Устройство подачи проб для спектрального анализа Советский патент 1989 года по МПК G01N1/28 G01J3/10 

Изобретение относится к физическим методам исследования вещества, к эмиссионному спектральному анализу и может быть использовано в установках для определения состава геологических проб.

Целью изобретения является повышение равномерности поступления пробы и исключения комкообразованияНа фиг. 1 изображена установка для спектрального анализа; на фиг. 2 - электрическая схема питания электродов .

В установку входят устройство для подачи проб для спектрального анализа, которое состоит из питателя и дезинтегратора, камеры сжигания и от- стойН1йса.Питатель состоит из корпуса

3150

1, в котором размещена воронка 2. С одной стороны воронка 2 посредством стержня 3 связана с вибратором 4, а другой стороны в ее корпусе размеще- на струна 5 с возможностью осевого перемещения. Струна 5 жестко связана с винтом 6, размещенном в резьбовом отверстии корпуса. Под воронкой 2 вьтолнен горизонтальньш цилиндри- ческий канал 7, в котором размещен шнек 8, жестко закрепленный на валу 9 приводного электродвигателя 10, с плавно регулируемой скоростью вращения . -У свободного конца шнека 8 ка- нал 7 пересекается с вертикальным отверстием, верхняя часть (воздуховод I1) которого посредством трубки 12 связана с микрокомпрессором (не показан). Нижняя часть этого отверстия (выходное отверстие 13 пи- тателя) размещена в дезинтеграторе.

Дезинтегратор состоит из корпуса 14, внутри которого выполнено цилиндрическое отверстие 15, в нижней част имеющее плавное сужение 16. Корпус 14 дезинтегратора выполнен из термостойкого изоляционного материала - из асбоцемента. В корпусе 14 размещены стеклянные изоляторы 17 с метал- лическими электродами 18, рабочие концы которых располагаются в недиаметрально противоположных точках цилиндрического отверстия 15.

Дезинтегратор снабжен трубкой 19, соединяюш,ей ее цилиндрическое отверстие с вакуумным насосом (не показан) , В нижней части на дезинтеграторе жестко закреплена фарфоровая подающая трубка 20, соосная с от верстием 15 дезинтегратора, внутренний диаметр которой не меньше диаметра С ужения 1 6 . Нижний конец подающей трубки 20 размещен внутри камеры сжигания, состоящей из корпуса 21 ,. днища 22 и крышки 23. На корпусе 21 закреплены две вертикальнь е напраляющие 24, в которых размещена плита 25 с жестко закрепленными на ней электродержателями 26 с угольными электродами 27 внутри. Кпнцы электродов 27 симметрично размещены относительн вертикальной оси, соединяющей оси подающей трубки 20 и отсасывающей трубки 28, заключенной внутри полого к ожуха 29,, жестко закрепленного в 22 и снабженного дв умя патрубками - нагнетательно го 30 и сливного 3J, соединенных с соответствующими

JQ 15 20

25 30

35 0 5 0

5

магистралями охлаждающей жидкости (воды).

На корпусе 21 камеры закреплен тубус 32 оптической системы, ось которого перпендикулярна плоскости плиты 25 и пересекается с вертикальной осью трубок 20 и 28.

.С противоположной от электродов 27 стороны плиты 25 размещен механизм подачи угольных электродов, состоящий из направляющей рамки 33 и фиксаторов электродов 34, снабженных пружиной 35.Рамка 33 шарнирно связана с кривошипно-шатунным механизмом 36, жестко закрепленным на валу электродвигателя 37.

На днище 22 камеры сжигания закреплен шарнир 38 двуплечего рычага, одно плечо 39 которого взаимодействует с рамкой 25, а другое 40 - с эксцентриком 41 ,- жестко закрепленными на валу 42 электродвигателя 43 сканирования. Корпус электродвигателя снабжен зубчатой рейкой 44 и закреплен на камере сжигания с возможностью перемещения вдоль плеча 40. рычага. На днище 22 размещен регулировочный механизм,состоящий из оси 45, на одном Конце которой имеется штурвал 46, а на другой - шестерня 47, находящаяся в зацеплении с рейкой 44.

Отстойник 48 размещен под камерой сжигания и связан с ней посредством отсасывающей трубки 28. Отстойник 48 снабжен выходной трубкой 49, связывающей его с вентилятором (не показан) . В трубу 49 встроена заслонка 50 с приводом 51 поворота.

Установка снабжена зеркалом 52, закрепленным на корпусе питателя 1 над бункером 2 под углом около 45° к его оси.

