Устройство для гранулометрического анализа и счета частиц в жидкости Советский патент 1977 года по МПК G01N15/00 

1

Изобретение относится к области определения загрязненности рабочих жидкостей, а именно к устройствам для гранулометрического анализа и счета частиц в жидкости, и может быть применено, например, при эксплуатации гидропривода для определения пригодности к использованию рабочей жидкости по критерию ее загрязненности твердыми частицами.

Известно устройство для автоматического подсчета частиц суспензии, взвешенных в жидкости, содержащее канал для прохождения жидкости, узкую часть канала, через которую невозможно одновременное прохождение более двух частиц, детектор, определяющий физические изменения, вызываемые прохождением жидкости через узкую часть канала, счетчик.

Наличие очень узкого канала определяется возможность частого забивания его. При наличии в жидкости частиц широкого гранулометрического состава, характерного для жидкостей реальных гидросистем, выполнить условие одновременного прохождения через канал не более двух частиц невозможно.

В устройстве для определения гранулометрического состава пульпы имеются пульповод, зазор между неподвижной пятой и щупом, связанным с прибором измерения величины этого зазора.

Цикл измерения частиц, проходящих между пятой и щупом, очень сложен. Для измерения необходимо подвести щуп к неподвижной пяте, зафиксировать обжим частицы, измерить

величину зазора, характеризующего величину застрявшей частицы, и отвести щуп для смыва проконтролированных частиц с измерительных Поверхностей щупа и пяты.

Большая инерционность исполнительных систем и сложность цикла не позволяют обеспечить большую частоту подходов щупа.

В процессе одного подхода возмол :но измерение не более одной частицы. При контроле реальных лшдкостей, характеризующихся небольшими концентрациями частиц, чтобы зафиксировать одну частицу, необходимо несколько подводов щупа к пяте. Для гранулометрического анализа таких жидкостей измерение достаточно большого и представительного числа частиц требует очень большого времени. Счет проходящих частиц невозможен, -поскольку фиксация частиц производится на небольшой части Цикла в момент подхода щупа к .неподвижной пяте.

Иаиболее близким к изобретению из известных устройств является устройство фирмы Н1АС.

Устройство содержит резервуар, канал подвода жидкости к окну, фотоэлемент, преобразователь, счетчик импульсов. Световой луч

пронизывает поток жидкости в окне и попадает на фотоэлемент с противоположной стороны. Проходящая частица преры-вает часть светового потока. За этим следует изменение выходного сигнала фотоэлемента, про-по.рциональное .величине частицы, проходящей через поток света. Выходной сигнал подается после преобразования в преобразователе на электронный счетчик, который регистрирует каждуют частицу соответственно ее величине.

Данные, полученные с помощью этого устройства, допускают значительную погрещность -в определении количества твердых частиц минерального происхождения, окислов металлов, продуктов износа, способных резать, царапать, внедряться, заклинивать, т. е. частиц, от которых зависят в основном надежность и долговечность гидропривода.

Гранолометрический анализ твердых частиц также крайне неточен. Так, прибор может зафиксировать одинаковое количество частиц в двух фракциях. Однако, поскольку неизвестно количество твердых частиц в каждой фракции, остается неясным степень опасности каждой фракции, что может привести к неправильным выводам.

Неправильно будут учтены и отнесены к более крупной, более опасной фракции мелкие частицы, адсорбировавшие на себя смолистые компоненты, а также коагулированные мелкие частицы, практически «е влияющие на интенсивность износа поверхностей зазоров и не приводящие к нарущениям в работе гидропривода.

Каждая частица фиксируется по ее проекдии в зависимости от того какой стороной она случайно повернется в потоке жидкости в момент прохождения под лучем света. Так, например, частица чешуйчатого строения может быть зафиксирована и как крупная, и как мелкая.

Целью изобретения является увеличение точности подсчета и гранулометрического анализа твердых частиц.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем резервуар, сообщенный каналом с окном для прохода исследземой жидкости, имеющим ограничители поперечного размера, жестко закрепленные в поперечном направлении окна, чувствительный элемент, преобразователь и счетчик импульсов, один из ограничителей соединен с чувствительным элементом, а другой образован бесконечной поверхностью, например торцом диска, связанной с приводным устройством.

Связь приводного устройства с бесконечной поверхностью, являющейся одним из ограничителей окна, определяет возможность непрерывного движения этой поверхности и непрерывного проволакивания исследуемой жидкости вместе с ча-стипами через жесткое окно, а соединение другого ограничителя поперечного размера окна с чувствительным элементом обеспечивает возможность измерения силового воздействия частицы на ограничители окна. При этом обеспечивается счет всех твердых частиц, проходящих через окно, размер которых превосходит поперечный размер окна, а также гранулометрический анализ твердых частиц при пропускании жидкости через окна, имеющие разные поперечные размеры.

На фиг. 1 дан общий вид устройства; на фиг. 2 - блок-схема устройства.

Устройство для гранулометрического анализа и счета частиц в жидкости, например минеральном масле, включает резервуар 1 для исследуемой жидкости 2, содержащей частицы 3. Резервуар 1 имеет мещалку 4 для перемещивания жидкости и соединен трубкой

5с каналом 6 подвода жидкости к окну 7. Окно 7 имеет огра ничители поперечного размера, один из которых выполнен ъ форме щупа 8, а второй в виде диска 9. Щуп 8 и диск 9 жестко закреплены относительно друг друга в поперечном направлении окиа. Щуп 8 закреплен на корпусе 10 посредством рессор И и регулировочного устройства 12. Диск 9 прижат к опорам 13 корпуса 10 с помощью упругой муфты 14, обеспечивающей также передачу крутящего момента от приводного устройства- двигателя 15 к диску 9 и центрирование диска относительно опор 13.

