PL62303B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 20.111.1971 62303 KI. 421,13/04 MKP G 01 n, 15/04 UKD Twórca wynalazku: Wladyslaw Mironowicz Wlasciciel patentu: Glówny Instytut Górnictwa, Katowice (Polska) Radiometryczny sposób pomiaru szybkosci sedymentacji oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest radiometryczny sposób pomiaru szybkosci procesu sedymentacji, oraz urzadze¬ nie do stosowania tego sposobu.Znana jest radioizotopowa metoda badania mechaniz¬ mu procesu sedymentacji przez pomiar zmian zageszcze¬ nia zawiesiny w czasie, na róznych wysokosciach na-^ czynia sedymentacyjnego, oparta na zasadzie gestoscio- mierza izotopowego. W metodzie tej, stacjonarne zródlo promieniowania umieszcza sie na zewnatrz naczynia po¬ miarowego. Polega ona na wykorzystaniu zjawiska róz¬ nej absorpcji promieniowania jonizujacego przez za¬ wiesine o róznym zageszczeniu przy stalej szerokosci naczynia oraz przy stalym skladzie chemicznym zawie¬ siny.Metoda ta posiada szereg wad, gdyz o ile zachowanie stalej szerokosci naczynia sedymentacyjnego nie jest trudne, to zachowanie stalego skladu chemicznego za¬ wiesiny nasuwa duze trudnosci a w niektórych przypad¬ kach jest wrecz niemozliwe. Ponadto, poniewaz wielko¬ scia mierzona jest zmiana zageszczenia w czasie, a wielkosc ta jest bardzo mala — gestosciomierz musi ce¬ chowac duza dokladnosc jego czesci elektronowej. Me¬ toda badania mechanizmu sedymentacji oparta na po¬ miarze zmian gestosci pozwala tylko na uzyskanie in¬ formacji odnosnie sedymentacji wszystkich opadajacych w wodzie ziam, niemozliwe jest natomiast otrzymanie informacji w odniesieniu do poszczególnych ziarn lub grup ziarn.Celem wynalazku jest usuniecie dotychczasowych wad i niedogodnosci oraz opracowanie takiego sposobu 10 15 20 25 30 i urzadzenia, które pozwolilyby na bezposredni doklad¬ ny pomiar i obserwacje sedymentacji cial stalych w cieczy.Cel ten osiagnieto przez wprowadzenie do kolumny sedymentacyjnej wypelnionej badana mieszanina cieczy z cialami stalymi, tego samego rodzaju cial stalych lecz oznakowanych radioaktywnie. Nastepnie calosc miesza sie intensywnie w celu równomiernego rozkladu wszyst¬ kich czastek cial stalych w calej kolumnie, a nastepnie mierzy sie natezenie promieniowania radioaktywnych czastek w mieszaninie na róznych poziomach w ustalo¬ nych odstepach czasu za pomoca miernika natezenia promieniowania który przyklada sie do zewnetrznej strony kolumny i przesuwa ruchem jednostajnym od gó¬ ry do dolu i odwrotnie. Odmiana sposobu wedlug wyna¬ lazku polega na tym, ze oznakowane radioaktywne ciala stale wprowadza sie od góry do uprzednio wymieszanej badanej mieszaniny tak, aby w górnej czesci utworzyc warstwe tych czastek, a nastepnie mierzy sie kilkakrot¬ nie miernikiem promieniowania szybkosc przesuwajacej sie warstwy do dolu w ustalonych odstepach czasu.Istota urzadzenia wedlug wynalazku jest to, ze ko¬ lumna sedymentacyjna jest zaopatrzona po zewnetrznej stronie w napedowy uklad, który umozliwia ruch jedno¬ stajny posuwisto-zwrotny zamocowanego na nim detek¬ tora, stanowiacego miernik natezenia promieniowania tak, aby nastepowalo przesuwanie sie detektora w góre lub w dól ze stala szybkoscia nastawiana przez prze¬ kladnie za pomoca zmiany obrotów elektrycznego sil¬ nika, przy czym w górnej czesci kolumny jest zamoco- (230362303 wany wtryskiwacz dwuzaworowy do wprowadzania ozna¬ kowanych czastek. Nalezy zaznaczyc, ze radioaktywne znakowanie czastek musi odbywac sie w sposób nie zmieniajacy ich wlasnosci