Дуговой генератор состоит из двух трансформаторов 52 (Тр.) и 53 (Тр), первый из которых включен первичной обмоткой в питающую сеть, а вторичная обмотка второго соединена с угольными электродами 26. Дуговой генератор снабжен активатором 54, представляющим собой колебательньй контур, состоящий из вторичной обмотки Тр,, первичной обмотки Тр, конденсатора С. В колебательный контур включена первичная обмотка трансформатора 55, концы вторичной обмотки которого соединены с металли- .ческими электродами 18 дезинтегратора. Обмотки трансформатора имеют

форму п илиидров, размешенных один в другом, при этом первичная обмотка расположена внутри вторичной и жестко закреплена на корпусе, а вторичная размещена с возможностью осевого перемещения.

Устройство работает следующим образом.

Все операции при работе установки заявляемой конструкиии выполняются автоматически кроме загрузки воронки 2 пробой. Подача команд на все исполнительные органы установки осуществляются шестикулачкоБЫМ программ- ным устройством по циклограмме.

Перед началом работы установки выполняют следующие операции:

регулировочным винтом 6 устанав- ливают жесткость пружины воронки 2 путем продольного перемещения струны 5, соответствуюЕгую сыпучести порошка исследуемой пробы (определяется экспериментально) . Затем штурвалом 46 с помощью реечного зацепления шестерня 47 и рейка 44 перемещают электродвигатель 43 сканирования вдоль плеча 40 двуплечего рьгшга. устанавливают оптимальную амплитуду сканирова ния (принцип выбора амплитуды описан ниже);

включают систему охлаждения отса- сываюшей трубы 28, пропуская по системе нагнетательный патрубок 30 кожух 29 - сливной патрубок 31 воду

устанавливают зазор между конусам угольных электродов 27 с помощью направляющей рамки 33;

устанавливают длительность цикла работы установки путем задания .времени одного оборота оси программного устройства, которые плавно изменяются в интервале 15-40 с (это время зависит от элементного состава про- бы и определяется экспериментально)j

относительным перемещением обмоток трансформатора устанавливают маг нитнную индукцию, обеспечивающую устойчивое искрение дезинтегратора, что контролируют по сечению стеклянных изоляторов 1 - 17 (низкая индукция вызывает неустойчивую работу, чрезмерно высокая - перегрев элементов дезинтегратора и преждевременный выход его из строя)

загружают пробу в воронку 2.

Пусковой кнопкой включают программное устройство.

При этс)м:

включается нентилятор отсос-о -ч устанавливается заслонка на производительность, соотти1тствуюп1,ую заданной форме тламени дуги (опррделя- ется экспериментально

подается питание на угольны- электроды 27 и зажигается.дуга;

подается питание на электроды. i8 дезинтегратора и между Н1ши возникают высокочастотные электрические разряды

подается питание на электродвигатель 43 сканирования, который вращает эксцентрик и двуплечий рычаг начинает качаться вокруг пгарнира 38, плечом 39 обеспечивая вертикальные возвратно-поступательные перемещения плиты 25;

включается микрокомпре.ссор и по трубке 12, воздуховоду II и выходное отверстие 13 питателя в дезинтегратор поступает слабый поток воздуха;

включается электродвигатель 0 и шнек 8 через вал 9 начинает вращаться, причем скорость вращения электродвигателя 10 находится в прямой зависимости от скорости вращения электродвигателя программного устройства ,

включается вибратор 4 воронки 2, открывается шторка входной щели спектрографа .

Порошковая проба из воронки 2 просыпается в канал 7 и транспортируется по нему до выходного отверстия 13 питателя. При этом неравномерная просыпка пробы в канал 7 нивелируется (выравнивается). Далее, порошок подхватывается струей воздуха и просыпается через выходное отверстие 13, цилиндрическое отверстие 15 дезинтегратора, сужение 16, подающую трубку 20 и попадает в пламя дуги. На этом пути порошок под воздействием потока воздуха от микропроцессора равномерно рассеивается по всему сечению канала, а, проходя промежуток между электродами 18 дезинтегратора, подвергается воздействию искровых разрядов. Благодаря этому комочки порошковой пробы разрушаются, а смещение электродов 18 относительно диаметра отверстия 15 сообщает частицам порошка вихревое движение, значительно снижая возможность прилипания к стенкам дезинтегратора. Этому же служит и то, что в зоне действия

электродов 18 стенками являются гладкая поверхность стеклянных изоляторов 17. Пламя дуги имеет высокую температуру, поэтому все .:детали уста- новки, находящиеся вблизи него сильно нагреваются, поэтому они выполнены из тугоплавких материалов: корпус 14 дезинтегратора из с с;бо1темен- та, а подающая трубка 20 - из форфо- ра. Необходимым требованием к материалу корпуса 14 дезинтегратора является также его низкая электропроводность, иначе искровые разряды могут пробивать на корпус установки, что опасно для обслуживающего персонала. Этому требованию также удовлетворяет асбоцемент. А лростота механической обработки и конструктивная прочность асбоцемента делает его незаменимым в изготовлении дезинтегратора.

