Сендиментометр для анализа дисперсного состава и спектров плотности частиц гранулированных материалов

.8)понии Рик. 196свидете01 М 15 3 н в 8595, Ф ьство 04, 1 СР СО ГОСУДАРСТВЕККЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ(54)(57) СЕДИМЕНТОМЕТР ДЛЯ АНАЛИЗАДИСПЕРСНОГО СОСТАВА И СПЕКТРОВ ПЛОТНОСТИ ЧАСТИЦ ГРАНУЛИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий измерительныйсосуд,. фотоэлектрический датчик скоростей оседания частиц, включающийфотоканалы, каждый из которых состоит из источника светового излучения,формирователя луча и Фотоприемника,блок формирования и распределениясигналов датчика, измерительно-ре-гистрирующее устройство, состоящееиэ электронного счетчика, генератора электрических импульсов постоянной частоты и оконечного цифровогорегистрирующего устройства, загрузочно-дозирующее устройство дискретного действия, блок управления загрузочно-дозирующим устройством иблок синхронизации измерительнорегистрирующего и загрузочно-дозирующего устройства, причем фотоприемники датчика скоростей оседаниячерез блок Формирования и распреде.ления сигнала подключены к входамуправления запуском и остановкойэлектронного счетчика, третий выход блока формирования и распределе-ния через блок синхронизации и блокуправления загрузочно-дозирующимустройством соединен с загрузочно"дозирующим устройством, второй входблока синхронизации соединен с входом управления возвратом в исходноесостояние электронного счетчика и,Бц 1038 выходом оконечного цифрового регист рирующего устройства, измерительный вход электронного счетчика соединен свыходом генератора электрических импульсов постоянной частоты, а его выход подключен к входу оконечного циФрового регистрирующего устройства, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности анализа путем обеспечения воэможности одновременного и независимого измерения размеров и скорости оседания каждой частицы в одной жидкости, в его состав дополнительно введены блок апмлитудно-временного преобразования, цифровое запоминающее устройство, блок управления ц, запоминающим устройством и второй генератор электрических импульсов постоянной частоты, при этом фотоэлектрический датчик скоростей осе- С дания частиц выполнен содержащим два фотоканала, причем выход перво- Я го фотоприемника подключен к первому входу блока формирования и распределения сигнала, а выход второго ,фотоприемника соединен с вторым вхо" дом блока Формирования и распределения сигнала и входом блока амплитудно-временного преобразования, вы- Об ход которого, подключен к входу бло- Я ка управления запоминающим устройством, второй, третий и четвертый вхо- СО ды которого, каждый в отдельности, д соединены соответственно с выходами первого и второго генераторов электрических импульсов постоянной частоты и вторым выходом блока синх е ронизации измерительно-регистрирующего и загрузочно-дозирующего устройств, при этом выходы блока управ. ления запоминающим устройством подключены к соответствующим выходам блока Формирования и распределения сигнала, а запоминающее устройство соединено с блоком управления запоминающим устройством.Изобретение относится к медиментометрическому анализу гранулированных материалов путем независимого и одновременного измерения скорости оседания и геометрических размеров каждой отдельной частицы и может быть использовано во всех отраслях проьыаленности, производящих, перерабатывающих или Применяющих гранулированные материалы.Известен фотометрический седиментометр, содержащий измерительный сосуд, фотоэлектрические датчики параметров процесса осаждения частиц дисперсной фазы и измерительно-ре гистрирующее устройство 1 .15Недостатком указанного седиментометра .применительно к анализу гранулированних материалов является недостоверйость определения из дисперсионного состава. 20Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является седиментометр для анализа гранулированных материалов, содержащий измерительный сосуд, 25 Фотоэлектрический дачтик скоростей оседания частиц, включающий четыре идентичных Фотоканала, каждый иэ которых состоит иэ источника светового излучения, формирователя луча и Фотоприемника, блок формирования и распределения сигналов датчика, измерительно-регистрирующее устройство, состоящее из электронного счетчика, генератора электрических импульсов постоянной частоты и оконечного цифрового регистрирующего устройства, загрузочно-дозирующее устройство дискретного действия, блок управления этим устройством и блок синхронизации измерительно регистрирующего и загрузочно-дозирующего устройств. При этом фотоприемники датчика скоростей оседания через блок формирования и распределения сигнала подключены к вхо дам управления запуском и остановкой электронного счетчика, третий выход блока формирования и распределения через блок синхронизации и блок управления соединен с загру зочно-дозирующим устройством, второй вход блока синхронизации соединен с входом управления возвратом в исход- ное состояние электронного счетчикг, и с выходом оконечного цифрового регистрирующего устройства, измерительный вход электронного счетчика соединен с выходом генератора импульсов, а выход электронного счетчика подключен к входу оконечного цифрового регистрирующего устрой ства. Фотоканалы датчика скоростей оседания частиц разнесены по высоте измерительного сосуда и расположены попарно на равных расстояниях один от другого в пределах участков сосуда, занимаеьих каждой из двух залитых в него жидкостей, образуя .