Устройство для определения электризуемости сыпучих материалов

союз соВетскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 А 5 Н 05 Г 1/00 РА)161 Цг Е ИЗОБРЕТЕСВИДЕТЕЛЬСТВУ ИС ВТОРСКО Изобретение отн ты от вредных про электричества. Оно ние во всех отраслях происходит образов ского электричества переработки, транс материалов, - в хими щей, пищевой и т.п. О электризуемости ве пас- аче- ких кого никрук- наиГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯЭЛЕКТРИЗУЕМОСТИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ(57) Использование: устройство для определения злектризуемости сыпучих материалов, Предлагаемое устройство позволяетвсесторонне определять электризуемостьсыпучих материалов, находящихся в видепристенного слоя, аэровзвеси и падающихпотоков, обеспечивая при этом незначительные трудозатраты, расход материала ивысокую точность измерения. Сущностьизобретения; устройство содержит контактосится к технике защиявлений статического может найти применепромышленности, где ание зарядов статичев процессе получения, портирования сыпучих ческой, горнодобываюбьективные данные об ществ необходимы при ную поверхность в виде двух вертикально расположенных изолированных друг от друга цилиндров. Внутренний диаметр цилиндров устанавливается не менее диаметра сводообразования вещества. Высота верх-.него цилиндра равна трем внутренним диаметрагл, а нижнего - утроенной высоте верхнего цилиндра, Диэлектрическая втулка, расположенная между цилиндрами, имеет форму перевернутого усеченного конуса, Измерительные приборы подключаются к . каждому цилиндру и приемной емкости, в которую ссыпается наэлектризованный в цилиндрах материал, В верхнем цилиндре создается пристенный слой материала, в нижнем - азровзвесь, соответствующие приборы измеряют электростатический заряд этих состояний, Собственный заряд материала определяется как разность между электростати;вским зарядом материала, находящимся в емкости, и суммой электростатических зарядов, приобретенных веществом в цилиндрах. Устройство отличается простотой конструкции и эксплуатации. 1 ил, 1 табл,обеспечении электростатической безо ности производственных процессов и ственном выполнении технологиче операций, так как заряды статичес электричества создают опасность воз новения аварийных ситуаций и техноло ские помехи, Данные об электризуем используются также при подборе конст ционных материалов, обеспечивающих меньший уровень электризации.50 55 Цель изобретения - повышение точно. сти и экономичности измерения электризуемости сыпучих материалов.На чертеже представлено устройство, позволяющее повысить точность и экономичность определения электризуемости сыпучих материалов.Устройство состоит из верхней 1 и нижней 3 частей полого вертикально расположенного цилиндра. Части цилиндрасоединены между собой диэлектрической втулкой 2, Цилиндрическая часть 1 имеетвверху некоторое расширение для удобства загрузки вещества, над ее входом установлен рассекатель потока 5, Под нижней частью цилиндра расположена приемная емкость 4, Измерительные приборы 6 подключены к емкости 4.Устройство работает следующим образом. Навеска материала равномерно по окружности ссыпается в кольцевой зазор, образованный рассекателем потока и расширяющейся частью верхнего цилиндра. Рассекатель направляет поток материала на внутреннюю поверхность. Под действием силы тяжести материал перемещается вниз вдоль внутренней поверхности верхнего цилиндра, контактируя с ним и электризуясь, Образующийся электростатический зарядпристенного слоя регистрируется измерительным прибором, соединенным с верхнимцилиндром, Пройдя верхний цилиндр, пристенный слой обрывается у диэлектрической втулки, движение потока материалаприобретает турбулентный характер и внутри нижнего цилиндра происходит электризация образовавшейся аэровзвеси.