Устройство для возбуждения и измерения электризации неметаллических изделий

 

Изобретение может быть использовано для измерения степени электризации неметаллических материалов при ударном воздействии. Цель изобретения - повышение точности измерений. К стене 12 посредством амортизаторов 15 и 16 и держателей 13 и 14 прикреплены соосно расположенные с зазором заземленный разгоночный и воспринимающий заряд электроды 11 и 17. Воспринимающий заряд электрод 17 экранирован и имеет электрический вывод для соединения с измерительным прибором. Внутри электродов 11 и 17 коаксиально расположен возбуждающий электрический заряд плунжер (П) 25 с плоской рабочей поверхностью. П 25 установлен с возможностью его свободного падения на рабочую горизонтальную поверхность держателя (Д) 5 образца i сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) hCF. ® ""

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

\. .ч

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3681502/24-21 (22) 23.12,83 (46) 30.0 1.88, Бюл, и 4 (71) Институт физики АН ЛитССР (72) В.П.Матуолис (53) 621.317 ° 723(088.8) (56) Приборы и техника эксперимента, 1959, В 4, с. 113.

Авторское свидетельство СССР

9 334651, кл. G 01 К 29/12, 1971. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ И

ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЗАЦИИ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение может быть использовано для измерения степени электризации неметаллических материалов при

15D 4G 01 N 27/60 G 01 R 29/12 ударном воздействии. Цель изобретения — повышение точности измерений.

К стене 12 посредством амортизаторов

15 и 16 и держателей 13 и 14 прикреплены соосно расположенные с зазором заземленный разгоночный и воспринимающий заряд электроды 11 и 17, Воспринимаюший заряд электрод 17 экранирован и имеет электрический вывод для соединения с измерительным прибором.

Внутри электродов 11 и 17 коаксиально расположен возбуждающий электрический заряд плунжер (П) 25 с плоской рабочей поверхностью. П 25 установлен с возможностью его свободного падения на рабочую горизонтальную ф поверхность держателя (Д) 5 образца

13705 и возвращения его в исходное положение. При этом П 25 может быть выполнен из двух частей, соединенных универсальным шарниром, при этом вес Р верхней части плунжера по сравнению с весом P нижней части плунжера выЕ бран иэ условия Р< = (5-12) PK . Д 5 выполнен в виде массивного основания и установлен с зазором под выходным

35 отверстием воспринимающего заряд электрода 17. Д 5 защищен экраном 9, прикреплен к стене 12 и снабжен электрическим выводом для подсоединения к измерительному прибору. Кроме того, Д 5 установлен с возможностью регулирования его горизонтального положения, а П 25 выполнен самоцентрирующимся. 1 э.п. ф-лы, 2 ил.

ИзобреТение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения степени электризации неметаллических материалов при воздействии на них механическим путем в широком диапазоне динамических нагрузок, а также выявления особенностей образования и разрушений двойного электрического слоя в этих условиях.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Ка фиг.1 схематически изображено устройство для возбуждения и измерения электризации неметаллических материалов; на фиг.2 — плунжер устройства, продольный разрез.

Устройство для возбуждения и измерения электризации неметаллических иэделий состоит из металлического основания 1, которое посредством трех идентичных регуляторов 2 высоты установлено на монтажной плите 3. С нижней стороны плита 3 имеет три опоры 4 (на фиг. 1 показаны только две опоры), которые в свою очередь освободными концами крепятся к фундаменту помещения. Держатель 5 образца, который непосредственно принимает удар, представляет собой массивный элемент, прикрепленный неподвижно к основанию 1 через цилиндрический изолятор 6, выполнен из электропроводящего материала и является также воспринимающим заряд элементом. Исследуемый образец 7 уложен горизонтально на верхней плоскости части держателя 5, его пространственное положение зафиксировано.ограничительным кольцом 8. Держатель 5 образца с наружной стороны защищен экраном 9, 5

40 который заземлен через крепление 10.

Элементы с 1 по 10 в совокупности составляют узел непосредственного измерения электризации образца °

Упомянутый узел расположен коаксиально над образцом 7 на расстоянии

4-7 см от него и содержит заземленный разгоночный электрод 11, установленный вертикально и прикрепленный к стене 12 лабораторного помещения посредством держателей 13 и 14, которые сопряжены со стеной 12 через резиновые амортизаторы 15 и 16, Под разгоночным электродом 11 с зазором и соосно ему расположен воспринимающий заряд электрод 17, который в свою очередь расположен коаксиально внутри наружного экрана

18. Экран 18 посредством кольцевых изоляторов 19 и 20 прикреплен к наружной поверхности электродов 17 и 11.

Во внутренней части воспринимающего заряд электрода 17 через изо" лятор 21 и посрецством реверса 22 обратного хода и троса 23, который огибает направляющий ролик 24, подвешен с зазором 0,5-1,1.мм по отношению к вертикальной стенке электрода 17 плунжер 25, возбуждающий электрический заряд. При этом свободный конец троса 23 прикреплен к фиксатору натяжения троса (не показан).

Плунжер 25 состоит из двух шарнирно соединенных между собой частей, В корпусе 26 нижней части плунжера

25 с возможностью замены установлен ударный элемент 27, нижняя рабочая поверхность 28 которого отполирована и по краям имеет закругления. В боковой поверхности ударного элемента

1370535

27 сделан кольцевой паз 29, служащий для закрепления его в корпусе 26. с помощью болта 30 ° В центральной части корпуса 26 в осевом направле5 нии выполнено цилиндрическое окно

31, в которое сверху частично углублена шаровая опора 32, жестко прикрепленная к корпусу 26 ° Нижний торец корпуса 33 верхней части плунжера 25 имеет сферическое углубление

34, в котором с возможностью поворота установлена шаровая опора 32, прикрепленная к корпусу 33 с помощью кольцевой накладки 35. В боковой поверхности корпуса 33 выполнен кольцевой вырез 36 для закрепления плунжера 25 на определенной высоте разго— ночного электрода 11 с помощью фиксатора 37. Масса нижней части плунжера 25 по отношению к массе его верхней части выбрана исходя из условия:

P 1 1

1.

