Сендиментометр для анализа дисперсного состава и спектров плотности частиц гранулированных материалов

 

СЕДИМЕНТОМЕТР ДЛЯ АНАЛИЗА ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА И СПЕКТРОВ ПЛОТНОСТИ ЧАСТИЦ ГРАНУЛИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ , содержащий измерительный сосуд,, фотоэлектрический датчик скоростей оседания частиц, включающий фотоканалы, каждый кз которых состоит из 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 дискрет ного действия, блок управления загрузочно-дозирующим устройством и блок синхронизации измерительнорегистрирующего и загрузочно-дозирующего устройства, причем фотоприемники датчика скоростей оседания .через блок формирования и распределения сигнала подключены к входам управления запуском и остановкой электронного счетчика, третий выход блока формирования и распределен ния через блок cинxpoнизaI ии и блок управления загрузочно-дозирующим устройством соединен с загрузочнодозирующим устройством, второй вход блока синхронизации соединен с входом управления возвратом в исходное состояниеэлектронного счетчика и 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 , отличающийся тем, что, с целью повышения производительности анализа путем обеспечения возможности одновременного и независимого измерения размеров и скорости оседания каждой частицы в одной жидкости, в его состав дополнительно введены блок апмлитудно-временного преобразования, цифровое запое $9 минающее устройство, блок управления запоминающим устройством и второй (Л генератор электрических импульсов постоянной частоты, при этом фотоэлектрический датчик скоростей -оседания частиц выполнен содержащим два фотоканеша, причем выход первого фотоприемника подключен к первому входу блока формирования и распределения сигнала, а выход второго .фотоприемника соединен с вторым входом блока формирования и распреде00 00 ления сигнала и входом блока амплитудно-временного преобразования, выход которого, подключен к входу бло00 со ка управления запоминающим устройством , второй, третий и четвердый вхоО1 ды которого, каикдый в отдельности, соединены соответственно с выходами первого и второго генераторов электрических импульсов постоянной частоты и вторым выходом блока синхронизации измерительно-регистрирующего и загрузочно-доэирующего устройств , при этом выходы блока управления запоминаняцим устройством подключены к соответствующим выходам блока фо «ирования и распределения ,сигнала, а запоминающее устройство соединено с блоком управления запоминающим устройством.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК

ГОСУДАРСТВЕККЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3(Я) 8 01 и 15 04

{21) 3405920/18-25 (22) 01.03.82 (46) 30.08.83. Вюл. Р 32 (72) В.Н.Узморский, В.A.Зайцев, П.П.Олейников и В.М.Окнин (53) 539.215(088.8) (56) 1. Патент Японии Р 8595, кл. 108СО, опублик. 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 805130, кл. С 01 М 15/04, 1978 (прототип). (54)(57) СЕДИМЕНТОИЕТР ДЛЯ АНАЛИЗА

ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА И СПЕКТРОВ ПЛОТНОСТИ ЧАСТИЦ ГРАНУЛИРОВАННЫХ NATEРИАЛОВ, содержащий измерительный сосуд,. фотоэлектрический датчик скоростей оседания частиц, включающий фотоканалы, каждый из которых состоит из источника светового излучения, формирователя луча и фотоприемника, блок формирования и распределения сигналов датчика, измерительно-ре- гистрирующее устройство, состоящее иэ электронного счетчика, генератора электрических импульсов постоянной частоты и оконечного цифрового регистрирующего устройства, загрузочно-дозирующее устройство дискрет ного действия, блок управления загрузочно-дозирующим устройством и блок синхронизации измерительнорегистрирующего и загрузочно-дозирующего устройства, причем фотоприемники датчика скоростей оседания через блок формирования и распределения сигнала подключены к входам управления запуском и остановкой электронного счетчика, третий выход блока формирования и распределе- ° ния через блок синхронизации и блок управления загрузочно-дозирующим устройством соединен с загрузочнодозирующим устройством, второй вход блока синхронизации соединен с вхо дом управления возвратом в исходное состояние электронного счетчика и

„.SU„„1038835 А выходом оконечного цифрового регист рирующего устройства, измерительный вход электронного счетчика соединен с выходом генератора электрических импульсов постоянной частоты, а его выход подключен к входу оконечного цифрового регистрирующего устройства, отличающийся 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 зторого ,фотоприемника .соединен с вторым вхо" (° ) дом блока формирования и распределения сигнала и входом блока амплитудно-временного преобразования, вы- QO ход которого, подключен к входу бло- ( 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 управления запоминающим устройством подключены к соответствующим выходам блока формирования и распределения ,сигнала, а запоминающее устройство соединено с блоком управления запоминающим устройством.

