FI74351C - Anordning foer maetning av partikelsammansaettningen hos pulver. - Google Patents

Description

74351

Laite jauheiden hiukkaskoon jakautuman mittaamista varten

Keksintö liittyy laitteisiin jauhemaisten 5 materiaalien analysoimiseksi, ja yksityiskohtaisemmin se käsittelee laitetta jauheiden hiukkaskoon jakautuman mittaamiseksi.

Keksintöä voidaan käyttää mikroskooppisten jauheiden hiukkasjakautuman analysointiin, joissa 10 hiukkaskoko on välillä 63-0,5^um, esim. lääke-, hajuvesi- ja kemian teollisuudessa kuten myös sellaisten materiaalien kuin talkin, kaoliinin, kvartsin, kiilteen, porsliinin, sementin ja hiovien aineiden valmistuksessa ja käytössä.

15 Ennestään tunnettua tekniikkaa ovat laitteet, joita käytetään teollisten aerosolien ja jauhemaisten aineiden fysikaalisten ominaisuuksien tutkimiseen, joiden laitteiden toiminta perustuu ennalta varattuihin hiukkasiin ja sen seurauksena vastaanotettujen 20 sähköisten signaalien käsittelyyn mitattaessa hiukkasten varauksia (SU-keksijäntodistus No 372 483, lk.

G 01 N 15/02, 1973; US-patentti No 371 8029, lk. 73-29, 1973).

Tällainen laite käsittää kaasujohdon suspensio-25 hiukkasten virtauksen muodostamiseksi, varauslaitteena olevan elektrodin, joka synnyttää koronapurkauksen, jolloin hiukkaset saavat varauksen, joka on verrannollinen niiden pinta-alaan, sekä laitteen hiukkasten kokonais-varauksen mittaamista varten.

30 Tällaisen laitteen haittapuoli on siinä, että sillä voidaan pääasiallisesti mitata teollisten aerosolien tai jauhemaisten aineiden hiukkaspitoisuus tilavuus-yksikköä kohti. Tällaisen laitteen käyttö hiukkaskoon jakautuman analysointiin on melko vaikeaa.

35 Lisäksi jauheen hiukkaskoon jakautuman analysointi tunnettua tekniikkaa olevalla laitteella suoritetaan 2 74351 ajanjaksolla, joka kestää useita tunneista useisiin päiviin, mikä tekee tällaista analysointia vaativan tuotantoprosessin hyvin monimutkaiseksi.

Ennestään tunnetaan laite jauheiden hiukkaskoon 5 jakautuman mittaamiseksi, joka käsittää laitteen, jolla muutetaan jauhe yksittäisten hiukkasten kaasumaiseksi virtaukseksi (jauhenäytteen sumutin), siihen yhdistetyn sisääntuloputken, jossa on ohut putki aerosolisuihkun muodostamiseksi, sekä suodattimen kaasun puhdistami-1Q seksi ja virtauksen tasaannuttamiseksi.

Laitteeseen kuuluu myös sisääntuloputkeen yhteydessä oleva varauskammio, saostuskondensaattorina toimiva U-muotoinen putki, sekä laite yksittäisten osasten koko-naisvarauksen mittaamiseksi. Tässä laitteessa on varat-15 tujen hiukkasten induktiiviset tunnistimet, joiden lukumäärä on yhtä suuri kuin osasten lukumäärä, joista tunnistimista jokainen on asetettu saostuskondensaattorin kollektorilevylle, sekä elektrometrinen vahvistin, jonka tulonapaan mainitut induktiiviset tunnistimet on kytketty. 20 Tutkittavan jauheen hiukkaskoon jakautumaa kuvaava sy-käyssarja ilmestyy vahvistimen lähtöpäähän (SU-keksi-jäntodistus No 530 229, lk. G 01 N 15/00, 1977). Tunnettua tekniikkaa olevassa laitteessa on myös ilmapuhallin, laite staattisten varausten neutraloimiseksi sekä varaus-25 kammioon ja saostuskondensaattoriin kytketyt korkeajännitteiset tehonsyöttölähteet.

Tutkittava jauhenäyte muutetaan yksittäisten hiukkasten kaasuvirtaukseksi ja päästetään varauskammioon sisääntuloputken ohutta putkea pitkin aerosolisuihkuna.

