Система для анализа дисперсного состава порошков
Сущность изобретения: система содержит регулятор расхода воздуха, автоматически ограничивающий концентрацию частиц. 3 ил.
союз соВетских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР (21) 4764526/25 (22) 05,12.89 (46) 23.10.92.Бюл.N 39 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт молекулярной биологии Научно-производственного объединения "Вектор * (72) В.С,Топорков, С.Н.Кулькин, В.А,Яшин, А,А.Медведев и M.À.Ðûáàêoâ . (56) J.ÑËÈiison, В, Y.Í.Liv. Aегоdynamic particlesizq measurement bv laser doppbr velosimetry.-J. of Aегоsol Sci.-1980, v. 11, No,2, р.139-150. Т$1 Modei APS-33 Powder Sizing $1мегп TSl Quarterly, 1982,v.8,N.З, р.8-10. Рекламный проспект фирмы TSI, США. Model АР$34; Powder Sizing System. Устройство относится к контрольно-измерительной технике, в частности к.приборам, предназначенным для определения дисперсного состава порошкообразных материалов. Устройство может быть применено 8 медицине, метеорологии, сельском хозяйстве, микробиологической промышленности. Известно устройство, содержащее измерительную кювету с узлом формирования и ускорения аэрозольного потока и лазерный доплеровский измеритель скорости, на выход которого последовательно подсоединены блок обработки сигналов и мини ЭВМ. Устройство работает следующим образом, Поток аэрозольных частиц, окруженный кольцевой воздушной рубашкой,ускоряется в сужающемся сопле. Скорости индивидуал ьн ых части ц, завися щие от их „„5U „„1770829 А1 (54) СИСТЕМА ДЛЯ АНАЛИЗА ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА ПОРОШКОВ (57) Сущность изобретения: система содержит регулятор расхода воздуха, автоматически ограничивающий концентрацию частиц, 3 ил. аэродинамических диаметров, измеряются на выходе из сопла лазерным доплеров- а ским измерителем скорости. Сигнал с выхода фотоумножителя лазерного доплеровского измерителя обрабатывается электронным блоком обработки сигна- О лов, а информация накапливается в мини-Э ВМ. Недостатком данного устройства явля- Q ется зависимость результатов измерений дисперсного состава от концентрации аэрозольных частиц, поступающих в анализатор, определяемая совпадением частиц в счетном объеме анализатора. Кроме того в системе измерения имеются погрешности, вызываемые аспирационными потерями частиц при заборе проб в анализатор. Известно устройство АР$-33, содержащее измерительную кювету с узлом форми1770829 рования и ускорения аэрозольного потока и лазерный измеритель скорости, на выход которого последовательно подсоединены блок обработки сигналов и мини-ЭВМ, Устройство работает аналогично устройству, описанному выше. Отличие заключается в том, что скорости индивидуальных частиц измеряются не допплеровским измерителем скорости, а по времени пролета частиц между двумя плос Ими .лазерными лупами, находящимися на определенном расстоянии друг от друга. Недостатком данного устройства является зависимость результатов измерений дисперсного состава от концентрации частиц и результате совпадения частиц в счетном абьеме анализатора, а также ошибки, вь,:- !Hoé аспирационными потерями части; .ри заборе проб аэрозоля в анализатор. Наиболее близким техническим решением (г|ротатипам) является устройство АРЯ-3-!,ñoäep>êàùåå анализатор размеров частиц АР$ -33В, к входу которого через специальный изокинетический заборник подсоединена диспергиру ащее устройство. Устройство работает следующим образом,Проба анализируемого порашкаобразного материала помещается в диспергатор, в котором осуществляется аэрозолирование материала. Забор аэрозоля в анализатор происходит с помощью изакинетическаго заборника, что исключает аспирационные потери частиц. Определение размеров частиц осуществляется так же vBI< и анализатором APS-33, описанным выше. Недостатком данного устройства является зависимость резу",I татов измерений дисперсного состава or концентрации частиц в результате .