Система для анализа дисперсного состава порошков Советский патент 1992 года по МПК G01N15/02 

Устройство относится к контрольно-измерительной технике, в частности к приборам, предназначенным для определения дисперсного состава порошкообразных материалов. Устройство может быть применено в медицине, метеорологии , сельском хозяйстве, микробиологической промышленности.

Известно устройство, содержащее измерительную кювету с узлом формирования и ускорения аэрозольного потока и лазер- 1 ный доплеровский измеритель скорости, на выход которого последовательно подсоединены блок обработки сигналов и мини- ЭВМ. Устройство работает следующим образом, Прток аэрозольных частиц , окру- женн ый кольцевой воздушной рубашкой ,- ускоряется в сужающемся сопле. Скорости индивидуальных частиц, зависящие от их

аэродинамических диаметров, измеряются на выходе из сопла лазерным доплеров- ским измерителем скорости. Сигнал с выхода фотоумножителялазерного доплеровского измерителя обрабатывается электронным блоком обработки сигналов, а информация накапливается в мини-ЭВМ.

Недостатком данного устройства является зависимость результатов измерений дисперсного состава от концентрации аэрозольных частиц, поступающих в анализатор, определяемая совпадением частиц в счетном объеме анализатора. Кроме того в системе измерения имеются погрешности, вызываемые аспирационными потерями частиц при заборе проб в анализатор.

Известно устройство APS-33 , содержащее измерительную кювету с узлом формиNl

3

00

N3 Ю

рования и ускорения аэрозольного потока и лазерный измеритель скорости, на выход которого последовательно подсоединены блок обработки сигналов и мини-ЭВМ. Устройство работает аналогично устройству, описанному выше. Отличие заключается в том, что скорости индивидуальных часгиц измеряются не допплеровским измерителем скорости, а по времени пролета частиц между двумя плоскими лазерными лупами, находящимися на определенном расстоянии друг от друга.

Недостатком данного устройства является зависимость результатов измерений дисперсного состава от концентрации частиц и результате совпадения частиц в счетном объеме анализатора, а также ошибки, вы мной аспирационными потерями части.; пои заборе проб аэрозоля в анализатор

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство АРЗ-3Л,содержащее анализатор размеров частиц APS -33B, к входу которого через специальный изокинетический заборник подсоединено диспергирующее устройство. Устройство работает следующим обра- зом.Пробз анализируемого порошкообразного материала помещается в диспергатор, в котором осуществляется аэрозолирование материала. Забор аэрозоля в анализатор происходит с помощью изокинешческого заборпика, что исключает аспирационные потери частиц. Определение размеров частиц осуществляется так же как и анализатором APS-33 , описанным выше. Недостатком данного устройства является зависимость резу: татов измерений дисперсного состава от концентрации частиц о результате совпадения частиц в счетном объеме анализатора, что снижает точность определения дисперсного состава аэрозолей,

Целью изобретения является повышение точности определения дисперсного состава порошков за счет автоматического ограничения концентрации поступающих в анализатор частиц.

Цель достигается предложенным техническим решением. Система для анализа дисперсного состава порошков включает анализатор размеров частиц, к узлу формирования и ускорения аэрозольного потокакоторого подсоединены изокинетический заборник и диспергатор с компрессором для подачи воздуха. К блоку обработки сигналов анализатора размеров частиц подключена мини-ЭВМ. Кроме того, между диспергатором и компрессором размещен регулятор расхода

воздуха с узлом управления его клапаном. Узел управления клапаном соединен через блок сравнения и интегратор с управляющим выходом обработки сигналов.

Сопоставительнеый анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что между диспергатором и компрессором размещен регулятор расхода воздуха с узлом управления его клапаном. Узел управления клапаном регулятора расхода воздуха соединен через блок сравнения и интегратор с управляющим выходом блока обработки сигналов.

Сравнение заявляемой системы с другими аналогичными устройствами показывает, что отличительные ог прототипа признаки проявляют новые свойства, а именно позволяют автоматически ограничивать концентрацию частиц распыляемого

порошка, поступающих в анализатор. Указанные новые свойства позволяют повысить точность определения дисперсного состава порошков за счет ограничения ошибок, вызванных совпадением частиц в счетном объеме анализатора. Таким образом, техническое решение соответствует критерию существенные отличия.

Нафиг.1 представлена блок-схема системы для анализа дисперсного состава

порошков; на фиг.2 - схема анализаторов размеров частиц; на фиг.З - схема диспер- гатора.

Система для анализа дисперсного состава порошков (фиг.1) содержит последовательно установленные анализатор 1 размеров частиц, изокинетический заборник 2, диспергатор 3, регулятор расхода воздуха 4, компрессор 5, узел управления клапаном 6.

Анализатор 1 включает (фиг.2} имери- тельную кювету 7 с узлом нормирования и ускорения аэрозольного потока.лазерный допплеровский измеритель скорости частиц 8 с фотоприемником 9, на выход которого последовательно подсоединены блок обработки сигналов 10, интегратор 13 и блок сравнения 14, Блок обработки сигналов 10 состоит из преобразователя сигналов 11, схемы измерения концентрации 12,

схемы измерения размеров частиц 16. Кроме того, анализатор снабжен мини-ЭВМ 15, подсоединенной к схеме измерения концентрации 12 и схеме измерния размеров частиц 16. Блок сравнения 14 управляющим

выходом 17 связан с узлом управления клапаном 6. Диспергатор 3 (фиг.З) состоит из контейнера 18, к которому подсоединен патрубок подачи воздуха 19 в контейнер 18 и патрубок вывода аэрозоля 20, В качестве регулятора расхода воздуха 4 может

быть использовано стандартное пневмо- сопротивление регулируемое, типа П2Д.2. Изокинетический заборник 2 аналогичен заборнику , используемому в прототипе. Узел управления клапаном представляет собой узел , преобразующий вращательное движение электропривода в поступательное и обеспечивающее плавное открывание клапана регулятора расхода воздуха 4 со скоростью 0,2 мм/с.