P 5 12

25 где P, — масса нижней части плунжера;

P — масса верхней части плунХ

Реверс 22 обратного хода в кон- кретном исполнении представляет собой пружину, работающую на растяжение. Вход электрометра 40 подключен к переключателю 41 каналов измерения, с помошью которого электрометр подсоединяется посредством зажимов 42 и 43 к воспринимающему заряд держателю 5 или к электроду 17, которые являются емкостными датчиками электрометра 40. При наличии двух идентичных электрометров необходимость в переключателе 41 отпадает.

50

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии ллунжер 25 находится в крайнем нижнем положении симметрично по отношению к электроду 17, как показано на фиг.1, При этом трос 23 натянут, так как его свободный конец закреплен. жера.

Выполнение этого условия обеспечивает надежное центрирование ударного элемента. В верхней части корпуса 33 с помощью винта 38 закреплеI на серьга 39, посредством кото- 35 рой плунжер 25 крепится к тросу 23.

Приведение устройства в рабочее положение осуществляется путем ручного или электрамеханического передвижения троса 23 по направлению, указанному стрелкой N вследствие чего плунжер 25 перемещается вверх сначала по внутренней части цилиндрического электрода 17, а затем по полости разгоночного электрода 11 до уровня фиксатора 37. При этом остаточный заряд плунжера 25 стекает на заземление, рабочая часть фиксатора 37 под действием его пружины оказывается в кольцеобразном вырезе 36 плунжера 25, т.е. пространственное положение плунжера 25 фиксируется, Приводится в рабочее состояние электрометр 40.

Возбуждение статического электричества в образце 7 осуществляется ручным или электромеханическим перемещением фиксатора 37 по направлению, указанному стпелкой, вследствие чего ударный элемент 27 удаляется из выреза 36. В результате плунжер 25 под силой собственной тяжести устремляется вниз. В начальный момент времени при совершении акта удара вследствие различных механических смещений плунжер 25 соприкасается своей рабочей поверхностью 28 с поверхностью образца 7 с незначительным перекосом, т.е. горизонтальные плоскости образца 7 и рабочей поверхности 28 не являются параллельными, Однако вследствие шарнирного соединения корпусов 33 и 26 и различия их масс до завершения процесса удара корпус 26, имея воэможность смещаться относительно оси корпуса 33, своей рабочей поверхностью 28 плотно прилегает к поверхности образца

7 (автономно центрируется), и завершение процесса удара происходит при равномерном распределении ударной нагрузки по всей поверхности образца

7. В результате срабатывания реверса 22 плунжер 25 совершает возвратное движение и принимает исходное положение, т.е. не прикасается к иоверхности образца и находится во внутренней части цилиндрического электрода 17.

Отсутствие повторных ударов плунжера 25 обеспечивается подбором оптимального промежутка между поверхностью образца и рабочей поверхностью

28 плунжера 25 (исходное состояние).

5 13705

Заряд плунжера 25 передается цилиндрическому электроду 17 контактным путем. В результате действия реверса 22 плунжер 25, уже находясь во

5 внутренней полости электрода 17, после совершения одиночного удара совершает некоторое время вертикальные и горизонтальные периодические колебания, которые быстро гасятся при случайном контактировании со стенками электрода 17.

В вариантах реализации устройства электрод 17 может быть выполнен достаточно большого диаметра, так что плунжер 25 при совершении затухающих колебаний не соприкасается с внутренними стенками электрода 17. Разница в измерениях при этом заключается в том, что отпадает необходимость в снятии остаточного заряда с электрода 17 перед последующими измерениями.

Электрический заряд, возбужденный в образце в результате удара, с последующим почти мгновенным разрушени- yr ем двойного электрического слоя, который образуется между рабочей поверхностью 28 плунжера 25 и наружной поверхностью образца 7, а также в результате образования потока механо3 электронов, воспринимается как держателем 5 образца 7, так и электродом

17, а с помощью переключателя 4 к ним подключается электрометр 40.

Формула изобретения

35 6 образца, корпус, к которому прикреплены разгоночный и воспринимающий электроды, причем разгоночный электрод заземлен, а воспринимающий электрод экранирован и снабжен электрическим выводом для подключения к электроизмерительному прибору, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены возбуждающий элемент, выполненный в виде металлического плунжера с плоской рабочей поверхностью, установленного с воэможностью свободного падения на горизонтальную поверхность держателя образца и возвращения в исходное положение, дополнительный экран, внутри которого размещен держатель образца, прикрепленный к корпусу через изолятор и снабженный электрическим выводом для подключения к измерительному прибору, причем плунжер выполнен самоцентрирующимся, а держатель образца установлен с возможностью регулирования еro горизонтального положения.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что плунжер выполнен из двух частей, соединенных между собой шарниром, причем масса верхней части плунжера выбирается из условия

P„= (5-12) Р где

1. Устройство для возбуждения и измерения электризации неметаллических изделий, содержащее держатель

P — масса верхней части плун1 жера;

P — масса нижней части плунХ жера.

28

Составитель В. Степанкин

Редактор А.Маковская Техред И.Ходаиич

Корректор Л Пилипенко

Заказ 413/43 Тирах 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4