CS224538B1 - Zařízení na měření distribuce velikosti částic jemnozrnného materiálu - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení pro měření distribuce velikosti částic jemnozrnných sypkých materiálů.

Znelost rozložení velikosti částic sypkých látek je nezbytná v nejrůznějších oborech. Tato potřeba vedla k vypracování velmi rozsáhlé škály měřicích metod od mechanického přesávání přes metody elutriačňí a sedimentační se stanovováním hmotnostního zastoupení jednot livých frakcí, až po metody fotoelektrické, vodivostní a metody s využitím laserů a automatických mikroskopických čteček. Výběr optimální metody závidí na měřeném rozmezí velikostí částic, druhu materiálu, požadované přesnosti, rychlosti a četnosti měření a v neposlední řadě i na dostupnosti měřicího zařízení a pracnosti vlastního měření a vyhodnocování.

Samostatnou skupinou metod měření distribuce velikosti částic je sledování rychlosti sedimentace.

Jedním ze způsobů sledování rychlosti sedimentace je manometrický způsob využívání roz dílu specifické hmotnosti suspense a suspendační kepsliny. Tato metoda se s výhodou používá v těch případech, kdy jsou k dispozici větší vzorky materiálu, tekže větší navážkou se snižují možné ohyby vzorkování. Vzhledem k sedimentačním dobám je tato metoda vhodná pro hodnocení materiálu o velikosti částic 1 až 100/um,a to v podmínkách, kdy je nutno kontrolovat denně jen několik vzorků.

Manometrické měření rychlosti sedimentace je spojeno se snadným vyhodnocováním a minimálními nároky na měřicí aparaturu. Velkou nevýhodou této měřicí metody je pracnost měření, protože základem tohoto principu je časový záznam výšky kapalinového sloupce po dobu sedimentače vzorku. Prakticky to znamená v krátkých intervalech i několik hodin odečítat kateto metrem výšku sloupce kapaliny. Je sice znám způsob odečtu výšky hladiny pomocí indukčního snímání .polohy plováčku, avšak přesnost měření závisí na pohyblivosti plováčku plovoucího na klesající hladině manometrického sloupce. Protože plováček musí mít vedení, které dovolí jeho pohyb pouze ve směru pohybu hladiny, je pohyblivost plováčku třením o toto vedeni snížena a spolehlivost měření ve srovnání s optickým odečtem je tak menší.

Výše uvedené nedostatky manometrického měření distribuce jsou odstraněny zařízením podle vynálezu, ve kterém se sleduje hladina v manometrické trubici pomocí vztlaku pevného plováku.

Předmětem vynálezu je zařízení na měření rychlosti sedimentace částic sypkých látek sledováním rozdílu výšky hladiny suspenze v sedimentačním válci a čiré sedimentační kapaliny v manometrické trubici tvořené sedimentačním válcem spojeným s manometrickou trubicí naplněnou sloupcem kapaliny s plovákem, ve které plovák je spojen s manometrickou trubicí přes měřicí krakorec osazený křemíkovými tensometry zapojenými na zapisovač.

Je-li poloha hladiny v sedimentačním válci fixována např. přepadem na konstantní úrovni, pak změna vztlaku působícího na pevný plovák umístěný v kapalině menometrické trubice odpovídá přímo změn.ě tlakové výěky v suspendačním válci. Cesový záznam této tlakové změny může být známým způsobem přepočten na procentuální zastoupení jednotlivých velikostí měřené partikulární látky. Registrace změny vztlaku mimo obvyklý analogový záznam na registračním zapisovači nebo formou numerického záznamu tiskárnou, může být zaznamenána též na děrné pásce, na děrném štítku, magnetickým páskem nebo jiným způsobem, který umožní použít tento záznam jako vstup do samočinného počítače s možnosti získat vyhodnocení měření včetně zakreslených distribučních křivek s· minimálními nároky na čas a lidskou práci.

i

Tensometrické snímání vztlaková síly se spojenou automatickou registrací změny vztlaku plováku zajišíuje snímání pohybu hladiny manometrického sloupce kapaliny v přesnosti odpovídající optickému snímámí a lepší. Navíc toto zařízení sleduje hladinu kontinuálně a ne pouze v intervalech, jak je tomu u klasického způsobu a je vyloučen lidský faktor měření.

