результаты измерений и вычислений приведены в табл.2.

Периоды колебаний измеряли с точ- ностью 10 с. Максимальные значения

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

измеренных периодов в таблице выделены чертой. Как видно из табл.2, погрешность определения плотности при испытании на двух материалах составила 1,41 - 5%, а определения объема 1 - 3%.

Дальнейшее повьштение точности измерения по предлагаемому способу можно достичь за счет специальной конструкции подвески, уменьшающей коэффициент затухания колебаний и првышаю-. щей точность измерения периода.

Предлагаемый способ может быть применен,в устройствах контроля насыпной плотности и объемно-весово1 о дозирования при производстве керамзи- тобетона, а также в строительных лабораториях.

Формула изобретения

1.Способ определения плотности жидких и сыпучих материалов, включающий загрузку исследуемого материала

в емкость, подвешенную как физический маятник, возбуждение колебаний емкости, замер периода ее собственных колебаний вокруг неподвижной оси, отличающийся тем что, с целью поиьш1ения точности определения и обеспечения возможности определения , объема материала после определения его плотности, выбирают высоту под вески и геометрические размеры емкости, обеспечивающие в диапазоне измеряемых плотностей и уровней загрузки возрастание периода собственных колебаний от начального значения при пустой емкости до максимального значения и последующее уменьшение периода, : производят загрузку произвольного количества материала дискретными порциями, измеряют период колебаний пустой емкости и после загрузки каждой порции определяют величину мАксималь- ного периода, находят по ней из- градуировочной зависимости насыпную плотность, а по этой величине плотности и значению текущего периода колебаний емкости определяют объем материала в момент достижения максимума периода колебаний и после загрузки последующих порций.

2.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что, в процессе определения производят уточнение градуировочной зависимости по измеренному значению периода собственных колебаний пустой емкости.

Градуировочные зависимости

Таблица 1

Т«4лкца2

РвэулътАти яэмврвкнй

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения плотности сыпучих материалов в строительной индустрии. Цель - повышение точности определения и обеспечение возможности определения объема исследуемого материала после определения его плотности. Способ основан на использовании максимальной величины периода собственных колебаний емкости с исследуемым материалом, подвешенной как физический маятник, при изменении объема материала в емкости от плотности засыпаемого материала. Высоту подвески и геометрические размеры емкости выбирают такими, чтобы обеспечить в диапазоне измеряемых плотностей .и уровней загрузки возрастание периода собственных колебаний от начального значения при пустой емкости до максимального значения и последующее уменьшение периода. Производят рузку произвольного количества материала дискретными порциями, измеряют период колебаний пустой емкости н после загрузки каждой порции определяют величину максимального периода, находят по ней из градуировочной зависимости насыпную плотность. По зтой величине плотности и значению текуце- го периода колебаний емкости определяют объем материала в момент достижения максимума периода колебаний и после загрузки последующих порций. В процессе определения производят .уточнение градуировочной зависимости по измеренному значению периода собственных колебаний пустой емкости 1. 3. з.п. ф-лы, 2 ил, 2 табл. С

Пеоцод колебаний

М1

Гмг Тмз

ГАГ fi)

(v)

№f/r wme- риала

т Унг Фиъ. 2

i-i

I

diiO4Lb .-Ж: (:);-й О

-i).-.

ag.; :;$.

. QacmomoMCf)

ШоШгШШШШШ liiiii iinin

Фиь.З