Устройство для определения среднего размера токопроводящих дисперсных материалов Советский патент 1981 года по МПК G01N15/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕГО РАЗМЕРА ТОКОПРОВОДЯЩИХ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится .к исследованию физических свойств веществ, а, именно к устройствам для определения степени дисперсности измельченных материалов и может найти применение для измерения среднего диаметра дисперсны материалов, например, для определения степени измельчения прокаленной углеграфитовой шихты в электродном производстве,. Известно устройство, состоящее из дозирующего устройства и оптической системы, обеспечивающее непрерывный автоматический контроль Dl. Однако из-за наличия дозирующего устройства для создания пыпегазовой смеси устройство сложно в реализации кроме того, оно ненадежно в условиях запыленности, например, в электродном производстве, из-за заростаиия оптических поверхнйстей осаждающейся пылью. .. Известно также устройство для измерения средней крупности руды на ленте транспортера, содержащее нож, индуктивный датчик, регистрирующее устройство С2. Однако использование устройства предполагает выполнение ряда условий: обеспечения постоянной скорости движения контролируемого материала относительно ножа, поддержания постоянного УРОВНЯ материала в точке измерения, гомогенности по химическому составу контролируемого материала, что затрудняет возможность применения этого устройства. Наиболее близким по техническое сущности к предлагаемому является устройство для определения дисперсности порошков, .содержащее измерительную ячейку с жидкостью (ее вязкость и плотность известны, а диэлектрическая проницаемость по возможности резко отличается от диэлектрической проницаемости порошка) , емкостной датчик. и измерительное устройство Гз. 38 Однако при помощи этого устройства нельзя осуществить непрерывный контроль дисперсности иэмельченного материала в потоке, так как необходимо определенное время на оседание частиц по скорости которого, пропорциональной размеру частиц, определяют дисперсность материала. Время же оседания частиц, определякщее период между измерениями, в зависимости от степени дисперсности контролируемого материала может составлять несколько часов. Повышение ка:чества и выпуска продукци многих производств в значительной сте пени зависит от оперативного контроля степени дисперсности продуктов измельчения. Цель изобретения - обеспечение возможности непрерывного контроля. Поставленная цель достигается тем, что один из электродов вьтолнен в виде обхватьшающего ячейку токопроводящего корпуса, а второй размещен в теле ячейки, причем ячейка снабжена регулятором уровня и выполнена со сквоз ной полостью, диаметр которой не менее, чем на порядок превышает средний размер частиц. Кроме того, толщина слоя диэлектрика измерительной ячейки между электродом и контролируемым материалом не, менее,чем на порядок Меньше толщины внешнего слоя ячейки. Благодаря тому, что емкостный датчик состоит из электрода, покрытого .слоем диэлектрика, с поверхностью которого соприкасается контролируемьй материал, электрически соединенный со вторым входом измерительной схемы через корпус, первый вход которой соединен с электродом, появляется возможность измерять емкость системы: изолированный электрод - контролируемый материал, которая является функцией среднего размера частиц. Контроль среднего размера частиц непрерывно в потоке позволяет осуществить выполнение измерительной ячейки со сквозными отверстиями, через которые непрерывно проходит поток контролируемого материала. Ячейка снабжена регулятором уровня, который обеспечивает покрытие всей поверхности изолированного электрода контролируемым материалом, что создает одинаковость условий измерений; так как емкость системы: изолированный электрод контролируемый материал, естес твенно, зависит от площади электрода, покрытого контролируемым материалом. Регулятор уровня содержит приспособление для обеспечения заданной высоты столба контролируемого материала которре выполнено в виде заслонки для нижнего отверстия измерительной ячейкн, подвешенной на стержне, располоенном по оси ячейки, к пружине, жестко закрепленной на и датчик уровня контролируемого материала в измерительной ячейке, соединенный с разрешающим входом измерительной схемы. Благодаря тому, что устройство снабжено датчиком уровня наличия онтролируемого материала в ячейке, соединенным с разрешающим входом изерительной схемы, исключается возожность появления ложных показаний измерительной схемы в моменты недостаточной высоты столба контролируемого материала в измерительной ячейке И, соответственно, неполного покрытия электрода датчика материалом. Диаметр сквозной полости, который не менее, чем на порядок должен превышать средний размер частиц, выбирается из условий необходимости обеспечения сплошности слоя контролируемого материала. Тол1дина внешнего слоя диэлектрика электрода не менее, чем на порядок больше слоя диэлектрика между электродом и контролируемым материалом, что повышает точность измерения, так как в этом случае уменьшается паразитная емкость между электродом .