30 Varauskammiossa hiukkaset varataan yksinapaisella ava-ruuslatauksella samankokoisten hiukkasten saadessa yhtä suuren varauksen. Varattujen hiukkasten virtaus syötetään sitten saostuskondensaattoriin, jossa aerosolin hajallinen faa si jaetaan avaruudessa osasiin sähköstaattisen 35 kentän voimien vaikutuksesta, jolloin osaset tiivistyvät eri etäisyyksille saostuskondensaattoriin tulevan virtauksen sisääntulokohdasta. Tunnistimet synnyttävät sig- 3 74351 naaleja, jolloin jokainen signaali vastaa annetun osasen hiukkasten varausarvoa, joka on hiukkasten koolle ominainen. Signaalit syötetään elektrometriseen vahvistimeen, jossa on näyttöpää, johon tutkittavan jauheen 5 hiukkaskoon jakautumaa edustava sykäyssarja ilmestyy.

Kun signaalit on rekisteröity, pöly poistetaan ja staattiset varaukset neutraloidaan.

Tämän laitteen haittapuoli on siinä, että induktiivisten tunnistimien suora yhteys elektrometriseen vah-10 vistimeen johtaa varauksen, joka sisältää informaatiota annetusta osasesta, joka on saatu induktiiviselta tunnistimelta, huomattavaan vuotoon.

Tämä selittyy sillä tosiasialla, että sitä perusehtoa, jonka mukaan hiukkaskoon jakautuman mittaamiseen 15 käytetty aika t tulisi olla paljon lyhyempi kuin induk tiivisen tunnistimen aikavakio '2" t jonka aikana hiukkasten kokonaisvarauksen arvo pysyy muuttumattomana, s.o. tc<r, ei ole täytetty. Koska induktiivisen tunnistimen aikavakio on määrätty kaavalla 7* = RC, jossa R on vahvis-20 timen syöttövastus ja C on tunnistimen varautumiskyky, on ilmeistä, että induktiivisen tunnistimen aikavakion 7" vaadittu arvo voidaan saavuttaa vain tekemällä kompromissi kahden muuttujan R ja C välillä.

Yleisesti ottaen pääosalla tämän tyyppisistä lait-25 teista hiukkaskoon jakautuman mittausaika t on yli 100 s.

Samalla, koska tunnistimen varautumiskyvyn arvo on määritetty suhteella U=^ , jossa Q on annetun osasen hiukkasten kokonaisvaraus, ja tunnistimen vastaanottaman vaaditun jännitetason U saavuttamiseksi, tulisi tunnis-30 timen varautumiskyvyn C arvo olla enintään 100 pF.

Sen vuoksi vaatimuksen t<vTtäyttämiseksi, on välttämätöntä, että vahvistimen syöttövastuksen R tulisi olla suurempi kuin ΙΟ^^ίΧ . Siinä tapauksessa, että induktiivinen tunnistin on suorassa yhteydessä elektrometriseen 35 vahvistimeen, ei ole mahdollista saada sellaista syöttö- vastusta R, koska olemassa olevilla vahvistimilla on vastus enintään 10 syöttöpäässä, jolloin ehtoa tc-ri, 4 74351 ei täytetä. Tämä johtaa olennaiseen virheeseen hiukkas-koon jakautuman mittauksessa.

Keksintö pohjautuu siihen ongelmaan, miten saada aikaan laite jauheiden hiukkaskoon jakautuman mittaa-5 mistä varten, joka parantaa jauheiden hiukkaskoon jakautuman analysoinnin tarkkuutta samalla analyysiä jouduttaen.

Tämä ongelma on ratkaistu siten, että laitteessa jauheiden hiukkaskoon jakautuman mittaamista varten, 1Q joka käsittää laitteen jauheen muuttamiseksi yksittäisten hiukkasten kaasumaiseksi virtaukseksi, siihen yhteydessä olevan varauskammion, jossa kukin hiukkanen saa varauksen, joka on verrannollinen sen pinta-alaan, saostus-kondensaattorin, johon varattujen hiukkasten virtaus 15 syötetään, jossa virtaus erotellaan useisiin osasiin hiukkaskoon mukaisesti, laitteen erillisten osasten kokonaisvarauksen mittaamiseksi, jossa laitteessa on varattujen hiukkasten tunnistimet, joiden tunnistinten lukumäärä on yhtä suuri kuin osasten lukumäärä, jolloin 20 kukin tunnistin on järjestetty saostuskondensaattorin kol-lektorilevyyn ja yhdistetty elektrometriseen vahvistimeen, jossa on lähtöpää, johon tutkittavan jauheen hiukkaskoon jakautumaa edustava sykäyssarjaiLmestyy, keksinnön mukaisesti, laitteessa erillisten osasten kokonaisvara-25 uksen mittaamiseksi on kytkentäelimet, joista jokainen on varustettu suljetulla kytkennällä, ja joiden jokaisen kyt-kentäelimen syöttöpää on yhdistetty varattujen hiukkasten vastaavan tunnistimen lähtöpäähän, joka tunnistin on yhdistetty elektrometrisen vahvistimen syöttöpäähän kyt-30 kentäelimen välityksellä.