Электростатический заряд аэровзвеси регистрируется прибором, соединенным с нижним цилиндром, Та часть вещества, которая не контактирует и не электризуется о внутреннюю поверхность цилиндров, не оказывает влияния на показания приборов, Этообьясняется тем, что при непрерывном потоке даже предварительно заряженного вещества оно при входе и выходе из цилиндра образует равные по величине и противоположные по знаку наведенные электростатические заряды, которые компенсируют сами себя. Навеска материала, пройдя верхний и нижний цилиндры в виде пристенного слоя и аэровзвеси и приобретя при этом соответствующие электростатические заряды, поступает в приемную емкость, Прибор, соединенный с емкостью, измеряет суммарный заряд навески, который определяется электростатическими зарядами пристенного слоя, аэровзвеси и собственным зарядом материала. (Собственный электростатический заряд - это тот начальный заряд, кото 1015 20 253035 40 рый имеет навеска вещества при загрузке в верхний цилиндр, Он обычно приобретается материалом при получении и сохраняется длительное время). Собственный электростатический заряд материала находится как разница между суммарным зарядом, измеренным с приемной емкости, и зарядами пристенного слоя и аэровзвеси.Для работы устройства важное значение имеет внутренний диаметр цилиндров, Чем он меньше, тем выше уровень электризации материала и легче измерить ее параметры. Однако, при малом диаметре материал не будет ссыпаться, а будет зависать в цилиндрах. Сыпучесть материала определяется диаметром сводообразования и углом естественного откоса. Для того, чтобы вещество ссыпалось, необходимо, чтобы внутренний диаметр был не меньше диаметра сводообразования; чрезмерное увеличение диаметра потребует увеличения расхода материала и трудности получения пристенного слоя.Основными отличительными признаками предлагаемого устройства являются геометрические параметры изолированных друг от друга верхнего и нижнего цилиндров и диэлектрической втулки. На основании законов гидродинамики жидкостей и сыпучих материалов, а также проведенных экспериментальных работ установлено, что по мере ссыпания материала в виде пристенного слоя вдоль высоты цилиндра происходит снижение его концентрации, отслоение от стенки, появление турбулентных вихрей, Чем меньше высота ссыпания, тем однороднее пристенный слой. Однако, при высоте меньшей, чем один внутренний диаметр цилиндра, уровень электризации материала снижается и измерение электростатического заряда затруднено, Установлено, что при высоте ссыпания, не превышающей трех диаметров цилиндра, процессы, влияющие на сплошность пристенного слоя, не ярко выражены и он остается достаточно однородным, По мере увеличения высоты ссыпания пристенный слой теряет свою однородность и в нижнем цилиндре переходит в состояние аэровзвеси. Чтобы более активно разрушить пристенный слой при переходе его из верхнего цилиндра в нижний, усилить турбулентность потока, приводящую к созданию аэровзвеси, предлагается диэлектрическая втулка, разделяющая цилиндры, в виде усеченного перевернутого конуса,больший диаметр которого превышает внутренний диаметр цилиндров. В результате этого пристенный слой, пройдя верхний цилиндр, обрывается, расширяется, заполняя полость втулки, и по мере опускания наталкивается10 15 20 25 4550 на выступ, образованный конической поверхностью втулки и внутренней поверхностью нижнего цилиндра, Все это вместе разрушает пристенный слой, способствует его турбулизации. Чтобы не было зависания вещества на поверхности втулки, угол наклона ее образующей должен превышать относительно горизонтали угол естественного откоса вещества.Образование аэровзвеси приводит к уменьшению количества контактов частиц материала с поверхностью нижнего цилиндра, поэтому, чтобы осуществить измерение электростатического заряда, необходимо удлинить нижний цилиндр по сравнению с верхним. Как показали эксперименты, увеличение высоты нижнего цилиндра в три раза по сравнению с верхним достаточно для осуществления измерений, Дальнейшее увеличение нецелесообразно, так как количество контактов частиц с поверхностью цилиндра становится незначительным. Изменяп диаметр нижнего цилиндра по сравнению с верхним не следует, тэк как это способствует появлению дополнительных факторов, влияющих на процесс электризации.