Устройство для гранулометрическогоанализа микрочастиц

(22) Заявлено 240878 (2) 2665323,/18-25 с присоединением заявки йй 6 01 й 15/00 Гвсуларствеввнв хвня СССР вв лелям азобрвтекия,в еткрмтвйДата опубликования описания 230281(Й) Заявитель Москов т мясн 54 ) УСТРОЙСТВО Я ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗИКРОЧАСТИЦ 2 Изобретение относится к приборам для контроля параметров двухфазных потоков, например, в линиях пневматического транспорта сыпучих и порошкообразныхматериалов н может быть использовано в мясной и молочной промышленности для определения грануло" метрического состава дисперсных пищевых продуктов.. Известно устройство для определе- ния количества и геометрических параметров анализируемых частиц, находящихся в электролите, содержащее разделительную перегородку с микроотверстием, диаметр которого соизмерим с размерами частиц, по обе стороны перегородки расположены электроды, включенные в цепь источника постоянного тока. Анализируемое вещество прокачивается через микроотверстие и при прохождении частицы через него происходит изменение электрического сопротивления межэлектродного промежутка, что приводит к появлению импульса напряжения, амплитуда которого пропорциональна объему ЧаотиЦы. Анализ числа импульсов и величинЫ их амплитуд позволяет определить ко" личество и размеры частиц исследуемого вещества 1. Однако устройство не позволяетвести непосредственный контроль затехнологическим процессом, так какего необходимо устанавливать отдельно, соединяя с соответствующим оборудованием подвода и отвода жидкости, что усложняет измерение.Наиболее бЛизким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство для определения концентрации твердой фазыс находящейся в жидкости, которое содержит измерительный блок и емкостной датчик, электроды которого расположены с внешней 15 стороны капиллярного канала для прохода исследуемой суспенэии, причемдля достижения необходимой чувствительности внутренний диаметр капилляра должен быть соизмерим с диаметром О миделеева сечения измеряемых частиц.При прохождении твердой частицы межэлектродного пространства происходит.изменение емкости датчика, что вызы-,вает появление импульса напряжения 2 ф в измерительной схеме, величина которого пропорциональна объему частицЕ 23.Эксплуатация устройства не обеспечивает требуемой точности и необходимого диапазона измерений. Кр ме того, устройство имеет невысокую чувствительность.Эти недостатки объясняются тем,что известное устройство гранулометрического анализа микрочастиц и качестве чувствительного элемента содержит емкостной датчик, являющийся ,реальным конденсатором. Электрическоеполе измерительного объема такогоконденсатора, в отличие от идеального, не ограничено геометрическимиразмерами электродов датчика, а плавно уменьшается до нуля на значительном расстоянии.от боковых гранейэлектродоц конденсатора. Вниду этогоизмерительный объем датчика устройства имеет большую протяженность, чтоявляется причиной возрастания вероятности одновременного попадания внего нескольких частиц. Наличие "кра,евых" эффектов приводит также к увеличению емкости измерительного объе .ма и тем самым понижает чунстнитель"ность устройства, Кроме того, известное уртройство пригодно для анализавеществ с небольшим дигпазоном дисперсности частиц. Это объясняется 25тем, что для определения размеров микрочастиц используется зависимостьамплитуды от диаметра частиц, которая, как известно, является кубической и при изменении диаметра микро- частиц, например от 1 микрометра до 40, величина амплитуды увеличится в 64000, что приводит к запиранию усилителя измерительного блока. В связи с этим для борьбы с ошибкой от совпадения частиц и увеличения точности результатов анализа, применяются специальные методы и устройства контроля, что значительно усложняет и удорожает измерительную схему. К этому же приводит необходимость ис пользования нескольких датчиков с разными геометрическими параметрами электродов и межэлектродного пространства с соответствующими системами прокачки анализируемых веществ 45 при гранулометрическом анализе веществ с большим диапазоном диснерсности частиц, что объясняется недостаточной разрешающей способностьюизвестного устройства. . цЦель изобретения - повышение чувстнительности и упрощение измерительной схемы устройства, а также увели" чение диапазона дисперсности анализируемых частиц.Поставленная цель достигается тем, что емкостной датчик выполнен в виде трех пар электродов, из которых две крайние заземлены, причемширина всех электродов равна межзлектродному зазору, а расстояние между двумя 60 крайними парами лежит н пределах 3,5-4 максимальных диаметров анализируемых частиц.