Jokainen suljettu kytkentä on edullisesti eristetty ulkopuolisista tekijöistä, ja siinä tarkoituksessa se on järjestetty metalliholkin sisään samakeskisesti sen kanssa, jonka hoikin päälle on asennettu käämitys suljetun kyt-35 kennän ohjaamiseksi, jonka suljetun kytkennän johdot on 74351 kiinnitetty samakeskisesti kahteen eristävään tiivistys-renkaaseen, jotka kumpikin tiivistysrengas on asennettu metalliholkin päihin.

Eristävät tiivistysrenkaat voivat olla asennetut 5 metalliholkkiin muodostettujen laippojen uriin, ja eristävien tiivistysrenkaiden suljettu kytkentä on varmistettu laippojen uriin muodostettujen ulkonemien avulla, jolloin eristävät tiivistysrenkaat on tiiviisti puristettu ulkone-mia vasten muttereiden avulla.

10 Keksintöä selostetaan nyt viittauksin sen erityi siin toteuttamismuotoihin, jotka on esitetty oheisissa piirustuksissa, joista:

Kuva 1 on rakennekaavio keksinnön mukaisesta laitteesta hiukkaskoon jakautuman mittaamista varten; 15 Kuva 2 esittää yhtä keksinnön mukaista kytkentä- elintä.

Laitteeseen jauheiden hiukkaskoon jakautuman määrittämistä varten kuuluu laite 1 (kuva 1) jauheen muuttamiseksi yksittäisten hiukkasten kaasumaiseksi virtaukseksi, 20 siihen yhteydessä oleva varauskammio 2, jossa kukin jauhe-hiukkanen saa varauksen, joka on verrannollinen sen pinta-alaan. Varauskammio 2 on tavanomaista tyyppiä ja se käsittää esim. kaksi koronapurkausosastoa ja yhden varausosaston. Varauskammion 2 viereen on järjestetty sähköstaattinen 25 saostaja 3 ilman puhdistamiseksi ja ilmavirran tasaannut-tamiseksi, joka saostaja on yhdistetty saostuskondensaat-toriin 4, johon varattujen hiukkasten virtaus syötetään.

Laitteeseen kuuluu myös yksittäisten osasten koko-naisvarauksen mittauslaite, jossa on varattujen hiukkasten 30 tunnistimet 6 (kuva 2), kytkentäelimet 7 (kuva 1) ja elek-trometrinen vahvistin 8. Tunnistinten 6 (kuva 2) lukumäärä on yhtä suuri kuin osasten lukumäärä, joihin varattujen hiukkasten virtaus on jaettu, ja jokainen tunnistin 6 on sovitettu saostuskondensaattorin 4 (kuva 1) kollektori-35 levyyn 9 (kuva 2). Kunkin tunnistimen 6 lähtöpää on yhdistetty vastaavaan kytkentäelimen 7 yhteen johtoon, jonka 6 74351 kytkentäelimen toinen johto on yhdistetty elektrometrisen vahvistimen 8 syöttöpäähän. Siten kukin varattujen hiukkasten tunnistin 6 on yhdistetty elektrometrisen vahvistimen 8 syöttöpäähän vastaavan kytkentäelimen 7 välityksellä.

5 Laitteeseen kuuluu myös ilmapuhallin 10 jauheen yksittäisten hiukkasten virtauksen reitin muodostamiseksi varauskammion 2, saosta jän 3 ja saostuskondensaattorin 4 läpi; laite 11 staattisten varauksien neutraloimiseksi saostus-kondensaattorissa 4; sekä korkeajännitteiset tehonsyöttö-1Q lähteet 12,13 tehon syöttämiseksi varauskammiolle 2 ja saos tuskondensaattor il le 4 vastaavasti.

Laitteeseen 1 jauheen muuttamiseksi yksittäisten hiukkasten kaasumaiseksi virtaukseksi kuuluu jauhesumutin 14 ja ilmansyöttölaite 15, joka syöttää ilmaa myös staattisten 15 yarausten neutralointiisitteelle.

