Анализатор дисперсного состава порошков

,801060 ОПИСА К АВТОРСК ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " СВИДЕТЕЛЬСТВУ СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский институт прикладной математики и механики при Томском государственном университете им. В.В, Куйбышева( 5 4) ( 57 ) АНАЛИЗАТОР ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА ПОРО(1)КОВ по авт.св. Р 868481,отличающийся тем, что,с целью проведения автоматическогоанализа токсичных и пожароопасныхпорошкообразных материалов, анализатор дополнительно снабжен включенными последовательно в пневматическуюлинию, соединяющую выходной воздушный патрубок системы очистки анализатора со входным воздушным патрубком дозатора, центробежной воздуходувкой, ресивером с редукторси,электропневмоклапаном и емкостьюдля сжатого инертного газа.Изобретение относится к техникеанализа дисперсного состава порошков и может быть использовано впорошковой металлургии, химическойи других отраслях промышленности,связанных с переработкой порошкообразных материалов,По основному авт.св. Р 868481известен анализатор, содержащийдозатор порошкообраэного материала,сепаратор, воздуходувку, циклоны,командный блок и регистрирующийприбор, при этом сепаратор выполненв виде полого вращающегося дискового ротора со целями между дискамидля вывода мелкой Фракции материалаи тсоса воздуха, который ограниченсверху соосно вращающейся профили- .рованной тарелкой, а снизу обтекателем, помещенным в направляющую воронку, причем направляющая воронкаи край вращающейся профилированнойтарелки образуют щель для выводакрупной фракции материала, а навходе в сепаратор и на выходе мелкойфракции иэ сепаратора он снабженемкостными датчиками концентрациивзвешенных частиц анализируемогои отсепарированного материала, проходное сечение которых меньшепроходного сечения трубопровода Я .Недостатком известного анализатора дисперсного состава порошковявляется то, что несмотря на высокую степень очистки примерно 0,5-1анализируемого порошка выбрасывается в атмосферу вместе с несущей сре"дой,для создания необходимого расхода несущей среды через анализаторс помощью эжектора требуется значительный расход газа для созданияэжекционного эффекта, Эти недостатки препятствуют проведению анализадисперсного состава порошков, Физийко-химическими свойствами которыхявляется склонность к воспламенению,токсичность (представляют опасностьдля обслуживающего персонала и окружающей среды). Для проведения анализа подобных порошков необходимо применение различных инертных сред,т.е. газов, в которых отсутствуеткислород, поддерживающий горение.Очевидно, что использование известного устройства в данном случае нецелесообразно с точки зрения экОномии, как правило, дорогостоящих идефицитных инертных газов. Крометого, из соображений охраны окружающей среды недопустим,"выброс токсичных порошков в атмосферу. 5 10 15 20 25 ЗО Цель изобретения - прбведение автоматического анализа дисперсного,состава токсичных и пожароопасных порошкообоаэных материалов,Поставленная цель достигается тем,что анализатор дисперсиого сос 35 40 45 50 55 60 5 тава порошков, содержащий дозаторпорошкообраэного материала, сепаратор, воздуходувку, циклоны, командный блок и регистрирующий прибор,при этом сепаратор выполнен в видеполого вращающегося дискового ротора со щелями между дисками для вывода мелкой Фракции материала и отсоса воздуха, который ограниченсверху соосно вращающейся профилированной тарелкой, а снизу обтекателем, помещенным в направляющую воронку причем направляющая воронкаи край вращающейся профилированнойтарелки образуют щель для выводакрупной Фракции материала, а навходе в сепаратор и на выходе мелкой Фракции из сепаратора он снабжен емкостными датчиками концентрации взвешенных частиц анализируемогои отсепарированного материала, проходное сечение которых меньше проходного сечения трубопровода, дополнительно снабжен включенными последовательно в пневматическую линию, соединяющую выходной патрубоксистемы очистки анализаЭзра с входным воздушным патрубком доэатора,центробежной воздуходувкой, ресивером с редуктором, электропневмоклапаном, емкостью для сжатогоинертного газа,На фиг.1 изображен анализатор, общий вид; на Фиг,2 - блок-схема измерительной части; на фиг,З - временная диаграмма работы измерительной части.