Анализатор гранулометрического состава

 

АНАЛИЗАТОР ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА, содержащий седиментационный цилиндр с воронкой для ввода пробы, измерительную трубку с преобразователем уровня, сообщаннцуюся с седиментационным цилиндром, корректирующую трубку с преобразователем уровня, сообщающуюся с седиментационным цилиндром в части, расположенной выше торца носика воронки, и автогенераторный измеритель уровня с частотным выходом, два входа которого соединены с выходами двух основньрс ключей, входы которых соединены с преобразователями уровня .измерительной и корректирующей трубок, при этом выход автогенераторного измерителя зфовня с частотным выходом соединен с входом счетчика, а корректирукяций вход - с первым выходом схемы автоматической коррекции измерительного тракта, отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности измерения, он дополнительно снабжен двумя отсчетными трубками с преобразователями уровня, сообщенными с седиментационным цилиндром в части, расположенной выше уровня ввода измерительной и ниже уровня ввода корректирующей трубок, и первым и вторым коммутаторами, причем выходы преобразователей уровня отсчетных трубок соединены с входами двух дополнительных ключей, автогенераторный измеритель уровня с частотным входом выполнен с двумя дополнительными входами, соединенными с выходами двух дополнительных ключей, первый выход счетчика подключен к входу первого комму (Л татора, выход которого соединен с входом схемы автоматической коррекции измерительного тракта, второй .выход счетчика подключен к входу второго комментатора, выход которого соединен с входом дополнительно введенной схемы разделения информации, выход схею мы разделения информации соединен с о to входом дополнительно введенного арифметико-логического устройства, выход соторого соединен с входом дополнительно введенного таймера, выход ко00 торого соединен с первым управляющим входом схемы разделения информации, а выходы дополнительно введенного синхронизатора соединены с управляющими входами коммутаторов и основных .и дополнительных ключей, а также с вторым управляющим входом схемы разделения информации, при этом вход синхронизатора подключен к второму выходу схемы автоматической коррекции измерительного тракта.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

00UH

РЕСПУБЛИК

3(Я) С 01 N 15 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3614589/24-25 (22) 01.07.83 (46) 23.10.84. Вюл. № 39 (72) С.И.Корищ, С.В.Кислых и О.П.Кочегарова (71) Уральский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и конструк. торского института "Цветметавтоматика" (53) 539 ° 215 (088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 741108, кл. G 01 И 15/04, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР № 928200, кл. С 01 И 15/02, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3419791, кл. G 01 И 15/04, 1982 (прототип). (54) (57) АНАЛИЗАТОР ГРАНУЛОИЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА, содержащий седиментационный цилиндр с воронкой для ввода пробы, измерительную трубку с преобразователем уровня, сообщающуюся с седиментационным цилиндром, корректирующую трубку с преобразователем уровня, сообщающуюся с седиментационным цилиндром в части, расположенной вьппе торца носика воронки, и автогенераторный измеритель уровня с частотным выходом, два входа которого соединены с выходами двух основных ключей, входы которых соединены с преобразователями уровня .измерительной и корректирующей трубок, при этом выход автогенераторного измерителя уровня с частотным выходом соеединен с входом счетчика, а корректирующий вхОд — с первым выходом схемы автоматической коррекции измерительного тракта, отличающийся.„Я0„„1120218 А тем, что, с целью повьппения точности измерения, он дополнительно снабжен двумя отсчетными трубками с преобразователями уровня, сообщенными с седиментационным цилиндром. в части, расположенной выше уровня ввода изме. рительной и ниже уровня ввода корректирующей трубок, и первым и вторым коммутаторами, причем выходы преобразователей уровня отсчетных трубок соединены с входами двух дополнительных ключей, автогенераторный измеритель уровня с частотным входом выполнен с двумя дополнительными входами, соединенными с выходами двух дополнительных ключей, первый выход счетчика подключен к входу первого коммутатора, выход которого соединен с входом схемы автоматической коррекции измерительного тракта, второй .выход счетчика подключен к входу второго коммутатора, выход которого соединен с входом дополнительно введенной схе. мы разделения информации, выход схемы разделения информации соединен с входом дополнительно введенного арифметико-логического устройства, выход .соторого соединен с входом дополнительно введенного таймера, выход которого соединен с первым управляющим входом схемы разделения информации, а выходы дополнительно введенного синхронизатора соединены с управляющими входами коммутаторов и основных .и дополнительных ключей, а также с вторым управляющим входом схемы разделения информации, при этом вход синхронизатора подключеH к второму выходу схемы автоматической коррекции измерительного тракта.