В соответствии с предлагаемой формулой изобретения был изготовлен стенд с диэлектрической втулкой черт, 000 - М 51,0023 - 00. Верхний и нижний цилиндры, приемная емкость изготовлены из нержавеющей стали, диэлектрическая втулка - из фторопласта, (Возможно изготовление цилиндров из неэлектропроводных материалов, но тогда снаружи вплотную по высоте цилиндров должны быть установлены металлические экраны, размеры которых соответствуют формуле изобретения и которые соединяются с соответствующими измерительными приборами), Внутренний диаметр цилиндров 20 мм, угол наклона образующей втулки 60, Измерение электростатического заряда проводилось по методу токов электризации, о связи с чем к каждому цилиндру и приемной емкости были подключены измерители типа Н - 391-1, состоящие из усилителя постоянного тока И - 37 и самопишущего миллиамперметра Н 391. Это позволило одновременно измерять токи электризации, характеризующие электростатические заряды сыпучего вещества, находящегося о виде пристенного слоя, аэровзвеси, и суммарный заряд, по которому рассчитывается собственный заряд материала,Испытание устройства проведено на двух сыпучих материалах: оинилите и мела- мине, Из каждого материала готовились навески по 300 г. При ссыпании наоесок одновременно измерялись токи электризации цилиндров и приемной емкости, На основании измеренных токов получены следующие значения электростатических зарядов материалов в мкКл (см.таблицу),Полученные данные подтверждают правильность работы предложенного устройства и хорошо согласуются с общепринятыми представлениями о процессе электризации сыпучих веществ. Наибольший электростатический заряд приобретает пристенный слой, он делает самый заметный вклад о процесс электризации материала, Полученные значения подтверждают, что в, верхнем цилиндре образуется пристенньй слой и измеряется именно его уровень электризации,Для электризации аэровзоеси характерно появление частиц вещества, заряженных разным знаком, Их наличие подтверждают результаты измерений параметров нижнего цилиндра, следовательно, в нем находится аэроозвесь, Электростатический заряд приемной емкости позво лет определить собственный заряд материала как разницу между этим зарядом и суммой избыточных зарядов пристенного слоя и аэровзг оси.Устройство позвал.е-. всесторонне определять электризуемость сыпучих матери 30 алов при наличии навески одной массы, что значительно снижает трудозатраты и расход материала на изб рение. Точность проводимых измерений на предложенном устройстве значительно выше, чем при использовании прототипа, тэк как для каждого состояния материала достаточно провести одно измерение на навеске одной массы, а на прототипе их необходимо выполнить не менее 5, что приводит к соответствующему 40 увеличению погрешности, Благодаря простоте конструкции устройства и его эксплуатации оно найдет широкое применение в различных отраслях промышленности. Внедрение устройства намечено нэ 1992год,Формула изобретения Устройство для определения. электризуемостк сыпучих материалов, содеркащее вертикальный полый цилиндр с внутренней контактной поверхностью, над входом в который размещен рассекатель потока, а возле выхода - приемная емкость, соединенная с измерительным прибором, о т л и ч а ю ще е с я тем, что, с целью повышения точности измерений экономичности устройства, цилиндр разделен по высоте диэлектрической втулкой в соотношении 1:3, на верхнюю и нижнюю части, каждая из которых имеет клемму для подключения измерительного прибора, высота верхней меньшей ча1802424 Составитель Н,федотовадактор Л.Веселовская Техред М.Моргентал Корректор Л,Фи Заказ 852 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 сти цилиндра не превышает утроенного значения диаметра сводооб разования исследуемого материала, диэлектрическая втулка выполнена с сужающимися книзу коническим центральным отверстием, нижний диаметр которого равен внутреннему диаметру цилиндра, а угол наклона стенок отвер.стия к горизонтали превышает угол естественного откоса, исследуемого сыпу чего материала.