Установка двум пар вспомогательных заземленных электродов на расстояние 65 друг от дрУга не менее 3,5-4,0 максимального диаметра анализируемых частиц гарантирует линейное изменениедлительностей импульсов сигналов вдиапазоне измерения от минимальногодо максимального диаметра анализируемых частиц в соответствии с формулойТ= КО С,1)где Г - длительность импульсов сигналов;0 - диаметр анализируемых частиц;К - коэффициент пропорциональности, зависящий ст геометрических характеристикэлектродов датчика;С в . постоянная, зависящая от ширины электродов датчика.Меньшая величина расстояния междувспомогательными электродами недопустима, так как при анализе частиц сдиаметром большим, чем максимальныйдля данного расстояния, длительностьимпульса не возрастает в связи с ограничением начала возникновения иокончания импульса сигнала в результате наличия заземленных вспомога"тельных электродов.С другой стороны, установка вспомогательных электродов на расстояниидруг от друга не менее 3,5-4,0 максимального диаметра анализируемыхчастиц позволяет сконцентрировать измерительный объем в небольшом пространстве за.счет замыкания на них си".ловых линий электрического поляэлектродов емкостного датчика, чтопозволяет значительно уменьшить ошибку в результатах анализа от совпадения частиц. Кроме этого, уменьшениеизмерительного объема соответствуетвозрастанию объемной доли частиц,равной ЧцУ= ---Чгде Чц - объем частицы;Ч - измерительный объем.Как следует из формул для диэлектрической проницаемости гетерогенныхсистем, например ВагнераЕ=Е Фф эу 2 1.) (2)Е 22 1где Е,ЕЕ -диэлектрические. проницаемости гетерогеннойсистемы, среды и частиц,Это приводит к сравнительномупо отношению к известному устройству,увеличению Е, а следовательно и измерительной емкости при попадании частицы в .измерительный объем, что соответствует улучшению чувствительности предлагаемого устройства. Ширинаизмерительных электродов, раннаямежэлектродному расстоянию, обеспечивает такую же величину напряженностиэлектрического поля н центральнойчасти этих электродов, которая соответствует напряженности и при отсут807142 и анализируется анализатором 3 длительностей импульсов. Определение количеетва импульсов определенной длительности производите при помощимногоканального счетчика 7.. Расширение диапазона дисперсности,упрощение обработки результатов анализа приводит к увеличению производительности предлагаемого устройства.Упрощение измерительной схемы обеспечивает, в свою очередь, уменьшениестоимости устройства для определениягранулометрического состава дисперсных веществ.,Устройство для гранулометрическогоанализа микрочастнц, содержащее емкостной датчик, электроды которогорасположены с внешней стороны капиллярного канала, и измерительный блок,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,сцелью повышения чувствительности уст-,ройства и расширения диапазона дисперсности измеряемых частиц, емкост-нойдатчик выполнен в виде трех парэлектродов, ширина всех электродовравна межэлектродному зазору, а расстояние между двумякрайними парамилежит в пределах 3,5-4 максимальныхдиаметров анализируемых частиц, при-.чем две крайние пары электродов заземлены.Источники инфор;ации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 439744, кл. 6 01 й 27/02, 1970.2. Жуков Й.П. н Кулаков И.В. ВысОкочастотная безэлектродная кондуктометрия. М., "Энергия", 1963; с. 67- 81 (прототип). ВНИИПИ Заказ 272/65 Тираж 91 писн ППП фНатентф,г. Ужгород, ул, Проектн ил ствии заземленных вспомогательных электродов. Так как зависимость длительности импульсов сигналов от диаметра частиц является линейной, а чувствительность предлагаемого устройства выше, что позволяет расширить диапазон измерений веществ,с большой дисперсностью анализируемых частиц, упростить обработку результатов анализа и измерительную схему.На чертеже изображено предлагаемое устройство.0Устройство содержит емкостной датчик, образованный двумя электродами 1, расположенными с внешней стороны стенок канала 2, анализатор 3 длительностей импульсов, две пары вспомогательных заземленных электродов 4, которые установлены в плоскоСти расположения электродов 1 емкостного датчи" ка симметрично им и иа расстоянии С 1 один от другого неменее 3,5-4,0 мак) симального диаметра анализируемых частиц, физмерительнаясхема включает кроме анализатора 3 длительностей импульсов, трансформаторный мост 5,усилитель 6 и многоканальной счетчик 7 частиц. Ширина электродов 1 емкостного датчика равна межэлектродному расстоянию Ь.Устройство работает следующим образом.По каналу 2 с постоянной скоростью З обеспечивается поочередная подача частиц в измерительный объем, образованный вспомогательными заземленными электродами 4 и электродами емкостного датчика. При гопадании частиц в измерительный объем датчика происхо-. дит изменение его емкости, в результате чего трансформаторным мостом 5 формируется импульс, длительность которого пропорциональна диаметру части цы, который усиливается усилителем 6 Формула изобретения