Je-li použit jako výstup z hladinoměru záznam vhodný pro vstup do samočinného počítače, vyloučí se i možné chyby při vyhodnocování. Ve srovnání s manometrickým způsobem s pohyblivým plováěkem má použití pevného plováku s tensometrickým snímáním tlakové síly výhodu především ý tom, že odpadávají chyby .měření způsobené zadrháváním pohybu plováčku a čištění je jednodušší než s plováčkem pohyblivým.

Na připojeném výkresu je znázorněn příklad zařízení podle vynálezu v bokorysu.

Dispergační zařízení je tvořeno míchací nádobou 2 s narážkami a míchací turbínou 2, jejíž hřídel prochází ucpávkou 2., Míchací nádoba 2 J^e vybavena hrdlem 2 dávkování materiálu, přívodem £ a odvodem £ inertu, teplotním čidlem 32 a výstupním kohoutem 2, vedoucím do sedimentačního válce 2. vlastního měřicího systému. Sedimentační válec 2. J^e spojen s míchací nádobou 2 pružným vlnovcem £3. Sedimentační válec £ má v horní své části mimo přívod 1 0 inertu, výust 12 s uzávěrem 13. která je vyvedena do přepadové nádoby 1 5. oddělitelné od měřicího systému uzávěrem 14. Sedimentační válec 2 j® propojen s manometrickou trubicí J6, prostřednictvím čisticí spojky 17. uzavřené uzávěrem 19. která je opatřena elektromagnetickým ventilem .1^3. Manometrická trubice 16 se v úrovni přepadové výustě 2íL rozšiřuje do plovákové komory 23. která je propojena šikmou vyrovnávací trubicí 21 . vybavenou elektromagnetickým uzávěrem 22.»Plovák 24 upevněný na táhle 25 spolu s měřícím krakorcem 26 osazeným křemíkovými tensometry a víčkem 27 tvoří kompletní konstrukční celek, který je prostřednictvím rychlouzávěru 33 fixován k zabroušenému hrdlu plovákové komory 23 v poloze dané konfigurací bezpečnostních trnů 28 a jejich vedení 34. které jsou součástí hrdla plovákové komory 23. Vičko 27 je opatřeno výpustí 35 inertu s manometrem a ventilem. Spodní díl sedimentačního válce 2 vyveden do výpustného hrdla s uzávěrem 20. Celý měřicí systém je uzavřen do temperované nádoby 11 s přívodem 30 a odtokem 29 temperační kapaliny. Nádoba 22 je obalena tepelnou izolací a je vybavena podstavcem se stavěcími šrouby 22· Panel £0. obsa3 huje ovládací prvky elektromagnetických ventilů 18 a 22 a zdroj pro tensometrické čidlo. Signál z tensometrů je přímo vyireden na zapisovač 41.

Zařízení na mšření rychlosti sedimentace dle vynálezu pracuje takto:

V dispergačním zařízení, které· je tvořeno míchací nádobou £ ³ míchací turbínou £ je vytvářena suspenze z partikulárního materiálu', který podrobujeme dispersionální analýze a jehož množí* ství odpovídá optimální koncentraci v suspenzi a vhodné dispergačni kapaliny. Dispergační kapalina musí být volena především tak, aby dokonale smáčela a přitom nenarušovala dispergovaný materiál a dále při proměřování disperzí s jemnějšími částicemi se nesmí uplatnit elektrochemické potenciály. S ohledem na sedimentační časy viskozita ahustota této kapaliny musí vyhovovat optimálním měřícím podmínkám, limitovaným na jedné straně laminárním obtékáním sedimentujících částic a na straně druhé maximální přípustnou délkou měření. U dispergačního zařízení turbína £ pracuje v režimu, kdy její otáčky jsou vyšší než kritické pro úplnou suspendaci, avšak nižší než pro začátek aerace z hladiny, které vytváří nežádoucí ternární systém dispergovaná látka-kapalina-plyn. Po uplynutí míchacího času, který odpovídá vytvoření úplné suspenze, je tato suspenze kohoutem £ přepuštěna do sedimentačního válce X, chráněného pružným vlnovcem £ proti přenosu vibrací vznikajících oři míchání. Okamžitě je otevřen uzávěr 14 přepadu 12 a ventily 18 a 22 propojující sedimentační válec X s manosu metrickou trubicí 16. která je naplněna čistou dispergační kapalinou po úrověň přepadu trubice 21 . Rozdílem specifických hmotností čisté dispergační kapaliny a suspenze dojde ke zvýšení hladiny v manometrické trubici 16. oproti úrovni hladiny v suspendačním válci χ. Tenta rozdíl hladin £h se postupně zmenšuje sedimentací částeček suspenze pód úroveň ústí sedimentačního válce do spojky 17. Pohyb menisku kapaliny v manometrické trubici 16 způsobuje změny vztlakové síly, která je sledována tensometry umístěnými na měřicím krakorci 26. Jejich signál je registrován na zapisovači 41.

Vlastní snímací zařízení tvořené plovákem 24. táhlem 25 a tensometry osazeným měřícím krakorcem 26 upevněným do víčka 27. d^e koncipováno jako zaměnitelný celek pro různé proměřo-. váné látky. Tensometrické čidlo v měřícím krakorci 26 je chráněno před náhodným přetížením při chybné kompletaci v demontovaném stavu přístroje při čištění sestavou ochranných trnů 28. Systém přívodů a výpustí £, £, 10 a 35 umožňuje práci v inertní atmosféře. Umístění sedigrafu do temperační lázně, která odpovídá měřené teplotě'čidla 32 dispergačniho zařízení, je dáno potřebou přesného měření v oblasti zvláště jemných materiálů, kde sedimentační časy jsou dány jednotkami hodin.

Poněvadž sedimentace způsobuje monotonní pokles hladiny v manometrické trubici, ze sedimentačního válce X neustále přepadem 12 odtéká dispergační kapalina v množství, odpovídající průřezu sedimentačního válce X a manometrické trubice 16 a rychlosti změny Ah. Tímto mechanismem je výška hladiny suspenze ve válci X fixována na konstantní hodnotě a pro zjišÍování časového průběhu Ah postačuje sledovat hladí: . pouze v manometrické trubici 16. časový záznam Ah je strojově zpracován do tvaru kumulativního vyjádření distribučního rozložení analyzovaného partikulárního materiálu.

Vzhledem k tomu, že jemnost proměřovaného materiálu, nebo jeho povrchové vlastnosti vyžadují použít jako sedimentační kapalinu látku s vyšší tenzí par za podmínek mšření, je celý měřicí prostor oddělen od okolní atmosféry, takže je zamezeno zkreslení měření odparem. Pružný vlnovec 8 je konstruován tBk, aby nejenže zamezil odparu, ale aby nepřenášel vibraci intenzívní turbulence míchané suspendované vsádky v nádobě £ na vlastní měřicí eparuturu.

Výhodou zařízení dle vynálezu je to, že měří přímo změny hydrostatického tlaku s přes·* ností, která nebyla u obdobných zařízení jinak dosažitelná, přičemž obsluha zařízení je zcela jednoduchá.

Claims (1)

1. Zařízení na měření distribuce velikosti Sástic jemnozrnného materiálu manometrickou indikací změny hydrostatického tlaku sedimentující suspenze tvořené sedimentačním válcem spojeným s manometrickou trubici naplněnou sloupcem kapaliny s plovákem, vyznačené tím, že plovák (24) je spojen s manometrickou trubicí (16) přes měřicí krakorec (26) osazený křemíkovými tensometry zapojenými na zapisovač (41).

   1 výkres