1 11

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для определения гранулометрического состава материалов и может быть использовано в металлургической, горной и других отраслях промышленности.

Известно устройство для гранулометрического анализа дисперсных продуктов, содержащее седиментационный цилиндр и сообщающуюся с ним измерительную трубку, электронный уровнемер и схему обработки сигналов (1), Недостатком устройства является невысокая точность измерения из-sa отсутствия в нем средств для уменьшения влияния дестабилизирующих факторов.

Известно устройство для контроля фракционных составов и удельной поверхности сыпучих строительных материалов, содержащее седиментационный цилиндр с источником света и фотопри емником, ) затвор для удаления отработанной пробы и жидкости, блок регистрации, блок управления, блок водоснабжения и пробоотборник.

Принцип действия указанного устройства основан на определении ослаб ления светового потока, вызванного седиментирующими частицами в цилиндре (2j .

К недостаткам данного устройства следует отнести-погрешность измерения, связанную с неравновесными процессами в начальной стадии седимента. ции.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является анализатор для анализа гранулометрического состава, содержащий седиментационный цилиндр с воронкой для ввода пробы, измерительную трубку с преобразователем уровня, сообщающуюся с седиментационным цилиндром, корректи. рующую трубку с преобразователем . уровня, сообщающуюся с седиментационным цилиндром в части, расположенной выше торца носика воронки, и автогенераторный измеритель уровня с частотным выходом, два входа которого соединены с выходами двух основных ключей, входы которых соединены с преобразователями уровня измерительной и корректирующей трубок, при этом выход автогенераторного измерителя уровня с частотным выходом соединен с входом счетчика, а корректирующий вход — с первым выходом схемы

20218 2

f5

S0

55 автоматической коррекции измерительного тракта.

Принцип действия известного устройства основан на регистрации уровня в измерительной трубке, определяемого воздействием на жидкость седиментирующих частиц, и преобразовании данных, поступающих с преобразователей уровня с помощью автогенераторного измерителя уровня с частотным выходом и счетчика в сигнал в двоич.ном коде с дальнейшей его индикацией. Коррекция работы устройства осуществляется с помощью корректирующей трубки, сообщающейся с седиментационным цилиндром выше выходного отверстия воронки для ввода пробы, т.е в области с чистой дисперсной средой (3) .

Известное устройство характеризуется недостаточно высокой точностью измерения, обусловленной следующими процессами.

При введении пробы в осадительный цилиндр происходит вытеснение жидкос ти пробой. Движение увлекаемых жидкостью твердых частиц первоначально носит турбулентный характер. Кроме того, введение пробы выводит жидкость в осадительном цилиндре из состояния покоя, вызывая ее колебания. Время переходного процесса от момента ввода пробы до момента, когда под действием сил тяжести и сопротивления жидкости, компенсирующих друг друга, начнется движение твердых частиц установившейся (стоксовской) скоростью, определяемой только размером частиц, является переменным и зависит от многих факторов, что приводит к неоднозначности расчета моментов времени съема информации об уровне жидкости.

Цель изобретения — повышение точности измерения гранулометрического состава.

Поставленная цель достигается тем, что в анализатор гранулометрического состава, содержащий седиментационный цилиндр с воронкой для ввода пробы, измерительную трубку с пре. образователем уровня, сообщающуюся с седиментационным цилиндром, корректи. рующую трубку с преобразователем уровня, сообщающуюся с седиментационным цилиндром в части, расположенной выше торца. носика воронки, и автогенераторный измерительный уровень с частотным выходом, два входа котороro соединены с выходами двух основных

