Устройство для определения влажности Советский патент 1990 года по МПК G01N25/56 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к приборам ля определения влаги дисперсных ка- 2П иЛпярно-пористых материалов и почв, в частности торфа.

Цель изобретения - повьш1ение точости и оперативности и упрощение онструкции. 25

На фиг,1 изображено устройство ля определения -влажности, вид сбоку, родольный, разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг.1; на фиг. 4 - полимерный Q агнитный стержень; на фиг.. 5 - основание с конусообразным выступом.

Устройство для определения влажности содержит изготовленные из немагнитного антикоррозийного материала (например, из алюминия, латуни,капрона) корпус .1 с приливом 2, размещенным эксцентрично его продольной оси. В приливе 2 жестко закреплен чувствительный элемент, выполненный .,. в виде цилиндрического стержня 3 из полимерного магнита, в нижней части корпуса 1 закреплено винтами 4 осно- вание 5 с эксцентричным вырезом 6 для прохода стержня 3 и конусообраз- дз ным выступом, на котором посажена стрелка 7 с заплечиком 8, выполненным из магнитного материала (железа)j соединенная с плоской спиральной пружиной 9 часового типа, которая дру- CQ гим концом соединена с конусообразным выступом основания 5. К боковой стенке внутренней полости корпуса 1 прикреплена дуговая шкала 10, програ- дуированнаЯ в единицах влажности (%), по зависимости величины магнитного поля стержня 3 от влажности исследуемого материала (например, фрезерного торфа)4 В верхней части корпуса 1

расположено стекло 11 с фиксатором 2 для прижима стрелки 7, выполненным в его центре, сверху стекла 11 на корпус 1 навинчена крьшгка 13, а под стеклом 1 расположено уплотнитель- ное кольцо 14. Запщтная оболочка для стержня 3 выполнена в форме гильзы 15 с радиальнь1ми отверстиями со съемной головкой -и с присоединительной колодкой, выполненной из немагнитного материала (гшюминия, латуни), в нижней части которого расположен обогревательный элемент 16, помещенный в полости головки гильзы 15 и . . соединенный с источником 17 тока, расположенным снаружи головки гильзы 15. В верхней части корпуса 1 под углом 10-15 закреплена рукоятка 18 Стержень 3 закреплен в приливе 2 при помощи винта 19 и упругого (резинового) вкладьша 20.

Устройство для определения влажности работает следующим образом.

Сначала снимают гильзу 15, затем взяв за рукоятку 18, устанавливают стержень 3 перпендикулярно (вертикально) к поверхности исследуемого материала, например фрезерного торфа в расстиле при сушке, и погружают конец стержня 3 в материал на глубину 12 - 70 мм. При этом винт 19 вместе с вкладышем 20 препятствуют пере- меш:ению стержня 3 в приливе 2,этому также способствует плотная посадка стержня 3 в приливе 2 корпуса 1. Фиксируют положение конца стрелки 7 относительно делений шкалы 10 (т.е. запоминают или записывают это начальное .положение), принимают его за нулевое деление. Одерживают устройство в таком положении до тех пор, пока стрелка 7 не займет устойчивое поло5J

жение. При этом стержень 3 находится в материале исследования, пропитывается жидкостью, содержащейся в этом материале, до наступления равновесного состояния по влаге. В этот промежуток времени, т.е. в период впитывания влаги, магнитное поле, создаваемое моментами электронов молекул полимерного стержня 3, ослабе- вает в связи с увеличением расстояния между ориентированными моментами электронов, т.е. ввиду увеличения расстояния между молекулами, являющимися носителями электронов, с магнитными моментами из-за впитывания влаги стержнем 3.

В период увлажнения стержня 3, а значит уменьшения силы магнитного поля, создаваемого моментами (магнит ными) электронов молекул, пружина 9 отводит (оттаскивает) заплечик 8 от поверхности стержня 3, расстояние которыми становится больше, и воздействует на стрелку 7. При этом последняя перемещается относительно шкалы 10, а конусообразный выступ основания 5 создает устойчивое с минимальным трением поворачивание втулки стрелки 7. При достижении преде- ла насыщения влагой наступает равновесное состояние по влагосодержанию стержня 3 и испытываемого материала, стрелка 7 прекращает свое перемеще- . ние и останавливается перед другим делением шкалы 10. Новое положение стрелки 7 фиксируют (запоминают или записывают). Б таком положении сила напряжения спиральной пружины 9 и сила магнитного поля стержня 3 урав- новешиваются.

В указанном порядке производят не менее пяти замеров влажности в точках, равномерно распределенных на площади.

Содержание влаги в исследуемом ка.териале определяют по формуле

r м. где w - влажность испытуемого мате-

риала,%;

COg-- наибольшая влажность,показанная стрелкой иа шкале,%; л наименьшая влажность,показанная стрелкой на шкале,%. Осуществив несколько замеров,например до пяти и более, определяют среднюю влажность материала по формуле

786

WCP 5: (,

где п - количество проведенных замеров.

