Седиментационный гранулометр Советский патент 1989 года по МПК G01N15/04 

Изобретение относится к исследованию химических и физических свойств вещества, в частности к устройствам для седиментационного анализа крупности продуктов мокрого измельчения в горной промышленности, и может быть использовано в химической, металлургической, строительной и других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения - расширение диапазона измерения гранулометрического состава.

На фиг.1 показан гранулометр, общий вид; на.фиг.2 - измерительный

стакан с крьшжой и поплавковым датчиком уровня, разрез.

Седимента1Ц1оннь й гранул оме тр (фиг.1) состоит из осадительного цилиндра 1 с воронкой 2 Д.ПЯ подачи струи пробы под уровень 3 жидкости (воды), заполняющей осадительный цилиндр до его сливной кромки 4, сообщающихся с ним соединительных трубок 5 с измерительными стаканами 6 и установленными в них поплавковыми измерителями уровня с поплавками 7, клапанного устройства 8 слива и дренажной трубы 9. Измерительный стакан 6 (фиг.2) закрывается крышкой 10, расположенной над поплавком 7 на расстоянии, равном рабочему ходу. Поплавок 7 имеет шток 11, который может перемещаться в вертикально расположенных люнетах 12 и 13 опорной рамки 14. Крышка 10 имеет сквозной канал 1 который в месте расположения входящего в него регулировочного винта 16 образует дроссельное отверстие 17с регулируемым проходным сечением Через вертикальный участок сквозного канала 15 в крьшже 10 проходит шток 11 поплавка. Образующийся кольцевой зазор между штоком 11 и крышкой 10 является нижним отверстием сквозного канала 15 в крьшке, причем поплавок расположен непосредственно под этим отверстием, так что в своем.крайнем верхнем положении поплавок перекрывает его и герметизирует полость измерительного стакана 6, находящегося под крьш1кой 10.

На штоке 11 поплавка установлен .сердечник 18 индукционной катушки 19 Киль 20 поплавка имеет консольно установленный регулировочный противовес 21, над которым крепятся несколько тонкостенных коаксиальных цилиндров 22, служащих для гашения собственных колебаний поплавка. Диаметр измерительного стакана 6 примерно равен диаметру соединительной трубки 5

Гранулометр работает следующим образом.

Анализируемая проба через воронку 2 вводится в осадительный цилиндр 1, При вводе пробы из осадительного цилиндра 1 через сливную кромку А вытесняется объем воды, равный объему введенной пробы. После затухания колебаний в сообщающихся сосудах.- осадительный Цилиндр 1 - соединительные трубки 5 с измеритель

0

5

0

5

0

5

0

5

иыми с-тлкаилми Ь, пыэнлпньгл вводом пробы, устанавливается статическое paBiioriecHC между массой всей взвешенной твердой фаз.1 в осадитель- ном цилиндре 1 и начальным приращением уровня ВОДЬ в измерительных стаканах 6,

Поплавок 7 со штоком 11 и сердечником 18, отслеживая изменение уровня, перемещается в люнетах 12 и 13 опорной рамки 14 относительно неподвижной индукционной катушки 19, электрический сигнал с которой используется для расчетов.

Высокая точность отслеживания поплавком уровня жидкости достигается совмещением центра тяжести поплавка с его центром водоизмещения настройкой положения регулировочного противовеса 21 по трем координатам: высоте расположения на киле 20 поплавка, углу поворота консоли противовеса и ее вьшета в горизонтальной плоскости. У сбалансированного таким образом поплавка при случайных малых отклонениях оси люнетов 12 и 13 от вертикали практически отсутствует радиальная составляющая опорной реакции штока поплавка и поэтому мала сила трения штока в люнетах, обуславливающая основную часть статической ошибки отслеживания уровня.

По мере осаждения твердых частиц в осадительном цилиндре 1 в нем происходит уменьшение массы столба суспензии, что вызывает соответствующее снижение уровня воды в измерительном стакане 6. По продолжительности оседания отдельных классов крупности, определяемой при предварительной градуировке, устанавливают соответствующие моменты времени для измерения текущей величины приращения уровня воды в измерительном стакане 6 для каждого класса крупности. По отношению текущей величины приращения уровня к его начальному приращению определяют содержание каждого класса крупности.