Порошковая проба сгорает в пламени дуги, а огарки потоком воздуха, поступающего в -отсасывающую трубку 28, поступают в отстойки 48, откуда наиболее легкие фракции удаляются через выходную трубу 49 наружу. При работе установки отсасывающая трубка сильно нагревается, поэтому для пре- дотвращения коробления стенок корпуса 21 камеры сжигания и искажений в настройке оптической системы 32 труба 28 заключена в польш кожух 29, по которому непрерывно циркулирует охлаждающая вода.

После сигнала с программного устройства открывается шторка и происходит фотографирование пламени дуги через оптическую систему, в процессе которого пламя дуги непрерывно сканирует, возвратно-поступательно перемещая зону фотографирования в заданном интервале.

Формула изобретения

1. Устройство подачи проб для спектрального анализа, содержащее питатель, выполненный в виде воронки размещенной в его корпусе, снабженной вибратором, и подающую трубку, отличающееся тем,что, с целью повьшения равномерности поступления пробы и исключения комко- образования, в него введены микрокомпрессор, дезинтегратор, размещенный Между питателем и подающей трубкой и выполненный в виде корпуса из

5 0 с

0

5

0

термостойкого электроизоляционного материала с цилиндрическим.каналом, сопряженным с подающей трубкой, причем внутри корпуса дезинтегратора размещены два металлических электрода, рабочие концы которых расположены в канале на одном уровне и в недиаметрально противоположных его точках, а противоположные концы соединены с высоковольтным источником напряжения высокой частоты, питатель и дезинтегратор соединены дополнительным цилиндрическим каналом с размещенным в нем шнеком, снабженным электроприводом, выход дополнительного канала соединен посредством трубки, соосной с цилиндрическим каналом дезинтегратора, с микрокомд- рессором.

2.Устройство по п. 1, о т л и- чающееся тем, что, с целью повышения надежности, корпус дезинтегратора выполнен из асбоцеме.нта,

3.Устройство по пп. 1 и 2, о т- личающееся тем, что электроды дезинтегратора размещены

в стеклянных изоляторах, жестко закрепленных в корпусе.

4.Устройство по пп.1-3, о т л и- чающееся тем, что воронка питателя снабжена пружиной, выполненной в виде стальной струны, один конец которой жестко и с возможностью осевого перемещения закреплен в корпусе питателя, а другой конец - в отверстии, выполненном в боковой стенке воронки со стороны, противоположной вибратору, при этом ось отверстия перпендикулярна направлению действия возмущающей силы вибратора.

5. Устройство по пп. 1-4, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, в качестве высоковольного источника напряжения высокой частоты для питания электродов дезинтегратора использован дуговой генератор с повышающим трансформатором, первичная обмотка которого включена в колебательный контур а1ктивизатора генератора .

,6. Устройство по пп.1-5, отличающееся тем, что в качестве электропривода шнека использован электродвигатель с-плавно регулируемой скоростью вращения .

7. Устройство по п. 5, о т л и- чающееся тем, что обмотки повышающего трансформатора питания

От инкрокомпоессо- ра.

К вакуумном / насосу

2 Г itJ

-

150962110

дезинтегратора размещены на его сердечнике с возможностью осевого . перемещения одна относительно другой

32

фие.1

К ffesuHmepy

Изобретение относится к физическим методам исследования вещества, в частности к эмиссионному спектральному анализу, и может быть использовано в установках для определения состава геологических проб. Целью изобретения является повышение равномерности поступления пробы и исключение комкообразования. В устройство введен дезинтегратор, размещенный между питателем и подающей трубкой. Дезинтегратор выполнен в виде корпуса из термостойкого электроизоляционного материала, например асбоцемента, в котором выполнен канал. Рабочие концы двух электродов, которые могут быть заключены в стеклянные изоляторы, размещены на одном уровне в канале и в недиаметрально противоположных точках. Питание электродов осуществляется высоковольтным источником напряжения. В качестве источника напряжения использован дуговой генератор с повышающим трансформатором, обмотки которого могут быть размещены на сердечнике с возможностью осевого перемещения. Питатель и дезинтегратор соединены шнеком с электроприводом, например, с плавно регулируемой скоростью вращения. Воронка питателя снабжена пружиной в виде стальной струны, закрепленной жестко и с возможностью осевого перемещения одним концом в корпусе питателя, а другим - в боковой стенке воронки. 6 з.п.ф-лы, 2 ил.

фие.2