Способ определения диэлектрической проницаемости эллипсоидальных частиц, преимущественно зерна

 

Ло 137582

Класс 21е, 36к

42 9в)

КСС r)

ОПИСАНИЕ ИЗОЬРКтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Подписная группа М 95

В. H. Шмигель

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ПРОНИЦАЕМОСТИ ЭЛЛ И ПС О ИДАЛ Ь НЪ|Х ЧАСТ И Ц, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ЗЕРНА

Заявлено 7 марта 1960 г. за 657615f24 в Комитет 110 дела м llçîáðåòåí )é и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Б)оллетенс изобретений» л1в 8 за 1961 г.

Все расширгиощееся внедрение в промышленность и сельское хозяйство электрической сепарации сыпучих материалов (минералов, зерна и т. п.) обусловливает необходимость измерения диэлектрической проницаемости отдельных частиц, обладающих определенной формой, структурой и порой разнородным составом.

Известные способы определения диэлектрической проницаемости, при которых исследуемый сыпучий материал помещает я в однородное электрическое поле, не позволяют испытывать отдельные входящие в этот материал частицы.

С целью обеспечения возможности испытания отдельных эллипсоидальных частиц предлагается испытуемую частицу свободно подвешивать на нити и поворачивать на определенный угол, воздействуя электрическим полем, отмечая при этом потребную для поворота силу поля в зависимости от диэлектрической проницаемости частицы.

Для повышения точности измерения нить, на которой подвешивается испытуемая частица, предварительно тарируется путем подвеса к ней эталонного эллипсоидального тела, имеющего известное значение диэлектрической проницаемости.

На фиг. 1 показаны кривые, поясняющие сущность предлагаемого способа; фиг. 2 изображает вид спереди прибора для осуществления этого способа; на фиг. 3 — разрез по линии А-А на фиг. 2; на фиг. 4 — электрическая схема прибора.

Известно, что на частицу, представляющую собой вытянутый эллипсоид вращения, помещенный в однородное электростатическое поле, действует со стороны поля вращающий момент, № 137582

-=,. Е„ -

М:-. 4 Ф> $1п2 где o — диэлектрическая проницаемость, Ео — напряженность внешнего электрического поля, V, — объем эллипсоида, Ф, — коэффициент и — угол наклона большой оси эллипсоида к плоскости электродов, образующих поле.

Эталонный эллипсоид вращения известных размеров и диэлектрической проницаемости, помещенный в однородном электрическом поле и подвешенный на круглой негигроскопической нерастяжимой нити, поворачивается под действием вращающего момента поля, преодолевая момент сопротивления Мкр со стороны закручивающейся нити Мкр =АМ l, где: А — коэффициент, учитывающий упругость материала нити; ч — угол закручивания, l — длина нити.

Принимая угол закручивания нити равным углу наклона большой оси эллипсоида к плоскости электрода, можно считать

Мкр= — А " 1

Приведенные выражения показывают, что Мкр изменяется по линейному закону, а Мэ по закону синуса двойного угла с изменением угла;. Иллюстрация зависимости Мэ и Мкр в функции угла "; показана на фиг. 1.

Изменяя напряженность поля, получаем семейство кривых

Мэ=/((), причем с ростом напряженности растет ордината Мэ. 1ак, как вращающему моменту поля противодействует момент кручения нити Мкр, то при достижении соответствующего значения наступает равновесное положение.

На фиг. 1 точки пересечения кривых Мэ =- f(",) и Мкр = I- (y) определяют при различном значении напряженности поля равновесное (устойчивое) положение эллипсоидальной частицы при наклоне ее большей оси к плоскости электродов, образующих поле, под разными углами

Если на ту же нить подвесить исследуемую эллипсоидальную частицу известных размеров, но неизвестной диэлектрической проницаемости и изменяя напряженность поля, повернуть эту частицу вращающим моментом поля Мэи на тот же угол, что и эталонный эллипсоид, то получается равенство моментов Мэ и Мэи для эталонной и соответственно для исследуемой частиц.

Заменив выражение объемов для эталонной и исследуемой эллипсоидальных частиц через V,— а К- и „= — Ф„К-2„, где а„, а„и К, К„соответственно большие оси и коэффициенты сферичности эталонной и исследуемой эллипсоидальных частиц, можно получить выражение коэффициента Ф,„, характеризующего взаимосвязь формы и относительной диэлектрической проницаемости 8», исследуемой частицы, как эллипсоида вращения:

U з K и 112 - 3 К2 - и а и и

U где— — — отношение приложенных к электродам напряжении (по поU„ казанию прибора) для эталонной и исследуемой частиц при их повороте на один и тот же угол; Ф2 — по физическому смыслу те же, что и Ф.,„, но для эталонной частицы известной формы и диэлектрической проницаемости.

Для практического пользования зависимостями строится график

Ф,„= — )(е,„) со значениями К от 1 до 0 с интервалами сферичности через 0,01 (или 0,005). По этому графику определяется искомая вели ННВ

Эталонная эллипсоидальная частица выполняется из мягкого металла (диэлектрическая проницаемость металла .,= ). .5Келательно иметь эталонные эллипсоиды различных сферичностей,0,1:

0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9) .