3 11 ключей, входы которых соединены с

| преобразователями уровня измеритель-I ной и корректирующей трубок, при этом выход автогенераторного измерителя уровня с частотным выходом соединен с входом счетчика, а корректирующий вход — с первым выходом схемы автоматической коррекции измерительного тракта, дополнительно вве. дены две отсчетные трубки с преобразователями уровня, сообщенные с седиментационным цилиндром в части, расположенной выше уровня ввода измерительной и ниже уровня ввода корректирующей трубок, и первый и вторым коммутаторами, причем выходы преобразователей уровня отсчетных трубок соединены с входами двух дополнительных ключей, автогенераторный измеритель уровня с частотным входом выполнен с двумя дополнительными входами, соединенными с выходами двух дополнительных ключей, первый выход счетчика подключен к входу первого коммутатора, выход которого соединен с входом схемы автоматической коррекции измерительного тракта, второй выход счетчика подключен к входу второго коммутатора, выход которого соединен с входом дополнительно введенной схемы разделения информации, выход схемы разделения информации соединен с входом дополнительно введенного арифметико-логического устройства, выход которого соединен с входом дополнительно введенного таймера, выход которого соединен с первым управляющим входом схемы разделения информации, и выходы дополнительно введенного синхронизатора соединены с управляющими входами коммутаторов и основных и дополнительных ключей, а также с вторым управляющим входом схемы разделения информации, при этом вход синхронизатора подключен к второму выходу схемы автоматической коррекции измерительного трак. та.

На чертеже показан анализатор гранулометрического состава.

Анализатор содержит седиментацион. ный цилиндр 1 с воронкой 2 для введения пробы. С осадительным цилиндром

1 сообщаются измерительная 3, кор ректирующая 4 и отсчетные 5 трубки, которые расположены ниже уровня корректирующей трубки 4 и выше измерительной трубки 3. Измерительная труб1 ка 3 соединена с измерительным пре20218 4

55 обраэователем 6 уровня, корректирующая трубка 4 — с корректирующим преобразователем 7 уровня, а отсчетные трубки 5 — с отсчетными преобразователями 8 уровня. Каждый преобразователь уровня через соответствующий хлюч 9 соединен с автогенераторным измерителем 10 уровня с частотным выходом, который подключен к входу счетчика 11. Выходы счетчика 11 подключены через коммутаторы 12 и 13 соответственно к схеме 14 автоматической коррекции измерительного тракта и к входу схемы 15 разделения информации. Выход схемы 15 разделения ин. формации соединен с входом арифметико-логического устройства 16, подключенного выходом к входу таймера 17, Синхронизатор 18 по входу связан со схемой 14 коррекции измерительного тракта, а выходы синхронизатора 18 соединены с управляющими входами ключей 9, коммутаторов 2 и 13 и схемы

15 разделения информации. -Таймер 17 соединен но выходу с управляющим входом схемы 15 разделения информации.

Устройство работает следующим образом.

После введения пробы в седимента- . ционный цилиндр 1 через воронку 2 движение твердых частиц носит нестационарный характер, частицы увлекаются на некоторую высоту вверх током вытесняемой пробой жидкости и участвуют в колебательном движении, вызванном импульсным воздействием пробы на жидкость как систему с распределенными параметрами. Под действием давления, оказываемого твердыми частицами на жидкость в седиментационном цилиндре, уровень жидкости в сообщающихся с ним измерительной 3 и отсчетных 5 трубках повышается.

Одновременно в этих трубках происходит затухающее колебательное движение, вызванное колебательным процессом в седиментационном цилиндре.Постоянная составляющая уровня жидкости в корректирующей трубке 4 остается неизменной, поскольку эта трубка сообщается с седиментационным цилинд ром выше уровня выходного отверстия воронки 2 и твердых частиц в столбе жидкости в области корректирующей трубки 4 нет.

По мере оседания наиболее мелких

3 частиц происходит осветление суспенэии над отсчетными трубками 5. После.

1 l 202 18 б того как полностью исчезнут твердые частицы над некоторой отсчетной трубкой 5, уровень жидкости. в ней сравняется с уровнем жидкости в корректирующей трубке 4. Скорость выравнивания уровней жидкости в отсчет ных 5 и корректирующей 4 трубках есть скорость оседания наиболее мелких частиц, присутствующих в пробе.

Поскольку последние наиболее легко увлекаются нестациоцарными потоками, образующимися в осадительном цилиндре 1 после введения в него пробы, то переход этих наиболее мелких частиц к движению с постоянной скоростью оз начает, что другие, более крупные частицы, также приобретают к этому моменту установившиеся стоксовские значения скоростей оседания. Таким образом, зафиксировав стационарный характер движения фронта пробы с помощью некоторой трубки 5, отсчет вы" соты осаждения частиц следует производить от указанной отсчетной трубки 5е

После введения пробы анализатор начинает работать в отсчетном режиме, а в дальнейшем переходит к измеритель ному режиму, отличающемуся от первого алгоритмам обработки информации.

Коррекция измерительного тракта, обеспечивающая компенсацию дестабилизирующих факторов, производится в обоих режимах.