1038835

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 промжаленности, 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 ). 15

Недостатком указанного седиментометра .применительно к анализу гранулированних материалов является недостоверйость определения из дисперсионного состава. 20

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является седиментометр для анализа гранулированных материалов, содержащий измерительный сосуд, 2 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- 40 регистрирующего и загрузочно-дозирующего устройств. При этом Фотоприемники датчика скоростей оседания через блок формирования и распределения сигнала подключены к вхо- 4э дам управления запуском и остановкой электронного счетчика, третий выход блока формирования и распределения через блок синхронизации и блок управления соединен с загру- gg зочно-дозирующим устройством, второй вход блока синхронизации соединен с входом управления возвратом в исход- ное состояние электронного счетчика, 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 устройства. Фотоканалы датчика скоростей оседания частиц разнесены по высоте измерительного сосуда и расположены попарно на равных расстояниях один от другого в пределах участков сосуда, занимаемых 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 жидкостей

Недостатком известного устройства является невысокая производительность, составляющая до 250-300 частиц в час в зависимости от их раэмеров и плотности. При. этом главным фактором, 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 фотоканала 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 траектории 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 фотоканала первой измерительной базы и границей раздела жидкостей. Она предназначена для предотвращения .влияния так называемого "придонного эффекта" иа скорость оседания частицы в измерительной зоне, источником . этого эффекта является граница раздела жидкостей. Далее по ходу части цы 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 в

10 38835

f0 сосуде непосредственно для измерения ее скоростей используется не более 20% °

Повышение производительности известного седиментометра за счет сокращения протяженности вспомогательных зон на траектории оседания частиц неприемлемо, поскольку приводит к тому, что частицы не успевают приобрести стационарные скорости оседания, их поверхность не полностью пересмачивается при пересечении границы .раздела жидкостей, вследствие чего значительно возрастает. погрешность анализа. Уменьшение с той же целью длины измерительных зон также 15 приводит к возрастанию погрешности измерения скоростей оседания частиц, что недопустимо..

Таким образом, существенное повышение производительности седнментометрического анализа гранулированных материалов в рамках известного устройтсва беэ увеличения погрешности результатов невозможно.

Цель изобретения — повышение производительности седиментометрического анализа дисперсного состава и спектров плотности частиц гранулированных материалов без снижения достигнутого уровня точности.

Поставленная цель достигается тем что в седиментометр для анализа .дисперсного состава и спектров плотности частиц гранулированных мате-. риалов, содержащий измерительный сосуд, фотоэлектрический датчик скоростей оседания частиц, включающий фотоканалы, каждый из которых состоит из источника светового излучения, формирователя луча и фотоприемника,. блок формирования и распреде 40 ления сигналов датчика, измерительно-регистрирующее устройство, состоящее из электронного счетчика, генератора электрических импульсов постоянной частоты и оконечного 45 цифрового регистрирующего устройства, загрузочно-доэирукхцее 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 распре деления сигнала подключены к входам управления запуском и остановкой электронного счетчика, третий вход блока формирования и распределения через блок синхронизации и блок управления соединен с загрузочно-дози. рующим устройством, второй вход бло 60 ка синхронизации соединен с входом управления возвратом в исходное сос тояние электронного счетчика и выходом оконечного цифрового регистрирующего устройства, измерительный 65 вход элеятронного счетчика соединен с выходом генератора электрических импульсов постоянной частоты, а его выход подключен к входу оконечного цифрового регистрирующего устройства, дополнительно введены

Ъ блок амплитудно-временного преобразования, цифровое запоминающее устройство, блок управления запоминающим устройством и второй генератор электрических импульсов постоянной частоты, при этом фотоэлектрический датчик скоростей оседания частиц выполнен содержащим два фотоканала, причем выход первого фотоприемника подключен 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 соответ. ственно с выходами первого и второго генераторов. электрических импульсов постоянной частоты и вторым выходом блока синхронизации измерительнорегистрирующего и загрузочно-дозирую. щего устройств, при этом выходы блока управления запоминающим устройством подключены к соответствующим выходам блока формирования и распределения сигнала, а запоминающее устройство соединено с блоком управления запоминающим устройством.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого седиментометра. .Седиментометр содержит измерительный сосуд 1, фотоэлектрический датчик 2 скоростей оседания частиц, блок 3 формирования и распределения сигналов, измерительно-регистрирующее устройство 4, блок 5 амплитудновременного преобразования,. запоми-. нающее устройство 6, блок 7. управления запоминающим устройством, генератор 8 электрических импульсов постоянной частоты, блок 9 синхронизации измерительно-регистрирующего и загрузочно-доэирующего устройства, загрузочно-доэирующее устройство 10 дискретного действия и блок 11 управления загрузочно-дозирующим устройством. Датчик 2 скоростей оседания состоит йэ двух фотокаяалов 12 и 13, каждый иэ которых содержит источник 14 излучения, формирователь 15 луча и фотоприемник 16. Фотоканалы 12 и 13 разнесены по высоте измерительного сосуда 1 вдоль направления оседания частиц в нем и образуют базу для измерения скоростей оседания. Иэмерительно-регистрирукицее устройство 4 состоит иэ электронного счетчика 17, гене1038835 ратора 18 электрических импульсов постоянной частоты и оконечного цифрового регистрирующего устройства 19