две равные измерительные базы. Иэмерение скоростей оседания осуществляется в форме промежутков времени, эа которые частица проходит расстояния, зафиксированные (ограниченные)лучами фотоканалов в каждой из жидкостейНедостатком известного устройства является невысокая производительность, составляющая до 250-300 частиц в час в зависимости от их раэмеров и плотности. При. этом главнымфактором, определяющим большую длительность акта обмера единичной частицы, является длина пути, проходимого ею с момента попадания на поверхность верхней жидкости до выхода на уровень луча нижнего фотокана.ла датчика скоростей оседания частиц. Условно объем жидкостей, находящихся .в сосуде, можно разделить по высоте на несколько эон исходя из характера движения частиц в про-. цессе оседания. Рассмотрим из последовательно.В верхней жидкости вдоль траек" торин оседания частиц последовательно располагаются зона ускорения частиц, зона измерения их скоростей и буферйая зона. Эона ускорения расположена между поверхностью жидкости и лучом верхнего фотоканала первой измерительной базы, Она предназначена для приобретения частицами стационарной скорости оседания, Измерительная зона заключена между лучами фотоканалов первой измерительной базы. Буферная вона находится между лучом нижнего фотока" нала первой измерительной базы играницей раздела жидкостей, Она пред. назначена для предотвращения .влияния так называемого "придонного эффекта" иа скорость оседания частицы в измерительной зоне, источником этого эффекта является граница раздела жидкостей. Далее по ходу частицы находится зона пересмачивания, в пределах которой происходит замена жидкости, конатктирующей с поверхностью частицы. Ниже этой эоны расположена вторая зона ускорения, в кторой частицы приобретают стационарную скорость оседания во второй жидкости. Она находится между зоной пересмачивания и лучом верхнего Фотоканала второй измерительной базы. В конце траектории оседания частиц расположена вторая .измерительная зона, ограниченная лучами Фотоканалов второй измерительной базы,Протяженность каждой иэ вспомогательных зон по величине сравнима с измерительными зонами. Известно, что иэ всего времени нахождения частицы на траектории оседания в0 сосуде непосредственно для измерения ее скоростей используется не более 20Повышение производительности известного седиментометра за счет сокращения протяженности вспомогательных зон на траектории оседания частиц неприемлемо, поскольку приводитк тому, что частицы не успевают приобрести стационарные скорости оседания, их поверхность не полностьюпересмачивается при пересечении границы .раздела жидкостей, вследствиечего значительно возрастает. погрешность анализа. Уменьшение с той жецелью длины измерительных зон также 15приводит к возрастанию погрешностиизмерения скоростей оседания частиц,что недопустимо.,Таким образом, существенное повышение производительности седнментометрического анализа гранулированныхматериалов в рамках известного устройтсва беэ увеличения погрешностирезультатов невозможно,Цель изобретения - повышение производительности седиментометрического анализа дисперсного состава испектров плотности частиц гранулированных материалов без снижения достигнутого уровня точности,Поставленная цель достигается темчто в седиментометр для анализадисперсного состава и спектров плотности частиц гранулированных мате-.риалов, содержащий измерительныйсосуд, Фотоэлектрический датчик ско. З 5ростей оседания частиц, включающийфотоканалы, каждый из которых состоит из источника светового излучения, формирователя луча и Фотоприемника,. блок формирования и распреде 40ления сигналов датчика, измерительно-регистрирующее устройство, состоящее из электронного счетчика,генератора электрических импульсовпостоянной частоты и оконечного 45цифрового регистрирующего устройства, загрузочно-доэирующее устройство дискретного действия, блок управления загрузочно-дозирующим устрой-ством и блок синхронизации измери"тельно-регистрирующего и загрузочнодоэирующего устройств, причем Фотоприемники датчика скоростей оседания через блок формирования и распределения сигнала подключены к входамуправления запуском и остановкойэлектронного счетчика, третий входблока формирования и распределениячерез блок синхронизации и блок управления соединен с загрузочно-дозирующим устройством, второй вход бло 60ка синхронизации соединен с входомуправления возвратом в исходное сос.