Устройство для контроля свойств сыпучих материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N9/02 

Изобретение относится к контролю технологических свойств порошковых материалов и может быть применено в ходе непрерывного технологического процесса для автоматического контроля сыпучести, насыпной плотности и угла естественного откоса порошковых материалов, например в порошковой металлургии, в ферритовом и керамическом производствах.

Известно устройство для контроля свойств сыпучих материалов, объединяющее приспособления для определения сыпучести, насыпной плотности и угла естественного откоса, содержащее воронку с калиброванным выходным отверстием, мерную емкость, весы, секундомер, опорный диск и транспортир.

Однако это устройство не позволяет осуществить одновременный автоматический контроль сыпучести, насыпной плотности и угла естественного откоса порошковых материалов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для контроля сыпучести и насыпной плотности порошковых материалов, содержащее воронку с калиброванным выходным отверстием, мерную емкость с затвором, снабженным приводом, датчик уровня заполнения мерной емкости, соединенный с приводом затвора, выключатель, регистратор заданного веса, генератор счетных импульсов, ключевую схему, два счетчика импульсов, блок деления и индикаторы.

Однако известное устройство не позволяет одновременно с определением сыпучести и насыпной плотности проводить

Јь

ю

х|

VJ

W

измерение угла естественного откоса порошковых материалов,

Целью изобретения является повышение оперативности контроля за счет одновременного определения угла естественного откоса порошковых материалов.

Цель достигается тем, что устройство для контроля свойств сыпучих материалов, содержащее воронку с калиброванным выходным отверстием, мерную емкость с затвором, снабженным приводом, датчик уровня заполнения мерной емкости, соединенный с приводом затвора, выключатель, регистратор заданного веса, генератор счетных импульсов, первую ключевую схему, первый и второй счетчики импульсов, первый блок деления и индикаторы, снабжено датчиком заполнения дна мерной емкости, второй ключевой схемой, третьим счетчиком импульсов и вторым блоком деления, входы которого подключены к выходам второго и третьего счетчиков импульсов, при этом вход третьего счетчика импульсов через вторую ключевую схему подключен к выходу генератора счетных импульсов, а управляющий вход ключевой схемы соединен с датчиком заполнения дна мерной емкости, причем мерная емкость имеет форму усеченного конуса.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства,

Устройство содержит воронку 1 с калиброванным выходным отверстием, мерную емкость 2 с установленным на ней датчиком 3 уровня заполнения, соединенным с приводом 4 затвора 5, закрывающего выход мерной емкости 2. Генератор б счетных импульсов через выключатель 7, управляемый приводом 4, подключен к входу счетчика 8 импульсов и входам ключевых схем 9 и 16, управляющие входы которых соединены соответственно с регистратором 10 заданного веса и датчиком 15 заполнения дна мерной емкости, а выходы подключены соответст- венно к выходам счетчиков 11 и 17 импульсов. Выход счетчика 11 импульсов соединен с индикатором 12 и одним из входов блока 13 деления, другой вход которого соединен с выходом счетчика 8 импульсов, а выход подключен к индикатору 14. Выход счетчика 17 импульсов соединен с одним из входом блока 18 деления, другой вход которого соединен с выходом счетчика 8 импульсов, а выход подключен к индикатору 19.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый порошок из технологической цепи поступает в воронку 1 с калиброванным выходным отверстием и истекает в мерную емкость 2, при этом затвор 5 закрыт, выключатель 7 замкнут, а ключевые схемы 9 и 16 открыты. Счетные импульсы, вырабатываемые генератором 6, поступают на счетчики 8, 11 и 17 импульсов. Регистратор 10 заданного веса закрывает ключевую схему 9 при истечении в мерную емкость 2 заданной массы порошка mi. При этом число импульсов, зарегистрированных счетчиком 11, пропорционально времени

истечения tH пробы порошка массой mi из воронки 1 с калиброванный выходным отверстием и, следовательно, на индикатор 12 поступает сигнал, пропорциональный сыпучести порошка. Датчик 15 заполнения дна

мерной емкости закрывает ключевую схему 16 в момент насыпания на дне 5 мерной емкости 2 горки порошка в виде конуса с площадью основания, равной площади дна мерной емкости. При этом число импульсов,

зарегистрированных счетчиком 17, пропорционально времени насыпания tr горки порошка с площадью основания, равной площади дна мерной емкости. В момент достижения заданного уровня заполнения порошком мерной емкости 2 сигнал с датчика 3 уровня заполнения включает привод 4, заслонка 5 открывается и порошок возвращается в технологическую цепь. Одновременно привод 4 размыкает ключ 7 и счетные

импульсы не поступают на счетчик 8. Число импульсов, зарегистрированных счетчиком 8, пропорционально времени заполнения т.3 порошком мерной емкости 2, На входы блока 13деления поступают сигналы,

пропорциональные времени заполнения ts и времени истечения in, отношение которых при постоянной массе mi пробы порошка и известном объеме V мерной емкости 2 пропорционально насыпной плотности порошка. При известной сыпучести, характеризующей скорость истечения пробы порошка массой mi, и времени заполнения ta, массу порошка, заполнившего мерную емкость 2, можно найти из соотношения

ПГ)1 . ta.

1И

(1)

Отсюда, зная объем V мерной емкости 2, насыпную плотность порошка рассчитывают по формуле

«-.и

Так как масса пробы гти и объем V мерной емкости 2 величины постоянные, то с выхода блока 13 деления на регистрирую- щий прибор 14 подается сигнал, пропорциональный насыпной плотности порошка.