По окончании исследования материала на влажность стержень 3 подсушивают. Дпя этого на. втулку гильзы наворачивают гильзу 15. Присоединительную колодку съемной головки гильзы 15 соединяют с источником 17 тока (например, элемент крона). При этом обогревательный элемент 16 нагрвается, а значит и воздух, окружающий стержень 3 в полости гильзы 15, тоже нагревается, причем температура воздуха в полости гильзы 15 достигает 40-60° выше нуля, благодаря чему влага из стержня 3 испаряется, а сам стержень 3 высушивается. При достижении неравновесного состояния стрелка 7 максимально Отклоняется под воздействием пружины 9, цепь источник 17 тока - обогревательный элемент 16 размыкают. Радиальные отверстия гильзы 15 обеспечивают вентиляцию полости гильзы 15.

По окончании просушки стержня 3 и по окончании каждого замера крьш1ку 13 наворачивают на корпус 1, при этом уплотнительное кольцо 14 сжимается, а прижим 12 входит в контакт .с втулкой стрелки 7, благодаря чему обеспечивают фиксирование последней. Упругое уплотнительное кольцо 14 обеспечивает герметичность полой части корпуса 1. Расположение рукоятки 18 под углом 10-15 к горизонту обеспечивает удобство пользования прибором при погружении стержня 3 в исследуемый материал.

Наличие обогревательного элемента 16 обеспечивает подсушку стержня 3. Это уменьшает содержание влаги в стержне 3, а значит способствует поддержанию требуемой силы магнитного поля полимерного стержня 3.

Стержень 3 может быть образован из связанных между собой отдельных полимерных магнитиков, имеющих широкий интервал размеров (от крупинок до крупных кусков).

Кроме того, поверхность стержня 3 может быть сплошным слоем покрыта влагочувствительным веществом,например смесью ионно-обменной смохм и порошка феррита Ni-Zn, полученного растворением в ацетоне магнитной пленки

обеспечивающим замыкание силовых линий в собственном объеме.

Предлагаемое устройство для определения влажности позволяет определять влажность материала без использования в конструкции электрической Схемы с электронной цифровой или аналоговой системой, а значит -не требу- ет применения источника тока. Это в tBoro очередь исключает зависимость измерений от состояния источника tOKa, благодаря чему повьшается точ- ость измерения, оперативность рабо-- tbi, а конструкция становится проще и снижается себестоимость.

Формула изобретения

Устройство для определения влаж- йости, содержащее полый корпус с размещенным в нем чувствительным элементом, защитную оболочку и измерительный механизм, отличающее - с я тем, что, с,целью повышения точ

-

/J

Ю

нести и оперативности измерения и упрощения конструк1щи,в верхней части корпуса установлено стекло, в центре которого помещен фиксатор для прижима стрелки, выполненной из немагнитного материала с железным заплечиком, в нижней части корпуса выполнен прилив, эксцентрично оси которого от 2 до 5 мм ниже поверхности стрелки помещен чувствительный элемент,выполненный в виде стержня из полимерного магнита, а защитная оболочка выполнена в форме цилиндрической гильзы с внутренней резьбой и навернутой на прилив корпуса, причем измерительный механизм состоит из размещенных в полости корпуса дуговой шкалы,лрог- радуированной в единицах влажности, основания с конусообразным выступом и плоской спиральной пруткины часового типа, а вверху корпуса установлена с наклоном от 10 до 15° к горизонту рукоятка, выполненная из упругого эластичного материала.

5

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к приборам для определения влажности дисперсных капиллярно-пористых материалов и почв. Цель изобретения - повышение точности и оперативности и упрощение устройства. При заглублении в материал, стержень (С) пропитывается влагой исследуемого материала до наступления равновесного состояния. Магнитное поле, создаваемое моментами электронов полимерного С, ослабевает из-за увеличения расстояния между сориентированными моментами электронов, т.е. за счет увеличения расстояния между молекулами при увлажнении С 3. При уменьшении силы магнитного поля пружина 9 отводит заплечик 8 от С 3, стрелка 7 поворачивается и указывает на шкале 10 значение влажности материала. Разница между наибольшим и наименьшим показаниями стрелки 7 на шкале 10 дает фактическую влажность материала. Для подсушки С 3 источник тока 17 соединяют с обогревательным элементом 16. Воздух, находящийся в полости гильзы 15, нагревается до 40-60°С, влага из С 3 испаряется. По окончании работы крышку 13 поворачивают, при этом прижим 12 стопорит стрелку 7. 5 ил.

te. 2

13 JO 12 11 /

Л

/I-/I

as.J

. f

иг.5