Минимизация и стабилизация времени переходного процесса колебания жидкости в сообщающихся сосудах гранулометра достигается за счет ограничения амплитуды первого периода колебаний величиной рабочего хрда поплавка,герме.тично запирающего при всплывании в крайнее верхнее положение отверстие с дроссе 1

лем в , так что все последую- эатухаюп(ие колебания имеют стабильную начальную амплитуду, равную рабочему/ ходу поплавка, и демпфируются в оптимальном режиме с помощью регулируемого воздушного дросселя в крышке канала. Таким образом, независимо от величины начального возмущения при вводе пробы первое и после дующие затухающие колебания жидкости в гранулометре происходят с амплитудами меньшими, чем рабочий ход поплавка 7 измерителя уровня, так что время переходного процесса не зави- сит от режима ввода пробы в осадител ный цилиндр 1.

Оптимальная скорость затухания последующих колебаний жидкости достигается изменением величины дроссель- ного отверстия 17 регулировочным винтом 16.

Оценка максимального диаметра частиц, регистрируемых гранулометром, может производиться по формуле, полу ченной из приближенного решения уравнения затухакяцих колебаний жидкости в сообщающихся сосудах при скорости оседания твердых частиц по закону Стокса, Из формулы следует, что оптимальное гашение колебаний достигается путем такой настройки величины дроссельного отверстия регулировочным винтом 16, при которой коэффициент успокоения равен 0,7, а также при равенстве площадей поперечньк се- .чений соединительных трубок 5 и измерительных стаканов 6.

Максимальный регистрируемый диаметр частиц определяется по формуле

DN

- максимальный регистрируе1 1й диаметр частиц в пробе, м;

плотности соответственно твер- дых частиц и жидкости в гранулометре, кг/см ; - рабочий ход поплавка, м;

д - допустимая погрешность измерения уровня жидкости, MJ

Р - коэффициент успокоения, устанавливаемый регулировкой дросселя в пределах , при оптимальном значении, равном 0,7;

У - кинематическая вязкость жидкости,

f S - площади поперечных сечений

соответственно осадительного цилиндра, соединительной трубки и измерительного стакана,

отношения соответственно длин соединительной трубки и заполненной жидкостью части измерительного стакана к длине осадительного цилиндра J

L - длина осадительного цилиндра, м;

g - ускорение свободного падения, м/с .

, ,2

Формула изобретения

Седиментационный гранулометр, содержащий осадительный цилиндр, соединенный трубками с измерительными стаканами, в каждом из которых расположен поплавковый измеритель уровня с преобразователем рабочего хода поплавка в электрический сигнал, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения гранулометрического состава путем обеспечения стабилизации и .минимизации времени переходного процесса колебания, каждый измерительный стакан снабжен герметично соединенной с ним крыпкой, имеющей сквозной канал с дросселем и установленной над поплавком измерителя уровня на расстоянии, равном его рабочему ходу, при этом поплавок выполнен с возможностью герметичного перекрытия нижнего отверстия сквозного канала.

Изобретение относится к исследованию гранулометрического состава веществ методами седиментационного анализа и может быть использовано в химической, металлургической и других отраслях промышленности. Цель изобретения - расширение диапазона измерения гранулометрического состава путем обеспечения стабилизации и минимизации времени переходного процесса колебания, независимо от режима ввода пробы. Режим ввода пробы может быть выбран оптимальным. Сокращение времени переходного процесса достигается тем, что измерительные стаканы гранулометра с высокочувствительными поплавковыми датчиками уровня жидкости закрыты крышками, расположенными над поплавком датчика уровня в гранулометре на расстоянии, равном рабочему ходу поплавка датчика уровня, и имеют сквозные каналы с регулируемыми дроссельными отверстиями. При этом поплавки датчиков уровня при всплывании в крайнее верхнее положение перекрывают нижние отверстия сквозных каналов, герметизируя внутренние полости измерительных стаканов при амплитудах колебаний в них уровня жидкости, превышающих рабочий ход поплавка. Кроме того, для уменьшения периода собственных колебаний жидкости в гранулометре площади поперечных сечений измерительных стаканов и трубок, соединяющих их с осадительным цилиндром, приняты равными. Приводится формула для оценки максимального регистрируемого диаметра частиц пробы в зависимости от соотношений между конструктивными параметрами гранулометра, плотностью частиц пробы, плотностью и вязкостью жидкости, заполняющей гранулометр. 2 ил.

Составитель М.Рогачев Редактор Н.Рогулич Техред л.Олийнык Корректор Т.Палий

Заказ 5078/53

Тираж 789

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, .Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фив. г

Подписное