Седиментометр реализует способ анализа, сущность которого состоит в независимом и одновременном измерении скорости оседания и размеров (диаметра каждой отдельной частицы, При этом для регистрации момента прохождения частицы использован сам по себе факт появления электрического 10 импульса на выходе фотоприемника, а для измерения размеров частицы— величина (амплитуда ) этого импульса

Седиментометр работает следующим образом. 15

В 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, смачивается ею, приобретает стационарную скорость оседания и пересекает луч фотоканала 12. Возникающий при этом на его фотоприемнике электрический импульс Формируется блоком 3 и направляется им на вход управления

35 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 íà его фото. приемнике возникает электрический импульс, который одновременно подается на вход блока 3 и на вход бло- 45 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 устройства 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 (амплитуда ) импульса с фотоприемника Фотоканала 13 преобразуется блоком 5 в длительность промежутка времени, пропорциональную размеру частицы. Эта длительность при помо щи блока 7 управления заполняется импульсами, поступающими с генератора 8, после чего количество импульсов запоминается дискретным за- . поминающим устройством б и хранится в нем, По окончании регистрации результата измерения скорости оседания частицы в устройстве 19 тот же импульс; с его выхода, который вернул счетчик 17 в исходное состояние, одновременно через блок 9 синхрониза ции поступает на вход блока 7 управления ° При этом блок 7 управления подает управляющий импульс на вход управления "Пуск" счетчика 17 и начинает сравнение числа импульсов, накопленных в запоминающем устройстве 6, с количеством импульсов,,поступающих одновременно на один из его входов и счетную линейку счетчика 17 с генератора 18. При совпадении этих количеств блок 7 управления подает один импульс на вход управления "Стоп" счетчика 17, набор импуль. сов на его линейке прекращается, и результат измерения автоматически выводится на носитель информации регистрирующего устройства 19, после чего счетчик 17 импульсом с устройства 19 вновь возвращается в исходное состояние.

В течение описанного цикла на входы блока 9 синхронизации поступают импульсы с блока 3 и устройства 19. Блок 9 представляет собой электронное логическое устройство, построенное так, что с одного из его выходов, а именно с соединенного с блоком 7 управления, на этот блок подается один импульс в том и только в том случае, если на входы блока 9 синхронизации поступает последовательно два импульса с блока 3 и один импульс с устройства 19. Они свидетельствуют о том, что скорость оседания частицы измерена и зарегистрирована, и измерительно-регистрирую щее устройство 4 готово к считыванию результата измерения размеров частицы из запоминающего устройства 6. После окончания регистрации этОго результата с устройства 19 на вход блока 9 подается еще один импульс, свидетельствующий об окончании цикла. обмера одной частицы.

Только в этом случае блок 9 подает на вход блока 11 управления импульс, по поступлении которого этот блок приводит в действие загрузочно-дозирующее устройство 10, вводящее в измерительный сосуд 1 следующую частицу. Описанный цикл работы повторя- . ется автоматически до полного исчерпания частиц в загрузочно-дозирующем устройстве 10.

В описанном седиментометре исполь зуется процесс оседания частиц в од1038835

ВНИИПИ Заказ 6221/50 Тираж 873 Подписное

Фили ал ППП "Патент" r, Ужгород ул. Проектная 4

4 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, блока управления запоминающим устройством и второго генератора электрических импульсов постоянной частоты следования.

Блок 5 амплитудно-временного пре- 15 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 цифровую (дискретную ) форму. Это преобразование осуществляется одновременно с измерением и регистрацией скорости оседания частицы и независимо от них, поэтому результат преобразования не может быть немедленно зафиксирован измерительно-регистрирующим устройством. Для хранения этого результата необхОднмо дискретное запоминающее устройство 6. Блок 7 управления запоминающим устройством необходим, с одной стороны, для записи результата амплитудно-временного преобразования сигналов фотоканала в запоминакицее устройство 6 и, с другой стороны, для обеспечения считывания этого результата измери- тельно-регистрирующим устройством после 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.