Щуп 8 имеет скос 16, выполненный с целью создать клиновидность, облегчающую втягивание частиц, в том числе и больщих, в окно 7 и их надежное прохождение через окно, и калибрующую поверхность 17, выполненную параллельно бесконечной поверхности - торцу 18 диска 9 или с небольщой клиновидностью в направлении вытекающей л идкости. Размер окна равен наименьшему расстоянию между щупом и диском и характеризует пайменьший размер частиц контролируемой фракции.

Щуп 8 прикреплен к пьезодатчику 19 больщой жесткости, который в свою очередь крепится к колодке 20. Пьезодатчик 19 подключен через усилитель 21 к преобразователюдискриминатору 22, соединенному со счетчиком импульсов 23.

Скоба 24, поджатая к торпу 18 диска плоскими пружинами 25, уплотняет подводящий канал 6 и окно 7.

Нож 26 для снятия пленки жидкости поджат к диску плоской пружиной 27. Емкость 28 служит для сбора проконтролированной жидкости и снабжена датчиками 29 уровня жидкости.

Работа устройства происходи. следующим образом.

Контролируемая жидкость 2 с .взвещенными в пей в результате вращения -мешалки 4 частицами 3 поступает в подводящий канал

6и попадает на торец 18 диска 9. Силами сцепления между диском и жидкостью последняя проволакивается через окно 7.

Лента жидкости выносится торцом диска к ножу 26, который срезает пленку л идкости и сдвигает собранную жидкость вместе с частицами к периферии диска. Частицы меньше

размера окна 7 проходят через него свободно. Частицы больше размера окна проходят него благодаря скосу 16 и в зависимости от физических свойств частично внедряются в обжимающие поверхности, дефор-мируются или разрушаются, оказывая иа скос и калибрующую поверхность 1.7 щупа 8 силовое воздействие, передаваемое через щуп на Т1ьезодатчик 19. На электродах пьезодатчика появляется напряжение, пропорциональное силовому воздействию со стороны частицы. Это напряжение, усиленное усилителем 21, является сигналом и поступает на вход дискриминатора 22, настроенного на определенное фиксированное пороговое напряжение. При слабом сигнале, ие превосходящем пороговое напряжение дискриминатора, сигнал не вызывает .срабатывания дискриминатора, и этот сигнал не фиксируется счетчиком импульсов 23, связанным с выходом дискриминатора.

При сигнале, превышающем пороговое напряжение дискриминатора, происходит срабатывание дискриминатора и выдача сигнала дискриминатора на счетчик импульсов, которые фиксирует сигнал дискриминатора.

Для получения числа твердых частиц размерной фракции, например 25-50 мкм, поступают следующим образом.

Контролируемый объем жидкости пропускается через окно 25 мкм, а затем после фиксации результата и сброса показаний счетчика такой же объем данной прО)бы пропускают через окно 50 мкм. Разность между двумя показаниями счетчика и будет равна искомой величине.

Процесс счета с разделением частиц на фракции автОМатизироваи. Датчик уровня 29, определяющий прохождение первого объема жидкости подает сигнал на командный аппарат 30. Командный аппарат выдает команды на устройство 12 для установки окна на следующий раЗМер и счетчик импульсов 23 для автоматической выдачи результатов на прибор фиксации результатов 31. Так повторяется столько раз, сколько требуется определить размерных рядов, ограничивающих фракции.

Частицы, различающиеся по твердости и прочности, фиксируются не одинаково.

Четко фиксируются частицы значительной твердости и прочности, т. е. частицы, способные резать, царапать, внедряться, заклинивать, что связано со значительным силовым воздействием па стенки зазора.

Резко уменьшается возможность фиксации частиц очень малой твердости и прочности, например смолистых сгустков, продуктов окислительной полимеризации углеводородных молекул масла, коагулированных мелких частиц. Фиксация этих частиц счетчиков возможна лишь при очень Малом пороговом уровне дискриминатора и при больших размерах этих частиц, несравнимых с размерами исследуемых твердых частиц. Число таких больщих частиц -мало по сравнению с числом значительно меньших твердых частиц вследствие того, что гранулометрическое распределение частиц реальных рабочих жидкостей характеризуется резким увеличением числа частиц с уменьшением их величины и очень малым числом самых больших частиц.

Промежуточное положение занимают частицы средней твердости и прочности, которые могут вызвать силовое воздействие, достаточное для их фиксации счетчиком. Внесение таких частиц в числе твердых оправдано их большим воздействием на стенки зазора.

Частицы, адсорбировавшие на себе смолистые компоненты, при прохождении через окно раздавят мягкую оболочку и будут подсчитаны как такие же частицы без оболочки. В процессе счета зчитывается опасный размер частицы характеризующий способность ее свободно проходить через зазоры трущихся пар гидрооборудования или оказывать силовое воздействие на них, приводящее к износу.

Смещением порогового уровня дискриминатора, например с помощью регулятора, можно легко изменить и зафиксировать условную границу раздела частиц по твердости и ширину диапазона частиц, которые могут быть отнесены к твердым частицам. Такое смещение расширяет возможности устройства и позволяет, например значительно увеличить точность выделения наиболее твердых и прочных частиц.

Формула изобретения

Устройство для гранулометрического ана.лиза и счета частиц в жидкости, например в

минеральном масле, содержащее резервуар, сообщенный каналом с окном для прохода исследуемой жидкости, имеющим ограничители поперечного раз-мера, жестко закрепленные в поперечном иаправлении окна, чувствительный элемент преобразователь и счетчик импульсов, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности счета и гранулометрического анализа твердых частиц, один из ограничителей соединен с чувствительным элементом, а другой образован бесконечной поверхностью, -например торцом диска, связанной с приводным устройством.

19

9 3 л