(54) ПЕРВИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКОГО
УСТРОЙСТВА
1
Изобретение относится к дисперсному анализу микрочастиц в эмульсиях и суспензиях и может быть использовано в химической, абразивной, атом.ной, топливной, текстильной, фарма- цевтической, парфюмерной, пищевой, молочной и бумагоделательной отраслях народного хозяйства, в производстве красителей, керамики и огнеупоров, строительных материалов, порошковой металлургии, медицине, биологии и микробиологии.
Известен первичный преобразователь кондуктометрических устройств для дисперсионного анализа микрочастиц в эмульсиях и суспензиях, принцип действия которого заключается в том, что разбавленная в специальном электролите взвесь микрочастиц под действием разрежения или давления пропускается через микроотверстие (диафрагму или капилляр) в разделительной диэлектрической перегородке, соединяющей.два электрически изолированных сосуда, с противоположных сторон которой установлены два электрода, подключенные к источнику стабилизированного постоянного тока. При этом каждая частица, проходя че-рез микроотверстие-, изменяет сопротивление между электродами, что приводит к появлению импульса напряжения, количество котррых характеризует число подсчитанных микрочастиц, а амплитуда (высота) импульса - размер (объем) микрочастицы Ii .
Недостатком этого преобразователя является то, что на точность дисперсного анализа микрочастиц большое
10 влияние оказывает неравномерность рабочего электрического поля внутри микроотверстия вдоль его оси и в радиальном направлении. Поэтому амплитуда импульса напряжения от микрочастицы, проходящей через микроотвер15стие вблизи от его периферийной поверхности, будет заметно отличаться от величины импульса напряжения от частицы, проходящей через микроотверстие в его центральной части, и,
20 следовательно, не люжет точно характеризовать размеры (объем) микрочастицы. Это вызывает погрешность при измерениях размеров микрочастиц.
Лишь при L . 2 (я Ьл, -
25 - соответственно, длина IT микроотверстия) происходит выравнивание напряженности электрического поля внутри полости микроот- верстия. Однако при данном соотноше
30 НИИ геометрических параметров микрортверстия имеет место дополнительная погрешность измерения вследствии ошибки совпадения из-за одновременного счета и измерения двух и более микрочастиц, достигающая 3% от объема частиц дисперсной фазы. . г Наиболее близким по технической сущности к изобретению является пер вичный преобразователь кондуктометр ческого устройства для дисперсного анализа микрочастиц, содержащий два электрически изолированных сосуда, разделенных диэлектрической перегородкой с микроотверстием, с противоположных сторон которого установлены два электрода, подключенные к источнику тока, и установленный соосно микроотверстию электропроводящий эле мент. При этом происходит разделение рабочего электрического поля таким образом, что часть его силовых линий замыкается через столбик электролита внутри полости микроотверстия, а дру гая часть.- через электропроводящий элемент. Электрические сопротивления столбика жидкости внутри микроотверстия и металлического кольца подбираются таким образом,, чтобы силовые линии проходили равномерно через лмкроотверстие по его длине ГЗ . Однако в этом устройстве регулирование (изменение) начального сопро тивления микроотверстия или микроот верстия и металлического кольца осуществить нельзя и они являются постоянными. Приращения сопротивлений на электродах при попадании частицы внутрь микроотверстия для преобразователя только с микроотверстием два и для преобразователя с микроотверстием и металлическим кольцом uRf, соответственно равны а амплитуды импульсов напряжений от иэмеряе1«ых сферических частиц (без. учета теории поля) для 5г f Т , .D ib-3-f3 j inM3; V). гЛ А Йщ/Кц - соответственно, сопро тивления микроотверстия, металлического кольца, и нагрузки в схеме включения прео разователя у 3 - ток преобразователя; р ,р.- удельные сопротивлени соответственно, микро частицы и дисперсион ной среды; SQ - площадь поперечного сечения микроотверстия;У - объем микрочастицы; оЬл - коэффициент, завися. щий от Re. и RH ; с1п - коэффициент, зависящий отК , RH и Кц, . При f J, « Pj полярность импульсов напряжений от измеряемых микрочастиц изменяет свой знак на противоположный, что вызывает необходимость переналадки прибора. Таким образом, оба рассмотренные типа кондуктометрических преобразователей целесообразно использовать лишь для измерения частиц, однородных по электропроводности. Кроме того, при использовании различных видов электролитов (изменение р }, изменяется начальное сопротивлениё преобразователя, которое невозможно регулировать, следовательно, изменяется и чувствительность прибора. Цель изобретения - повышение точности измерения дисперсности микрочастиц в полидисперсных средах, гетерогенных по электропроводности. Указанная цель достигается тем, что в первичном преобразователе кондуктометрического устройства для дисперсного анализа микрочастиц, содержащем два электрически изолированных сосуда, разделенных диэлектрической перегородкой с микроотверстием, с противоположных сторон которого установлены два электрода, подключенные к источнику тока, и уст..