совпадения частиц в счетном обьеме анализатора. что снижает точность определения дисперсного состава аэрозолей, Целью. изобретения является повышение точности определения дисперсного состава порошков за счет автоматического ограничения концентрации поступающих в анализатор частиц. Цель достигается предложенным техническим решением, Система для анализа дисперснаго состава порошков включает анализатор размеров частиц, к узлу формирования и ускорения аэрозольного потока которого подсоединены изокинетический эаборник и диспергатор с компрессором для подачи воздуха. К блоку обработки сигналов анализатора размеров частиц подключена мини-ЭВМ. Кроме того, между диспергаторам и компрессором размещен регулятор расхода 50 .схемы измерения размеров частиц 16. l(роме того, анализатор снабжен мини-Э BM 15, подсоединенной к схеме измерения концентрации 12 и схеме измерния размеров частиц 16, Блок сравнения 14 управляющим выходом 17. связан с узлом управления клапаном 6. Диспергатор 3 (фиг.З) состоит из контейнера 18, к которому подсоединен патрубок подачи воздуха 19 в контейнер 18 и патрубок вывода аэрозоля 20. В качестве регулятора расхода воздуха 4 может 10 45 воздуха с узлом управления его клапаном, Узел управления клапаном соединен через блок сравнения и интегратор с управляющим выходом обработки сигналов. Сапоставительнеый анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что между диспергатором и коглп рессорам размещен регулятор расхода воздуха с узлом управления его клапаном. Узел управления клапаном регулятора расхода воздуха соединен через блок сравнения и интегратор с управляющим выходом блока обработки сигналов. Сравнение заявляемой системы с другими аналогичными устройствами показывает, чта отличительные от прототипа признаки проявляют новые свойства, а именно позволяют автоматически ограничивать концентрацию частиц распыляемого порошка, поступающих в анализатор. Указанные новые свойства позволягот павысить точность определения дисперсного состава порошков за счет ограничения ошибок, вызванных совпадением частиц в счетном обьеме анализатора. Таким образом, техническое решение соответствует. критерию "существенные отличия", На фиг.1 представлена блок-схема системы для анализа дисперсного состава порошков; на фиг,2 — схема анализаторов размеров частиц; на фиг.3 — схема диспергатора. Система для анализа дисперсного состава порошков (фиг.1) содержит последовательно установленные анализатор 1 размеров частиц, изокинетический заборник 2, диспергатор 3, регулятор расхода воздуха 4, компрессор 5, узел управления клапаном 6. Анализатор 1 включает (фиг,2) имерительную кювету 7 с узлом нормирования и ускорения аэрозольного потока, лазерный допплеровский измеритель скорости частиц 8 с фотоприемником 9, на выход которого последовательно подсоединены блок обработки сигналов 10, интегратор 13 и блок сравнения 14, Блок обработки сигналов 10 состоит из преобразователя сигналов 11, схемы измерения концентрации 12, 1770829 20 30 50 быть использовано стандартное пневмосопротивление регулируемое, типа П2Д,2. Изокинетический заборник 2 аналогичен заборнику, используемому в прототипе. Узел управления клапаном представляет собой узел, преобразующий вращательное движение электропривода в поступательное и обеспечивающее плавное открывание клапана регулятора расхода воздуха 4 со скоростью 0,2 мм/с. Система для анализа дисперсного состава порошков работает следующим образом. Проба анализируемого порошкообразного материала помещается в контейнер 18 диспергатора 3. Перед началом анализа регулятор расхода воздуха 4 полностью закрыт и частицы порошка в анализатор 1 не поступают, При включении узла управления клапаном 6 последний начинает плавно открывать клапан регулятора расхода воздуха 4 и воздух через патрубок 19 поступает в контейнер 18, захватывает частицы порошка и в виде аэрозоля направляется через изокинетический заборник 2 в анализатор 1. После ускорения в узле формирования и ускорения аэрозольного потока скорости индивидуальных частиц, зависящие от их аэродинамичских диаметров, измеряются лазерным доплеровским измерителем скорости 8, и сигнал с выхода фотоприемника 9 поступает на преобразователь 11 блока обработки сигналов 10, а затем в схему измерения размеров частиц 16 и схему измерения концентрации 12, с выходов которых информация в виде цифрового кода передается в мини-ЭВМ 15. Кроме того, в схеме измерения концентрации 12 на каждую зарегистрированную частицу вырабатывается