Kuva 1 esittää myös laitteen 11 voimansyöttöyksikön 16.

Kuva 2 esittää kytkentäelintä, joka käsittää suljetun kytkennän 17, joka on järjestetty metalliholkin 18 sisään samakeskisesti sen kanssa ulkopuolisten tekijöiden 20 vaikutuksen välttämiseksi. Käämitys 19 suljetun.kytkennän 17 ohjaamista varten on järjestetty hoikin 18 päälle ja siihen kuuluu johdot 20, jotka on samakeskisesti järjestetty eristäviin tiivistysrenkaisiin 22 läpivientiholkkien 21 avulla.

Tiivistysrenkaat 22 sijaitsevat metalliholkin 18 päis-25 sä. Eristävät tiivistysrenkaat 22 on tiiviisti liitetty metalliholkkiin 18 metalliholkin 18 laippojen 24 uriin muodostettujen ulokkeiden 23 avulla, jolloin eristävät tiivistysrenkaat 22 on tiiviisti puristettu ulokkeita vasten muttereiden 25 avulla. Kytkentäelin 7 ja induktiivinen 30 tunnistin 6 on asennettu samakeskisesti hoikkiin 26, ja niiden välinen sähköinen yhteys on saatu aikaan metallitangon 27 ja välikappaleen 28 avulla. Tanko 27 ja välikappale 28 on kiinnitetty eristävän tiivistysrenkaan 29 keskustaan, joka rengas on sovitettu samakeskisesti hoikkiin 26 kytkentä-35 elimen 7 ja induktiivisen tunnistimen 6 väliin.

7 74351

Hoikin 26 päätyseinän muodostaa kierteitetty kansi 30, joka mahdollistaa induktiivisen tunnistimen 6 ja hoikin 26 päätyseinän välisen tilan sähköstaattisen tilavuuden säätämisen. Holkki 26 on kiinnitetty saostuskondensaattorin 4 5 kollektorilevyyn 9 onton lieriön 31 avulla.

Saostuskondensaattorissa 4 on erillään kollektorile-vystä 9 korkeajännitteinen elektrodi 32, joka on jäykästi kiinnitetty eristyslevyyn 33 ruuvin 34 ja mutterin 35 avulla. Kollektorilevy 9 on järjestetty välimatkan päähän 10. korkea jännitteisestä elektrodista 32 polun muodostamiseksi varattujen hiukkasten virtaukselle. Varatut hiukkaset saostuvat levylle 9, ja tämä levy on erotettu korkeajaännit-teisestä elektrodista 32 eristävillä levyillä 36.

Laite toimii seuraavalla tavalla.

15 Analysoitava jauhenäyte syötetään sumuttimeen 14 ja muutetaan ilmapuhaltimen 15 avulla hiukkasten kaasumaiseksi virtaukseksi, joka päästetään varauskammioon 2.

Varauskammiossa tapahtuu koronapurkaus, joka saadaan aikaan tehonsyöttölähteellä 13, jolloin hiukkaset saavat 20 yksinapaiset korkeajännitteiset varaukset, jotka ovat verrannollisia hiukkasten pinta-alaan (nimenomaan niiden halkaisijan toiseen potenssiin). Samanaikaisesti virtaus-suihku hajaantuu ja varattujen hiukkasten virtaus syötetään ilmapuhaltimella 10 varauskammiosta saostuskondensaat-25 toriin 4, jonka sisääntulopäässä on sähköstaattinen saos-taja 3 varattujen hiukkasten sisääntulokohdan säätämiseksi saostuskondensaattoriin 4.

Tehonsyöttölähteellä 12 muodostetun sähköstaattisen kentän voimien vaikutuksesta hiukkaset jakaantuvat yli koko 3Q saostuskondensaattorin tilavuuden ja ne erottuvat osasiin, ja nämä osaset saostuvat eri vyöhykkeille kollektorilevylle 9, jonka keskustassa on induktiiviset tunnistimet, yksi kutakin osasta kohti.

Saostustapahtuman aikana ja varausten kerääntyessä 35 induktiivisille tunnistimille 6 on tunnistimet kytketty 8 74351 irti elektrometris.estä yahyistimesta 8. Kerääntyneen varauksen Q kokonaismäärä sisältää informaatiota määrätyn osasen hiukkasten määrästä, koska Q=n.q, jossa n on osasen hiukkasten määrä ja q on yhden hiukkasen varaus.