Система для анализа дисперсного состава порошков работает следующим образом.

Проба анализируемого порошкообразного материала помещается в контейнер 18 диспергатора 3. Перед началом анализа регулятор расхода воздуха 4 полностью закрыт и частицы пооошка в анализатор 1 не поступают, При включении узла управления клапаном 6 последний начинает плавно открывать клапан регулятора расхода воздуха 4 и воздух через патрубок 19 поступает в контейнер 18, захватывает частицы порошка и в виде аэрозоля направляется через изокинетический заборник 2 в анализатор 1. После ускорения в узле формирования и ускорения аэрозольного потока скорости индивидуальных частиц, зависящие от их аэродинамических диаметров, измеряются лазерным доплеровским измерителем скорости 8, и сигнал с выхода фотоприемника 9 поступает на преобразователь 11 блока обработки сигналов 10, а затем в схему измерения размеров частиц 16 и схему измерения концентрации 12, с выходов которых информация в виде цифрового кода передается в мини-ЭВМ 15. Кроме того, в схеме измерения концентрации 12 на каждую зарегистрированную частицу вырабатывается импульс фиксированной амплитуды и длительности, который поступает на вход интегратора 13. Интегратор 13 вырабатывает аналоговый сигнал , пропорциональный количеству частиц, поступивших на его вход в единицу времени. Аналоговый сигнал с выхода интегратора 13 поступает на блок сравнения 14. В случае, если поступающий сигнал превышает заранее установленный в блоке сравнения 14 опорный сигнал, соответствующий предельно допустимой концентрации частиц, блок сравнения 14 вырабатывает управляющий сигнал, который передается в узел управления клапаном 6. Данный сигнал блокирует дальнейшее открытие клапана регулятора расхода воздуха 4, при этом расход воздуха, поступающего в диспергатор 3, фиксируется на достигнутом уровне, соответственно и концентрация частиц, поступающих в анализатор 1, фиксируется на достигнутом уровне тоже, так как концентрация частиц, поступающих в анализатор 1, пропорциональна расходу раздувающего воздуха и

количеству материала, помещенного в диспергатор 3. По мере выноса взвешенного порошкообразного материала из контейнера 18 диспергатора 3 концентрация частиц, поступающих в анализатор 1, падает,

0 при этом уровень сигнала в блоке сравнения 14 и блокирующий узел управления клапаном 6 сигнал снимается и начинается дальнейшее открывание клапана регулятора расхода воздуха 4.По мере дальнейше5 го открывания клапана регулятора расхода воздуха 6 расход диспергирующего воздуха, поступающего в диспергатор 3, увеличивается, соответственно увеличивается и

0 концентрация частиц, поступающих в анализатор , и процедура описанная выше повторяется до тех пор, пока не будет проанализирована вся проба порошка , помещенного в диспергатор 3. Таким обра5 зом, предлагаемое устройство позволяет проводить анализ дисперсного состава порошков при фиксированном, заранее установленном уровне концентрации частиц, поступающих в анализатор. Уровень допу0 стимого значения концентрации частиц, при достижении которого вырабатывается сигнал управления в блоке сравнения 14, выбирается из условия, что вероятность нахождения в счетном объеме двух и более

5 частиц одновременно не выше определенной величины, например 0,1, и определяется только размерами счетного объема анализатора 1.

Технический эффект предлагаемой сис0 темы состоит в повышении точности определения дисперсного состава порошков за счет автоматического ограничения концентрации частиц, поступающих в анализатор, при котором вероятность попадания в счет5 ный объем двух и более частиц одновременно не превышает наперед заданной величины. В НПО Вектор изготовлена модель системы для анализа дисперсного состава порошков, эксплуатация которой

0 подтверждает указанный эффект. Точность анализа дисперсного состава порошков среди прочих причин ограничивается и тем, что при попадании в счетный объем двух и более частиц одновременно они ре5 гистрируются ( в зависимости от конкретной схемы анализатора) как одна непрогнозируемого размера либо не регистрируются вообще, что в обоих случаях приводит к искажениям дисперсного состава. В предлагаемой системе вероятность таких совпадений, а следовательно, и

ошибки в измерении дисперсного состава, вызванные ими, могут быть ограничены на любом заранее выбранном уровне.

Формула изобретения Система для анализа дисперсного состава порошков, содержащая анализатор размеров частиц, узел формирования и ускорения аэрозольного потока, к которому подсоединены изокинетический заборник, диспергатор с компрессором для подачи воздуха и электронный блок обработки сиг0

налов анализатора, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности определения дисперсного состава порошков за счет автоматического ограничения концентрации частиц, поступающих в анализатор, между диспергатором и компрессором размещен регулятор расхода воздуха с узлом управления его клапаном, причем узел управления соединен через блок сравнения и интегратор с управляющим выходом блока обработки сигналов анализатора размеров частиц.

Сущность изобретения: система содержит регулятор расхода воздуха, автоматически ограничивающий концентрацию частиц. 3 ил.

Фиг. 1

го