импульс фиксированной амплитуды и длительности, который поступает на вход интегратора 13. Интегратор 13 вырабатывает аналоговый сигнал, пропорциональный количеству частиц, поступивших на его вход в единицу времени. Аналоговый сигнал с выхода интегратора 13 поступает на блок сравнения 14. В случае, если поступающий сигнал превышает заранее установленный в блоке сравнения 14 опорный сигнал, соответствующий предельно допустимой концентрации частиц, блок сравнения 14 вырабатывает управляющий сигнал, который передается в узел управления клапаном 6. Данный сигнал блокирует ° дальнейшее открытие клапана регулятора расхода воздуха 4, при этом расход воздуха, поступающего в диспергатор 3, фиксируется на достигнутом уровне, соответственно и концентрация частиц, поступающих в анализатор 1, фиксируется на достигнутом уровне тоже, так как концентрация частиц, поступающих в анализатор 1, пропорциональна расходу раздувающего воздуха и количеству материала, помещенного в диспергатор 3. По мере выноса взвешенного порошкообразного материала из контейнера 18 диспергатора 3 концентрация частиц, поступающих в анализатор 1, падает, при этом уровень сигнала.в блоке сравнения 14 и блокирующий узел управления клапаном 6 сигнал снимается и начинается дальнейшее открывание клапана регулятора расхода воздуха 4.По мере дальнейшего открывания клапана регулятора расхода воздуха 6 расход диспергирующего воздуха, поступающего в диспергатор 3, увеличивается, соответственно увеличивается и концентрация частиц, поступающих в анализатор, и процедура описанная выше повторяется до тех пор, пока не будет проанализирована вся проба порошка, помещенного в диспергатор 3. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет проводить анализ дисперсного состава порошков при фиксированном, заранее установленном уровне концентрации частиц, поступающих в анализатор. Уровень допустимого значения концентрации частиц, при достижении которого вырабатывается сигнал управления в блоке сравнения 14, выбирается из условия, что вероятность нахождения в счетном объеме двух и более частиц одновременно не выше определенной величины, например 0,1, и определяется только размерами счетного объема анализатора 1. Технический эффект предлагаемой системы состоит в повышении точности определения дисперсного состава порошков за счет автоматического ограничения концентрации частиц, поступающих в анализатор, при котором вероятность попадания в счетный объем двух и более частиц одновременно не превышает наперед заданной. величины. B НПО "Вектор" изготовлена мо- . дель системы для анализа дисперсного состава порошков, эксплуатация которой подтверждает указанный эффект. Точность анализа дисперсного состава порошков среди прочих причин ограничивается и тем, что при попадании в счетный объем двух и более частиц одновременно они регистрируются (в зависимости от конкретной схемы анализатора) как одна непрогнозируемого размера либо не регистрируются вообще, что в обоих случаях приводит к искажениям дисперсного состава. В предлагаемой системе вероятность таких совпадений, а следовательно, и 1770829 ошибки в измерении дйсперсного состава, вызванные ими, могут быть ограничены на любом заранее выбранном уровне. Формула изобретения Система для анализа дисперсного состава порошков, содержащая анализатор размеров частиц, узел формирования и ускорения аэрозольного потока, к которому подсоединены изокинетический заборник, диспергатор с компрессором для подачи воздуха и электронный блок обработки сигналованализатора, отл и ча ющая ся тем, что, с целью повышения точности определения дисперсного состава порошков за счет автоматического ограничения концентра5 ции частиц, поступающих в анализатор, между диспергатором и коипрессором размещен регулятор расхода воздуха с узлом .управления его клапаном, причем узел управления соединен через блок сравнения 10 и интегратор с управляющим выходом блока обработки сигналов анализатора размеров частиц, 1770829 ГО Составитель В.Яшин Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Пекарь Редактор Г,Бельская Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3736 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