5 Määrätyn osasen saostumisen jälkeen kerääntyneen varauksen arvo pysyy muuttumattomana koko mittausprosessin ajan. Kun virtaus on jakautunut osasiin, induktiiviset tunnistimet 6 kytketään vuorotellen elektromet-risen vahvistimen 8 syöttöpäähän kytkentäelinten7 väli-1Q tyksellä, ja kerääntynyt varaus virtaa induktiiviselta tunnistimelta 6 vahvistimen 8 tulopiirin vastuksen läpi siten, että jännitesykäys ilmestyy vahvistimen 8 lähtö-päähän amplitudilla, joka täsmälleen vastaa määrätyn osasen sisältämien hiukkasten määrää.

15 Varauksen vuotaminen tunnistimelta 6 vältetään sillä, että eristävät tiivistysrenkaat 22 on tiiviisti puristettu metalliholkin 18 laippoja 24 vasten muttereiden 25 avulla ja kartiomaisten ulokkeiden 23 avulla, jotka ovat kohdassa, jossa tiivistysrengas 18 on kytkeytynyt hoikin 18 20 laippaan.

Mittauksen jälkeen staattiset varaukset neutraloidaan laitteella 11, jota ilmapuhallin 15 ja tehonsyöttö-lähde 16 syöttävät.

Kytkentäelimen, joka on eristetty ulkopuolisten 25 tekijöiden vaikutuksesta, käyttäminen mahdollistaa mit taustarkkuuden ja laitteen luotettavuuden olennaisen paranemisen, mitattavien varauksien alueen laajentamisen, jauheiden hiukkaskoon jakautuman analysoinnin vaatiman ajan vähentämisen ja myös sellaisen, jauheiden hiukkaskoon 30 jakautuman analysointia varten olevan, laitteen muodostamisen, jota voidaan käyttää paitsi laboratorio-olosuhteissa myös kentällä.

Claims (4)

9 74351

1. Laite jauheiden hiukkaskoon jakautuman mittaamista varten käsittää laitteen (1) jauheen muuttamiseksi 5 erillisten hiukkasten virtaukseksi, siihen yhteydessä olevan varauskammion (2), jossa kukin hiukkanen saa varauksen, joka on verannollinen sen pinta-alaan, saos-tuskondensaattorin (4), johon varattujen hiukkasten virtaus syötetään, jossa virtaus erotellaan useisiin osa-10 siin hiukkaskoon mukaisesti, laitteen (5) erillisten osasten kokonaisvarauksen mittaamiseksi, jossa laite-teessa on varattujen hiukkasten tunnistimet (6), joiden tunnistinten lukumäärä on yhtä suuri kuin osasten lukumäärä, jolloin kukin tunnistin on järjestetty saostus-15 kondensaattorin (4) kollektorilevyyn (9) ja yhdistetty elektrometriseen vahvistimeen (8), jossa on lähtöpää, johon tutkittavan jauheen hiukkaskoon jakautumaa edustava sykäyssarja ilmestyy, tunnettu siitä, että laitteessa (5) erillisten osasten kokonaisvarauksen mittaami-20 seksi on kytkentäelimet (7), joista jokainen on varustettu suljetulla kytkennällä (17), ja joiden jokaisen kytkentä-elimen syöttöpää on yhdistetty varattujen hiukkasten vastaavan tunnistimen (6) lähtöpää, joka tunnistin (6) on yhdistetty elektrometrisen vahvistimen (8) syöttöpäähän 25 kytkentäelimen välityksellä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että jokainen suljettu kytkentä (17) on eristetty ulkopuolisten tekijöiden vaikutuksesta.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, t u n -30 n e t t u siitä, että jokainen suljettu kytkentä (17) on järjestetty metalliholkin (18) sisään samakeskisesti sen kanssa, jonka hoikin päälle on asennettu käämitys (19) suljetun kytkennän (17) ohjaamiseksi, ja että kytkennän johdot (20) onkiinnitetty samakeskisesti kahteen eristä-35 vään tiivistysrenkaaseen (22), jotka kumpikin tiivistys-rengas on asennettu metalliholkin (18) päihin. ίο 74351

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä,, että eristäyät tiivistysrenkaat (22) on asennettu metalliholkkiin (18) muodostettujen laippojen (24) uriin, ja eristävät tiivistysrenkaat (22) on tiiviisti 5 kytketty laippojen (24) uriin muodostettujen ulokkeiden (23) avulla, jolloin eristäviä tiivistysrenkaita puristetaan tiiviisti muttereiden (25) avulla. 11 74351