Анализатор дисперсного состава порошков (Фиг,1) состоит из корпуса 1 с бункером крупной Фракции 2 и электродвигателем 3, доэатора порошкообразного материала 4 с электродвигателем 5, циклонов б, центробежной воздуходувки 7, емкостных датчиков концентрации взвешенных частиц 8 и 9, вторичного прибора. 10, регистрирующего прибора 11, командного прибора 12. В корпус сепаратора помещен вращающийся дисковый ротор 13, ограниченный снизу обтекателем 14, а сверху соосно вращающейся профилированной тарелкой 15. Обтекатель помещен в направляющую воронку 16 с аксиальным вводом 17, На валу дискового ротора установлены шестерни 18, Для сообщения внутренней полости анализатора с атмосферой установлен перепускной электропневмоклапан 19, После центробежной воздуходувки для дополнительной регулировки расхода воздуха установлено гидравлическое сопротивление 20, выполненное в виде сопла. Ресивер 21 служит для стабилизации расхода воздуха, емкость 22 - для хранения газообразной инертной среды, применяемой для анализа, котораясоединена с ресивером через редуктор 23 и электропневмоклапан 24, Для стравливания излишков газа в ресивере установлен предохранительный. клапан 25. Воздушный патрубок дозатора 26 соединен пневматической линией с ресивером 21. Вторичный прибор (фиг,2) состоит из блока формирования сигналов 27, блока отношения 28, регистрирующий прибор иэ блока индикации 29, командный 10 прибор - иэ блока управления интеграторами 30 и блока управления электродвигателями 31Приборы 10 12 имеют общий блок питания 32.Анализатор работает следующим 15 образом.Исследуемый пожароопасный или токсичный материал с соблюдением мер предосторожности помещается в бункер дозатора, после чего его 20 крышка герметизируется, Включается командный прибор 12, который подает сигнал на электропневмоклапан 24. Подается сигнал на центробежную воздуходувку 7, в течение некоторого 25 времени происходит заполнение инертной средой внутренней полости анализатора и дозатора. В это время открыт электропневмоклапан 19, с помощью которого происходит выпуск воздуха из полости анализатора. После закрытия электропневмоклапана 19 инертная среда по другому тракту электропневмоклапана начинает поступать в ресивер и рециркулировать, При этом достигается значительная экономия инертной несущей среды, т,е, она не выбрасывается в атмосферу. При достижении необходимого давления в ресивере клапан 24 закрывается. При этом внутренняя полость анализатора 40 разобщается от источника с инертной средой, но при необходимости при понижении давления в ресивере клапан 24 открывается и таким образом поддерживается необходимое давление. 45 После этого командный прибор подает сигнал на электродвигатель 3, Посредством шестерен 18 передается вращение на дисковый ротор 13 и профилированную тарелкУ 15. За счет разных диаметров шестерен отношение скоростей вращения профилированной тарелки и дискового ротора равно 1,7. Исследуемый порошок с помощью доватора 4, двигатель 5 которого приводится во вращение по сигналу с командного прибора 12, подается в несущий поток инертной среды, проходит через емкостный датчик 8, аксиальный ввод 17 и поступает в зону сепарации, которая образована внеш ним ободом дисков 13, обтекателем 14 и вращаюшейся профилированной тарелкой 15.За счет центробежной и аэродинамической сил крупные частицы выдесгде. - массовый расход материалаРна выходе из сепаратора. Составив соотношение зависимостей (1) и (2)В р 17ф Ййр Стрполучаем отношение проходящего в единицу времени количества материала с размерами частиц, меньшими граничного размера, к общему количеству исходного материала0,(3) Таким образом, если непрерывно следить эа концентрацией порошкообраэного материала на входе и выходе сепаратора и последовательно менять режимы разделения, то по отно" шению концентрации можно определить количество частиц, меньших анализируемых размеров, или кривые проходов э(И),Для замеров концентрации на входе и выходе сепаратора установлены емкостные датчики 8 и 9 концентрации ляются и скапливаются в бункере 2, а мелкие выносятся из эоны сепарации через щели между дисками, датчик концентрации взвешенных частиц мелкой фракции 9 и осаждаются в бункерах циклонов 6. Возможные воспламенен тя пожароопасных порошков, которые могут произойти,от электростатического разряда, защемлений и т.