В отсчетном режиме измерительный б, корректирующий 7 и отсчетные 8 преобразователи через ключи 9 поочередно включаются и колебательный контур автогенераторного измерителя 10 уровня, который генерирует пачки колебаний (радиоимпульсы), длительностью которых управляет схема 14 коррекции измерительного тракта. Число колебаний в пачке является однозначной функцией уровня жидкости в соответствующей трубке 3,4 или 5 и регистрируется в виде двоичного кода в счетчике 11.

При подаче команды на коммутатор

13 это число поступает на сигнальные входы схемы t5 разделения информации, которая тактируется синхронизатором

18 одновременно с ключами 9. В ре" зультате за цикл опроса преобразователей 6-8 в арифметико-логическом устройстве оказывается информация, необходимая для определения скорости движения фронта пробы. Сравнивая уровень жидкости в отсчетных трубках

5, расположенных ниже корректирующей трубки 4, определяют скорость прохождения фронта пробы и в момент, когда эта скорость становится постоянной, фиксируют номер соответствующей этому событию отсчетной трубки 5. Расстояние каждой из отсчетных трубок до измерительной трубки 3 хранится в памяти арифметико-логического .устройства 16 и используется для вычисления моментов выборки информации для

- анализа заданных классов крупности, после чего соответствующие команды подаются на таймер 17. После вычисления расстояния движения частиц с установившимися скоростями анализатор переключается в измерительный режим.

Коммутация отсчетных преобразователей 8 прекращается, а работа устройства происходит в два такта.

Для первого из них измерительный преобразователь 6 уровня через ключ

9 включается в колебательный контур автргенераторного измерителя 10 уров ня. Сформированный радноимпульс преобразуется счетчиком 11 в двоичный код, который поступает через коммутатор 13 на схему 15 разделения информации. По командам таймера 17 информация о текущих значениях уровня жидкости в измерительной трубке 3 за писывается в арифметико-логическое устройство 16. Моменты подачи команд записи таймером t7 являются функциями двух переменных: диаметра анализи руемого класса крупности и вычисленного в отсчетном режиме расстояния движения частиц Н с установившимися скоростями. Через время, необходимое для оседания всех частиц заданного диапазона размеров, арифметико-логическое устройство 16 вычисляет содержание частиц во всех заданных классах крупности и передает их на регистрацию.

Для второго такта работы анализатора (корректирующего) в контур автогенераторного измерителя 10 через ключ 9 включается корректирующий пре. образователь 7 уровня. Записанное в счетчик 11 число колебаний в корректирующем радиоимпульсе через коммутатор 12 подается на схему 14 коррекции измерительного тракта. Это число tt сравнивается с записанным в схему 14 коррекции числом 1 з1 ° В случае нарушения равенства tt = М выполнение которого обеспечивается

7 11 при калибровке анализатора, схема

14 коррекции вырабатывает сигнал управления длительностью включения автогенераторного измерителя 10.

Длительность радиоимпульса изменяется до тех пор, пока не будет обеспечено равенство 11 = M, В результате достигается коррекция погрешностей как от нестабильности частоты самого автогенераторного измерителя

10, так и от изменения уровня жидкос. ти в седиментационном цилиндре 1.

Определенное в корректирующем такте значения длительности пачки колебаний запоминается и используется в очередном измерительном такте работы анализатора.

Длительность цикла работы анализатора в общем случае является переменной, причем синхронизатор 18 управляется схемой 14 коррекции, что обеспечивает необходимую зависимость

20218 8 между временем включения ключей 9, коммутаторов 12 и 13 и длительностью радиоимпульса.

Предложенное построение анализатора гранулометрического состава обеспечивает повышение точности измерения путем коррекции моментов времени регистрации уровня жидкости в изме1п рительной трубке с учетом фактической высоты оседания частиц с устано„вившимися стоксовскими скоростями.

Непрерывная регистрация скорости движения мелкодисперсного фронта пробы с

1 помощью введенных отсчетных трубок фиксирует установление стационарного характера движения твердых частиц и ведет отсчет высоты оседания частиц от соответствующей этому условию бли. жайшей отсчетной трубки, что приводит к снижению разброса результатов анализа гранулометрического состава.

ВНИИПО Заказ 7731/31 Ти аж 822 По сное

2 йпи

Филиал ШШ Патент, г. Ужгород, ул.Проектная,4