Прибор для настольного пользования размещается в металлическом ящике, имеющем форму параллелспипеда. На передней стенке прибора (фиг. 2) в нижней его части установлен большой круглый экран Зк с градусной сеткой, на который в проце се измерения проектируется тень измеряемой частицы. На передней же стенке прибора размещены многопредельный вольтметр Г с переключателем диапазонов ПВ, сигнальная красная лампа 7К («проводится измерение»), зеленая лампа ЛЗ («напряжение подано») -и два регулятора НУ и

НФО. Регулятор НУ служит для установки измеряемой частицы под начальным углом к плоскости электродов 3, образующих поле, а регулятор НФО служит для настройки фокуса объектива. В нижней части передней стенки установлены — регулятор НФИ настройки фокуса измерителя, выключатель ВЛО лампы осветителя, включатель измерения ВИ и регулировочный винт автотрансформатора РН.

На передней стенке прибора имеется задвижка ИЗ, открыгием которой осуществляется доступ внутрь прибора. В верхней части «тои задвижки предусмотрены блокконтакты БПС, размыкающие цепь электрического питания прибора при поднятии задвижки, предотвращая тем самым возможность прикосновения к токоведущнм частям и электродам внутри прибора.

При поднятой задвижке рамка Рл с питью Н, свободно ходящая в пазах направляющих, вынимается из прибора. На конце нити укреплена игла И, с помощью которой нить Н крепится как к эталонной, гак и к измеряемой частицам.

После подсоединения образца к нити рамка вставляется в направляющие и отводйтся на свое место. На задней стенке рамки Рн имеется контакт К, замыкающий цепь лампы ЛО в случае, если рамка с нитью находится на своем месте.

После установки рамки с нитью и образцом на место регулятором НУ круглая часть рамки с нитью и образцом поворачивается так, чтобы измеряемая и эталонная частицы были установлены под одним и тем же начальным углом.

Луч от лампы ЛО направляется через объектив осветителя так, чтобы изображение объекта на экране было наиболее контрастным по сравнению со светлым фоном, Тень от эллипсоида падает на зеркало 8 (фиг. 3), установленное под углом 45, и отраженный луч через об ьектив ОИ направляется на экран Зк. Четкость изображения устанавливается регулятором НФИ.

Буквами ВПУ обозначена выпрямительно-повысительная установка.

Г1итание прибора осуществляется простым включением прибора в сеть.

При исправных предохранителях П о наличии напряжения на приборе сигнализирует зеленая лампа ЛЗ. B случае если задвижка

ИЗ на передней стенке закрыта, то блокконтакты БПС замкнуты и напряжение подается к выключателю измерителя и к его контактам

ВИ (фиг. 4).

Одновременно подается напряжение на трансформатор освегителя ОТ, который включается выключателем BJ70. Лампа ЛО загорается, если рамка с нитью и закрепленным к ней образцом находится на своем месте и контакт К замкнут. После загорания лампы

ДО и проведения установочных регулировок импульсным выключателем ВИ включается выпрямительно-повысительная установка ВПУ, которая сигнализируется загоранием красной лампы ЛК. Поворотом регулировочного винта РН автотрансформатор AT переводится из нулевого положения в рабочее и подается напряжение на первичную обмотку повысительного трансформатора и через вентили КВ на электрод 9, создающий поле между ним и вторым заземлением электродом. Средняя точка вторичной обмотки трансформатора заземлена.

Повышая подаваемое на электрод Э напряжение, поворачивают эталонную частицу с угла 5 до угла 45 и замечают напряжение по прибору. То же самое делается с испытываемым образцом. После проведения расчетов, пользуясь кривыми Ф,„=f(=-„,), находится относительная диэлектрическая проницаемость образца.

П р едм ет изобретения

1. Способ определения диэлектрической проницаемости эллипсоидальных частиц, преимущественно зерна, при котором испытуемые частицы помещаются в однородное электрическое поле, отл и ч а ющийся тем, что, с целью обеспечения возможности испытания отдельных частиц, испытуемую частицу свободно подвешивают на нити и поворачивают на определенный угол, воздействуя электрическим полем, отмечая при этом потребную для поворота силу поля в зависимости от диэлектрической проницаемости частицы.

2. Способ по п. 1, отл ич а ющи йся тем, что, с целью повышения точности измерения, нить, на которой подвешивается испытуемая частица, предварительно тарируют путем подвеса к ней эталонного эллипсоидального тела, имеющего извесгное значение диэлектрической проницаемости.

¹ 137582

-l. )

110

Редактор Л. H. Гольцов

Танкред А Л Сосина Корректор Евдокимов

Поди. к печ, 9.IX-61 г Формат бум. 70Х!08 /io Объем 0,61 изд. л.

Зак. 8204 Тираж 1200 Цена 12 коп.

ЦБТИ при Комитете по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва Центр, М. Черкасский пер., д. 2/6

Типография ЦБТИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР, Москва, Петровка, 14.

5 ) 1

I

i ! !! ! !

pC

Ig

1 с — -е» с () ь (сс (! !