и землей, которая шунтирует рабочую емкость датчика. На чертеже представлена конструкция устройства для контроля дисперсности углеграфитовой шихты со средним диаметром 1-10 мм. Устройство содержит измерительную ячейку 1 из диэлектрического материала, имеющую два сквозных отверстия 2 и снабженную приспособлением 3 обеспечения заданной высоты столба контролируемого материала, состоящим из заслонки 4 для нижнего отверстия измерительной ячейки, подвешенной на стержне 5, расположенном по оси ячейки 1, к пружине 6, жестко закрепленной на растяжке 7. В теле измерительной ячейки 1 помещен электрод 8 емкостного датчика, выполненный в виде кольца, расположенного соосно ячейке и соединенного с одним входом измерительной схемы 9, содержащей интегрирующее устройство. Второй вход измерительной схемы 9 электрически соединен через корпус 2 выполненный из металла с контролируемым материалом 10, Толщина тела измерительной ячейки - 10 мм, а толщина части тела измерительной ячейки между электродом и контролируемым материалом - 0,5 мм. Разрешающий вход схемы соединен с датчиком И уровня, расположенным над измерительной ячейкой 1, которая помещена в металлический корпус 12. Устройство работает следующим 067 разом. Часть или весь поток углеграфитовой шихты, прох.одящий с шаровой мельницы среднего помола по наклонному трубопроводу в сортовые бункера, поступает в измерительную ячейку I устрой.ства. Пружина 6 выбрана таким образом, чтобы с учетом удельного веса материала и геометрических параметров ячейки обеспечивалось с помощью заслонки 4 поддержание требуемого столба материала. В данном случае материал должен перекрывать весь электрод 8. При уменьшении потока количества материала, поступающего в измерительную ячейку 1 усилие на пружину 6 уменьшается, она сжимается и заслонка 4 прикрывается. Материал начинает накапливаться в ячейке. При увеличении количества материала, поступающего в измерительную ячей ку 1, усилие на пружину 6 увеличивается, она начинает растягиваться, заслонка 4 приоткрывается, и количество материале., высыпающегося из измерительной ячейки I, увеличивается. Таким образом, обеспечивается возможность непрерывного прохождения контролируемого ма -ериала через измерительную ячейку I с обеспечением тре буемого уровня. До тех пор, пока контролируемый ма териал не достигает датчика П уровня последний не вьщает сигнал на разреща : ниций вход измерительной схемы 9 и сиг нал на выходе измерительной схемы 9 отсутствует. При достижении контролируема мате риалом чувствительного элемента датчи ка | уровня, от него поступает разре шение на работу измерительной схемы 9 на измерительный вход которой поступа ет сигнал с конденсатора, одной из об кладок которого является электрод 8, находящийся в теле измерительной ячей ки 1, а второй сам контролируемый материал 10.Емкость данного конденсатора меняется в зависимости от среднего размера частиц контролируемого материала, поэтому на выходе измерительной схемы получаем величш у, являющуюся функцией среднего размера частиц. Интегрирующее устройство, входящее в измерительную схему, усредняет значения измеряемой емкости за определенный промежуток времени (например за 1 с) и уменьшает тем самым погрешность измерений, обусловленную мгновенным случайным расположением 1астиц материала в движущемся потоке. Металлический корпус 12 одновременно является защитным экраном и повышает помехоустойчивость устройства. Электрод емкостного датчика может быть выполнен также в виде металлического стержня, покрытого диэлектрическим материалом и погруженного в контролируемый материал. Принцип действия устройства основан на зависимости, согласно которой средний размер токопроводящих дисперсных материалов является функцией емкости, измеряемой между изолированньм электродом и слоем токопроводящего дисперсного материала, к которому подведен потенциал: ..К,-Kg. О где - средний радиус частиц контролируемого материала; . С.- емкость между слоем контролируемого материала и электродом; - коэффициент, характеризующий размер изолированной пластины электрода; Kft - коэффихдаент, характеризукшцй. . изолирующий слой электрода; Кр - коэффициент пропорциональности. Использование предлагаемого устройства позволяет осуществить непрерывный автоматический контроль грансостава углеграфит.овой шихты непосредственно в технологическом потоке. Формула изобретения . Устройство для определениясреднего размера токопроводящкх дисперсHbik материалов, содержащее измерительную ячейку из диэлектрического мате