ановленный соосно микроотверстию электропроводящий элемент, последний выполнен в виде установленных симметрично по окружности вокруг, микроотверстия и проходящих через перегородку штнрей, снабженных объемными колпачками из диэлектрического материала. На фиг. 1 показан первичный преобразователь в разрезе, общий вид; на фиг. 2 и 3 - варианты изолирования штырьевых электропроводящих элементов индивидуальными съемными диэлектрическими колпачками. Первичный преобразователь кондуктометрического устройства для дисперсного анализа микрочастиц содержит выполненное в разделительной диэлектрической перегородке 1 микроотверстие 2 (диафрагму или капилляр), два электрически изолированных сосуда 3 и 4 , электропроводящие штьфи 5, съемные диэлектрические колпачки б, электроды 7 и сопротивление 8 нагрузки. Через микроотверстие 2 (диафрагму или капилляр), соединяющее два электрически изолированных сосуда 3 и 4, наполненных разведенной в специальном буферно,м электролите эмульсией или суспензией, под действием, например разрежения, создаваемого в
осуде 3 (или давления, создаваемого сосуде , пропускается взвесь микрочастиц. В разделительную диэлектрическую перегородку 1 соосно с микроотверстием 2 вмонтированы электропроводящие элементы 5, например с двенадцать штырьков. Каждый электропроводящий штафьевой элемент снабжен индивидуальным диэлектрическим кол- пачком 6. Между электродами 7, помещенными в сосуды 3 и 4, под действием « стабилизированного источника постоянного тока, протекает ток.
Кондуктометрический преобразователь может работать в следугацих трех режимах:
т.д. В этом случае преобразователь 40 работает в режиме кондуктометрического преобразователя с разделенным регулируе1иым электрическим полем (электрическим сопротивлением). В таком же режиме работает преобразова- j тель, если все или часть штырьевых элементов изолируется колпачками не по всей длине стержня, а, например на 1/5, 1/4, 1/3, 1/2 и т.д. его длины, считая от наиболее удаленного JQ от разделительной перегородки конца тыря. При этом длины выступающих астей штырьевых элементов (изолированных или оголенных) могут иметь динаковую или разную (например через один, два, три и т.д. эле- , мент) величину.
Электрическое сопротивление микроотверстия для всех режимов работы кондуктометрического преОбразовате ля изменяется при прохождениимикро- 60 частицы пропорционально ее объему. Поэтому каждаячастица суспензии или эмульсии, проходя через микроотверстие, изменяет сопротивление между электродами 7 и с сопротивления 65
8 нагрузки снимается импульс напряжения, величина которого характеризует размер (объем) микрочастицы.
Применение одного из трех режимов работы преобразователя позволяет исключить переналадку прибора в целом при измерениях дисперсности частиц .гетерогенных по электропроводности. {например, при перемене электролита или при измерениях дисперсности биологических объектов (например живых и мертвых клеток, электрические сопротивления которых отличаются друг от друга) можно использовать третий режим работы, регулируя (дискретно изменяя) начальное сопротивление преобразователя таким образом, чтобы импульсы, например от живых клеток, были положительными (регистрируются прибором), а импульсы от мертвых клеток были бы бесконечно малы (не регистрируются прибором).
Таким образом, данный первичный преобразователь кондуктометрического устройства для дисперсного анализа микрочастиц позволяет осуществить измерения дисперсности микрочастиц в полидисперсных средах,.гетерогенны по электропроводности, расширить область его применения и может быть также использован для оценки качества и эффективности ряда технологических процессов, в которых имеет место изменение (измельчение, агрегирование и т.д. или разделение дисперсной фазы, например, процессов се парирования,гомогенизации,кларификсации,выпарки,сушки распылением и ДЕ
Формула изобретения Первичный преобразователь кон- дуктометрического устройства для дисперсного анализа микрочастиц, содержащий два электрически изолированных сосуда, разделенных диэлектрической перегородкой с микроотверстием, с противоположных сторон которого установлены два электрода, подключенные к источнику тока, и установленный соосно микроотверстию электропроводящий элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения дисперсности микрочастиц в полидисперсных средах, гетерогенных по электропроводности, электропроводя,щий элемент выполнен в виде установленных симметрично по окружности вокруг микроотверстия и проходящих через перегородку штырей, снабженных съемными колпачками из диэлектрического материала.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
иХш
Фиг.1
Вид Л
Вид/(
Фи&.З