тояние электронного счетчика и выходом оконечного цифрового регистрирующего устройства, измерительный 65 вход элеятронного счетчика соединенс выходом генератора электрическихимпульсов постоянной частоты,а его выход подключен к входу оконечного цифрового регистрирующегоустройства, дополнительно введеныЪблок амплитудно-временного преобразования, цифровое запоминающее устройство, блок управления запоминающим устройством и второй генераторэлектрических импульсов постояннойчастоты, при этом фотоэлектрическийдатчик скоростей оседания частицвыполнен содержащим два фотоканала,причем выход первого фотоприемникаподключен к первому входу блока формирования и распределения сигнала,а выход второго фотоприемника соединен с вторым входом блока формирования и распределения сигнала и входом блока амплитудно-временного преобразования, выход которого подключен к входу блока управления запоминающим устройством, второй, третий и четвертый входы которого, каждый в отдельности, соединены соответственно с выходами первого и второгогенераторов. электрических импульсовпостоянной частоты и вторым выходомблока синхронизации измерительнорегистрирующего и загрузочно-дозирующего устройств, при этом выходы блока управления запоминающим устройством подключены к соответствующим выходам блока формирования и распреде.ления сигнала, а запоминающее устройство соединено с блоком управления запоминающим устройством,На чертеже приведена блок-схемапредлагаемого седиментометра.,Седиментометр содержит измерительный сосуд 1, фотоэлектрическийдатчик 2 скоростей оседания частиц,блок 3 формирования и распределениясигналов, измерительно-регистрирующее устройство 4, блок 5 амплитудновременного преобразования запоминающее устройство б, блок 7. Управления запоминающим устройством, генератор 8 электрических импульсов пос.тоянной частоты, блок 9 синхронизации измерительно-регистрирующего изагрузочно-доэирующего устройства,загрузочно-доэирующее устройство 10дискретного действия и блок 11 управления загрузочно-дозирующим устройством. Датчик 2 скоростей оседания состоит йэ двух Фотокаяалов 12и 13, каждый иэ которых содержитисточник 14 излучения, Формирователь 15 луча и фотоприемник 16. Фотоканалы 12 и 13 разнесены по высоте измерительного сосуда 1 вдольнаправления оседания частиц в неми образуют базу для измерения скоростей оседания. Иэмерительно-регистрирующее устрайство 4 состоитиэ электронного счетчика 17, гене 1038835ратора 18 электрических импульсов постоянной частоты и оконечного цифрового регистрирующего устройства 19Седиментометр реализует способ анализа, сущность которого состоит в независимом и одновременном измерении скорости оседания и размеровдиаметра ) каждой отдельной частицы, При этом для регистрации момента про. хождения частицы использован сам по себе факт появления электрического 10 импульса на выходе фотоприемника, а для измерения размеров частицы - величина (амплитуда ) этого импульсаСедиментометр работает следующим образом, 15В начальный момент все блоки находятся в исходном состоянии, на счетный вход электронного счетчика.17 поступают импульсы с генератора 18, а на вход блока 7 управления - импульсы с генератора 8, при этом счетный вход счетчика 17 заблокирован, и набор импульсов на его счетной линейке не происходит, а в измерительном сосуде 1 оседающих частиц нет. Цикл работы начинается с поступ ления одной частицы из загрузочнодозирующего устройства 10 в измерительный сосуд 1. Эта частица попадает на поверхность жидкости, смачива" ется ею, приобретает стационарнуюскорость оседания и пересекает луч фотоканала 12, Возникающий при этом на его фотоприемнике электрический импульс Формируется блоком 3 и направляется им на вход управления35 запуском "Пуск" электронного счет чика 17, при этом его счетный вход разблокируется и на счетной линейке начинается набор импульсов поступающих с генератора 18. Продолжая 40 оседание, частица пересекает луч фотоканала 13. При этом на его фото. приемнике возникает электрический импульс, который одновременно подается на вход блока 3 и на вход бло ка 5 амплитудно-временного преобра-, зования. Блок 3 Формирует этот импульс и подает его на вход управления остановкой "Стоп" электронного счетчика 17. Набор импульсов, поступающих с генератора 18 на счетную линейку счетчика 17, прекращается, и результат набора автоматически выводится на носитель информации магнитную ленту или перфоленту ) оконечного регистрирующего устрой" ства 19, после чего импульс, подана емый с выхода устройства 19 на вход управления "Сброс" счетчика 17, возвращает последний в исходное состояние готовности к следующе. 