п. гасятся инертной средой, препятствующей горению, Токсичные порошкообразные материалы, которые не полностью отделяются циклонами, а в количестве 0,5-1 от общей массы выделяются вместе с несущей средой, не выбрасываются в атмосферу, а остаются в полости анализатора, не представляя опасности для окружающей средыПри установившемся режиме течения пылегазовой среды массовая концентрация порошкообразного материала в несущей среде на входе в сепаратор определяется из расходов компонентов6 (1)И -- Ргде 5 р, б - массовые расходы дисперсного материала и несущей среды.Если сепаратор работает в определенном режиме и в бункере крупной фракции скапливается часть материала с размерами, большими граничного , но на выходе из сепаратора массовая расходная концентрация будет меньше:взвешенных частиц анализируемого и отсепарированного материала.Измерение расхода порошка через датчики 8 и 9 основано на изменении величины электрической емкости от количества порошка, находящегося внутри датчика, Применяемый диэлькометрический метод исключает влияние дисперсности частиц на результат измерения. При прохождении порошка через датчики можно измерить интегральное значение количества порошка, прошедшего через датчики за вре- мя 10 15 Интегральные значения 3, 32,количества порошка, прошедшего через датчики 8 и 9, представляются в виде постоянных напряжений и сравниваются в блоке 28. Из вида выражений видно, что погрешность измерения интегрального количества порошка зависит, в первую очередь, от времени пребывания частиц в полости датчика, Чем меньше траектория частиц отличается от линий тока несущей среды, тем меньше частицы со" вершают хаотических движений и тем 30 меньше вносится погрешность. Для этих целей проходные сечения емкостных датчиков концентрации взвешенных частиц делают, при необходимости, меньшими проходного сечения 35 трубопровода. Предельным является случай равенства проходных сечений.В данном анализаторе отношение равно О, 75.Последовательность интегрирования,40 включение и выключение электропневмоклапанов, воздуходувки, дозатора осуществляется командным прибором 12 с блоками управления 31 и 32. Полный цикл работы анализатора поясняется 45 временной диаграммой (фиг,3) .В момент времени= 0 включается воздуходувка и электропневмоклапаны 19 и 24. В течение 10 с происходитудаление воздуха из внутренней полости анализатора и заполнение средой из баллона 21. В течение с 10-й по 20-ю с происходит стабилизация работы системы, создающей заданный расход несущей среды. В это время электропневмоклапан 19 включен в положение, обеспечивающее рециркуляцию несущей среды, Затем включается двигатель сепаратора и в течение с 20-й по 30-ю с происходит выход на режим.В течение с 30-й по бО-ю с происходит интегрирование сигналов с датчиков в блоке выделения 27 при прохождении через них несущей среды без частиц для определения нулевого уровня сигналов 3, ,.) С 60-й с включается дозатор, с 64-й с по 94-ю с происходит интегрирование потоков в датчиках 8 и 9. С 94-й по 104-ю с происходит определение раз-. ностей ) - Э и 3 -3 и осуществляется сравнение двух постоянных напряжений в блоке отношения 28:1 2Результат измерения в процентах Фиксируется в блоке индикации 29 в течение с 104-й по 110-ю с, На этом кончается процесс разделения и иэ-ф мерения выделенной Фракции порошка.Цикл работы анализатора повторяется б раз, после чего прекращается работа всех блоков, их элементы автоматически устанавливаются в исходное положение.Предложенное техническое решение позволяет создать рециркулирующее движение несущей инертной среды в герметичной полости анализатора, что дает возможность проводить анализ пожароопасных порошков, создает зкономию дорогостоящих и дефицитных инертных газов (аэота, аргона и др.), а также устраняет выброс токсичных порошков в атмосферу, что важно с точки зрения охраны окружаю,щей среды,1060573 Прн Ра 1 ата 3 ПНй Я 1 Я 119 Составитель В, Алексеевук Техред И. Костик Корректор М. Шарсва Редакто каз 9952/23 В 3035 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Тираж 471ИПИ Государственног по делам изобретениМосква, Ж, Рауш коми и от ская Подписноета СССРытийб , д. 4/