Способ определения степени уплотнения сыпучих материалов в замкнутом сосуде Советский патент 1992 года по МПК G01N9/36 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано в порошковой металлургии, в технологии строительных материалов.

Известен способ определения степени уплотнения сыпучего материала, реализованный в способе проверки полноты засыпки плавкого предохранителя наполнителем, при котором засыпанный плавкий предохранитель устанавливают и фиксируют на упругой консоли, которой сообщают свободные колебания с заданной начальной амплитудой, а о полноте засыпки наполнителя судят по величине амплитуды указанных свободных колебаний упругой консоли по окончании заданного времени.

Недостатком такого способа является недостаточно высокая точность измерений, так как при хорошо заполненных плавких, предохранителях затухание свободных колебаний мало и по нему трудно судить о плотности наполнителя.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения степени уплотнения сыпучего материала в замкнутом сосуде, заключающийся в возбуждении колебаний системы, содержащий установленный на вибростол.е сосуд с помещенным в него сыпучим материалом, при котором системе сообщают гармонические колебания с ускорениями, обеспечивающими превышение сил инерции сыпучего материала внутреннего трения, и частотой, не превышающей 0,1 собственной частоты колебательной системы, измеряют амплитуду ускорений гармоники с частотой 0,95-1,05 собственной частоты колебательной системы, по которой определяют степень уплотнения сыпучего материала.

Недостатками такого способа являются сложность и недостаточно высокая точность измерений.

Целью изобретения является повышение производительности и точности определений.

На фиг.1 изображено устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг.2 - графики распространения волнового проfe

iXj

4 КЭ О ixj Јь

цесса продольных колебаний в столбе сыпучего материала для различных сечений столба.

Устройство, реализующее способ, состоит из электромагнитного возбудителя 1, сосуда 2 с сыпучим материалом 3, установленного неподвижно над возбудителем 1 колебаний. На торцах сосуда 2 неподвижно закреплены датчики 4 и 5, электрически связанные с вибропреобразующими блоками 6 и 7, фильтром 8 и осциллографом 9.

Способ осуществляют следующим образом.

Электромагнитный возбудитель 1 формирует ударный импульс на одном торце сосуда 2, который регистрируется с помощью датчика 4 и вибропреобразующего блока 6.

Ударный импульс распространяется по стенкам сосуда, и через блок 7 регистриру- ют сумму этих вибросигналов, которые затем фильтруются на фильтре 8 с целью выделения сигнала, прошедшего собственно через столб сыпучего материала. Время прохождения волны продольных колебаний через столб сыпучего материала определяется по временному сдвигу Тс между импульсами, зафиксированными на обоих торцах сосуда и поступающими на сихрони- зированные входы двухлучевого осцилло- графа 9.

Затем, зная высоту Н столба сыпучего материала в сосуде, определяют скорость V распространения волнового процесса по

.. Н

формуле V .

I с

В то же время скорость V распространения волнового процесса малых продольных колебаний в упруговязкой среде плотно упакованнного сыпучего материала выра- жается зависимостью

д р

v-apгде Р - нормальное давление (напряжение) в данной точке среды;

р - мгновенное значение плотности среды в данной точке.

Характеристикой степени уплотнения сыпучей среды является относительная объемная концентрацияv ,равная

v

Ј.

Р°

где р - текущее значение плотности сыпучего материала как масса материала в единице объема;

РО - значение плотности материала частиц сыпучей среды.

5 10

15

20 5 0

5

0

5

0

5

Зависимость между давлением Р и обь- емной концентрацией v можно представить в виде

г-а V-VQ

где - теоретически возможная максимальная объемная концентрация сыпучего материала;

V0 - насыпная (минимальная) объемная концентрация;

BO - коэффициент, эквивалентный приведенному модулю упругости упакованного материала.

Таким образом, степень уплотнения сыпучей среды определяют по формуле

) С увеличением степени уплотнения материала v чувствительность предложенного способа определения степени уплотнения сыпучего материала возрастает, так как малейшему изменению степени уплотнения (в области больших v ) будет соответствовать значительное изменение скорости распространения волнового процесса.

Кроме того, в предлагаемом способе исключена необходимость поиска резонирующей кратной супергармоники и измерения уровня ее ускорения, что требует как высокоточных средств возбуждения вынужденных колебаний с регулировкой в широких пределах по амплитуде и частоте, так и высокоточных измерительных средств Аппаратурная реализация и совокупность операций предлагаемого способа свидетельствуют об повышении производительности определения степени уплотнения сыпучего материала в замкнутом сосуде

Формула изобретения

Способ определения степени уплотнения сыпучих материалов в замкнутом сосуде, заключающийся в возбуждении колебаний системы, содержащей закрытый сосуд с помещенным в него сыпучим материалом, и регистрации параметров колебательного процесса,отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и точности определения в плотно упако- ванной сыпучей среде, в системе возбуждают волновой процесс продольных колебаний в столбе сыпучего материала путем воздействия на один из торцов сосуда ударным импульсом, регистрируют колебания на обоих торцах сосуда, производят фильтрацию зарегистрированных вибросигналов в полосе частот, соответствующей собственным частотам колебаний сосуда, измеряют временной сдвиг Тс между вибросигналами, определяют скорость V распространения волнового процесса по столбу материала высотой Н по формуле , a степень уплотнения сыпучего материала рассчитывают по формуле

).

РО

где РО - плотность материала частиц сыпучей среды;

v,- теоретически возможная максимальная объемная концентрация сыпучего материала данного гранулометрического состава;

v0 - насыпная (максимальная) объемная концентрация сыпучего материала;

а0 - коэффициент, эквивалентный приведенному модулю упругости плотно упакованного сыпучего материала.

Использование: порошковая металлургия, технология строительных материалов. Сущность изобретения: в сосуде с плотно упакованной сыпучей средой возбуждают волновой процесс продольных колебаний путем воздействия на торец сосуда ударным импульсом, регистрируют колебания на обоих торцах сосуда, определяют скорость V распространения волнового процесса по столбу материала и степень уплотнения сыпучего материала v . 1 ил.

Фиг. 1

Редактор Н.Лазаренко

Составитель С.Клешня Техред М.Моргентал

/Л

Сиг. 2.

Корректор Э.Лончакова