На входы блока 18 деления поступают сигналы, пропорциональные времени насыпания tr горки порошка и времени заполнения ta, отношение которых при известных значениях объема V мерной емкости 2 и радиуса R дна мерной емкости пропорционально тангенсу угла естественного откоса контролируемого порошка, Массу горки порошка с площадью основания, равной площади дна мерной емкости, можно найти,, подставляя в выражение (1) время насыпа- ния tr горки порошка:

mi

tn

- tr.

(3)

При известных значениях насыпной плотности d и массе горки mr можно найти объем горки Vr порошка из соотношения

УГ-З.

(1)

Подставляя в соотношение (4) выражения (2) и (3), получают

mrtr/mrta ..

/ 1 - V

tn

V tn

Л

t3

(5)

В то же время, объем горки Vr порошка можно найти из формулы

Vr 3 R2-rir,

(б)

где R - радиус основания горки порошка, равный радиусу дна мерной емкости;

hr - высота горки.

Из выражений (5) и (6) находят соотношение для определения hr

. 3V.tr

hr ...(7)

rtR2 гз

Угол естественного откоса определяют из выражения

tgp -|f.(8)

Подставляя в выражение (8) значение hr из (7), получают соотношение для определения тангенса угла естественного откоса

(9)

Так как объем мерной емкости 2 и радиус R дна мерной емкости величины постоянные, то с выхода блока 18 деления на регистрирующий прибор 19 подается сигнал, пропорциональный тангенсу угла естественного откоса порошка

Для повторения цикла измерений заслонка 5 закрывается, при этом ключ 7 замыкается, а счетчики 8, 11 и 17 импульсов устанавливаются в нулевое положение,

С целью осуществления одновременного с насыпной плотностью определения угла естественного откоса необходимо совмещать условия проведения контрольных операций этих параметров. Для повышения достоверности контроля угла естественного откоса необходимо получить

горку порошка достаточно большого объема Vr, поэтому следует увеличить радиус R дна мерной емкости. Для снижения погрешности заполнения порошком заданного объема V epllOй емкости следует уменьшать размер горловины мерной емкости. Для выполнения этих требований предлагается изготавливать мерную емкость в форме усеченного конуса, причем угол при основании усеченного конуса должен превышать максимальный угол естественного откоса контролируемых сыпучих материалов Это условие при заданном объеме V мерной емкости ограничивает максимальное значение радиуса RMSKC дна мерной емкости, которое можно определить из выражения

5

0

5

0

5

0

5

Rf,

V 3V

0

,Ttg

Ь I мин

где Гмин - минимальный радиус горловины мерной емкости, который ограничен техническими условиями размещения датчика уровня заполнения и может быть определен

из выражения

о Гмии (dcl-dq),

где dc ширина струи истекающего из воронки порошка;

- размер датчика уровня заполнения.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить оперативность контроля сыпучести, насыпной плотности и угла естественного откоса, поскольку полное время контроля всех трех параметров определяется временем заполнения порошком мерной емкости.

Пример. Проводят определение сыпучести, насыпной плотности и угла естественного откоса порошка самарий - кобальтового магнита. Контроль осуществляют при г, .диаметре отверстия воронки 2,5 мм, мм Время насыпаиич горки порошка с Время истечения пробы порошка массой mi-50 г, характеризующее сыпучесть порошка, ти 30 с. Время заполнения порошком мерной емкости т. с. Отсюда насыпная плотность порошка равна

5г/см3,

V Ти

а тангенс угла естественного откоса равен

3V Л „о

iy т- и.о.

л:Р31;з

Полное время контроля всех трех параметров 75 с. При раздельном определении угла естественного откоса общее время контроле 95 с, т, е. применение предлагаемого устройства позволяет сократить время контроля на 20%.

Формула изобретения 1. Устройство для контроля свойств сыпучих материалов, содержащее воронку с калиброванным выходным отверстием, мерную емкость с затвором, снабженным приводом, датчик уровня заполнения мерной емкости, соединенный с приводом затвора, выключатель, регистратор заданного веса, генератор счетных импульсов, первую ключевую схему, первый и второй счетчики импульсов, первый блок деления и индикаторы, отличающееся тем, что, с целью повышения оперативности контроля за счет одновременного определения угла естественного откоса порошковых материалов,

0

оно снабжено датчиком заполнения дна мерной емкости, второй ключевой схемой, третьим счетчиком импульсов и вторым блоком деления, входы которого подключены к выходам второго и третьего счетчиков импульсов, при этом вход третьего счетчика импульсов через вторую ключевую схему подключен к выходу генератора счетных импульсов, а управляющий вход ключевой схемы соединен с датчиком заполнения дна мерной емкости,

2. Устройство поп, 1,отличающееся тем, что мерная емкость имеет форму 15 усеченного конуса,

Использование: порошковая металлургия, ферритовое и керамическое производства. Сущность изобретения: устройство содержит воронку с калиброванным выходным отверстием, мерную емкость с затвором, датчик уровня заполнения мерной емкости, выключатель, регистратор заданной массы, генератор счетных импульсов, две ключевые схемы, три счетчика импульсов, индикаторы, датчик заполнения дна мерной емкости, первый и второй блоки деления. Входы второго блока деления подключены к выходам второго и третьего счетчиков импульсов. Вход третьего счетчика импульсов через вторую ключевую схему подключен к выходу., генератора счетных импульсов. Управляющий вход второй ключевой схемы соединен с датчиком заполнения дна мерной емкости. Мерная емкость имеет форму усеченного конуса. 1 з. п. ф-лы, 1 ил. fc fe