60 му измерению. Одновременно величина амплитудаимпульса с Фотоприемника Фотоканала 13 преобразуется блоком 5 в длительность промежутка времени, пропорциональную размеру частицы. Эта длительность при помощи блока 7 управления заполняетсяимпульсами, поступающими с генератора 8, после чего количество импульсов запоминается дискретным за- .поминающим устройством б и хранитсяв нем, По окончании регистрации результата измерения скорости оседания частицы в устройстве 19 тот жеимпульс. с его выхода, который вернул счетчик 17 в исходное состояние,одновременно через блок 9 синхронизации поступает на вход блока 7 управленияПри этом блок 7 управленияподает управляющий импульс на входуправления "Пуск" счетчика 17 и начинает сравнение числа импульсов, накопленных в запоминающем устройстве 6, с количеством импульсов, поступающих одновременно на один изего входов и счетную линейку счетчика 17 с генератора 18, При совпаденииэтих количеств блок 7 управления подает один импульс на вход управления "Стоп" счетчика 17, набор импульсов на его линейке прекращается, ирезультат измерения автоматическивыводится на носитель информациирегистрирующего устройства 19, после чего счетчик 17 импульсом с устройства 19 вновь возвращается в исходное состояние,В течение описанного цикла навходы блока 9 синхронизации поступа.ют импульсы с блока 3 и устройства 19. Блок 9 представляет собойэлектронное логическое устройство,построенное так, что с одного изего выходов, а именно с соединенного с блоком 7 управления, на этотблок подается один импульс в томи только в том случае, если на входыблока 9 синхронизации поступает последовательно два импульса с блока 3и один импульс с устройства 19. Онисвидетельствуют о том, что скоростьоседания частицы измерена и зарегист.рирована, и измерительно-регистрирующее устройство 4 готово к считыванию результата измерения размеровчастицы из запоминающего устройства 6. После окончания регистрацииэтОго результата с устройства 19на вход блока 9 подается еще одинимпульс, свидетельствующий об окончании цикла обмера одной частицы.Только в этом случае блок 9 подаетна вход блока 11 управления импульс,по поступлении которого этот блокприводит в действие загрузочно-дозирующее устройство 10, вводящее визмерительный сосуд 1 следующую частицу, Описанный цикл работы повторя- .ется автоматически до полного исчерпания частиц в загрузочно-дозируйщем устройстве 10,В описанном седиментометре используется процесс оседания частиц в од.1038835 каэ 6221/50Тираж 873Подписное НИИ ал ППП "Патентф, г.ужгород,ул.Проектная,44 ной жидкости, их траектория состоиг иэ эоны ускорения и измерительной зоны. При прочих равных условиях это позволяет сократить путь частиц в жидкости на 60-70, а длительность цикла обмера одной частицы - 2,5 3 раза по сравнению с известным устройством. Это достигается благодаря включению в состав седиментометра блока амплитудно-временного преобразования запоминающего устройства, 10 блока управления запоминающим устройством и второго генератора электрических импульсов постоянной частоты следования.Блок 5 амплитудно-временного пре образования предназначен для преобразования амплитуды электрического сигнала, возникающего на фотоприемнике при пересечении луча фотоканала оседающей частицей, в длительность временного промежутка, пропорциональную размерам частицы, Генератор 8 необходим для заполнения этого вре.менного промежутка импульсами заданной частоты следования, посредством чего амплитуда сигнала преобразуется в цифровуюдискретную ) Форму, Это преобразование осуществляется одновременнос измерением и регистрацией скорости оседания частицы и независимо от них, поэтому результат преобразования не может быть немедленнозафиксирован измерительно-регистрирующим устройством. Для храненияэтого результата необхОдимо дискретное запоминающее устройство 6. Блок 7управления запоминающим устройствомнеобходим, с одной стороны, для записи результата амплитудно-временного преобразования сигналов фотоканала в запоминакицее устройство 6 и,с другой стороны, для обеспечениясчитывания этого результата измери-тельно-регистрирующим устройствомпосле окончания измерения и регистрации скорости оседания частицы. Для уменьшения длительности цикла аналого-временного преобразования частота следования импульсов.генератора 8 подобрана большей, чем частота генератора 18, входящего в состав измерительно-регистрйрующего устройства, а частотная и временная развязка процессов измерения скорости оседания и размеров частицы посредством блока амплитудно-временного преобразования, дискретного запоминающего устройства блока управления запоминакщим устройством и, второго генератора обеспечивает сокращение длительности цикла обмера отдельной частицы.