fizyko-chemicznych.Sposób i urzadzenie wedlug wynalazku umozliwiaja obserwacje zachowania sie jednego lub grupy wybra¬ nych ziarn w otoczeniu innych ziarn, jak równiez po¬ zwalaja na pomiar szybkosci przesuwania sie ziarn lub grupy ziarn w otoczeniu innych. Wyniki otrzymane ta metoda sa niezalezne od zmian skladu chemicznego za¬ wiesiny. Poniewaz metoda ta pozwala na bezposrednia obserwacje procesu sedymentacji, eliminuje sie wszyst¬ kie trudne do spelniania wymagania odnosnie gestoscio- mierza.Przedmiot wynalazku jest dokladniej wyjasniony na rysunku na którym fig. 1 przedstawia schemat urzadze¬ nia do pomiaru sedymentacji cial stalych w cieczy, fig. 2 do 5 — przedstawiaja wykresy kolejnych wyników przy¬ kladowego pomiaru natezenia promieniowania w miare opadania obserwowanych cial stalych, a fig. 6 do 9 — przedstawiaja wykresy kolejnych wyników odmiany spo¬ sobu wedlug wynalazku (przykladowego pomiaru nate¬ zenia promieniowania w miare opadania obserwowanej warstwy czastek cial stalych oznakowanych radioaktyw¬ nie).Jak uwidoczniono na rysunku, urzadzenie sklada sie z sedymentacyjnego naczynia 1, z hydraulicznej insta¬ lacji 2 to jest rurociagów i pompy przeznaczonej do mieszania zawiesiny, z wtryskiwacza 3 do wprowadza¬ nia znakowanych ziarn, oraz z ukladu pomiarowego skladajacego sie z zaopatrzonego w kolimator scyntyla¬ cyjnego miernika promieniowania 4 zamocowanego na przesuwnym elemencie 5b, z zasilacza 7 wysokiego i ni¬ skiego napiecia oraz z jednokanalowego analizatora am¬ plitudy 8 i rejestratora 9. Uklad napedowy przesuwne¬ go elementu 5b sklada sie z silnika 6 z regulowana pred¬ koscia obrotów, oraz z przekladni 5a. Zmiana kierunku przesuwu nastepuje w dwóch wybranych miejscach ko¬ lumny sedymentacyjnej.Uklad napedowy pozwala na bezstopniowa zmiane szybkosci przesuwania miernika 4 wzdluz kolumny se¬ dymentacyjnej. Mozna to osiagnac na przyklad w ten sposób, ze napedzajacy silnik 6 ma obroty jednokierun¬ kowe, a przesuwny element 5b wykonany w postaci sru¬ by ma podwójnie naciety gwint lewo i prawoskretny.Tak naciety gwint umozliwia wykonywanie jednostaj¬ nego ruchu posuwisto-zwrotnego detektora promienio¬ wania to jest miernika 4 w obydwóch kierunkach wzdluz naczynia sedymentacyjnego 1, przy jednokierunkowym ruchu obrotowym silnika 6. Uklad jednokanalowego analizatora amplitudy 8 pozwala na sledzenie jednej wy¬ branej energii promieniowania z calego widma energe¬ tycznego prezentowanego przez oznakowane radioaktyw¬ nie ziarna. Ziarna znakowane radioaktywnie musza ce¬ chowac sie silnie przenikliwym promieniowaniem gam¬ ma oraz krótkim pólokresem zaniku.Za pomoca opisanego urzadzenia mozna obserwowac proces sedymentacji to jest zachowanie sie opadajacych czastek stalych w cieczy w otoczeniu innych czastek, jak równiez mozna mierzyc szybkosc sedymentacji a mianowicie droge, która przebywa opadajace ziarno lub grupa ziarn w okreslonym czasie.Przyklad. Czastki wegla klasy 60 mikronów ak¬ tywuje sie strumieniem neutronów termicznych. Na 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 skutek aktywacji powstaja sztuczne izotopy pierwiast¬ ków wchodzacych w sklad wegla, z których najlepiej nadajacymi sie do sledzenia izotopami sa Fe59 o energii E = 1,29 MeN i pólokresie zaniku T% = 41 dni oraz Sc46 o energii E = 0,89 MeV i TH = 85 dni. 5 g ozna¬ kowanych czastek wprowadza sie i dokladnie miesza z 50 litrami mulu weglowego. Nastepnie za pomoca umieszczonego po zewnetrznej stronie kolumny mier¬ nika natezenia promieniowania dokonuje sie co 5 mi¬ nut pomiaru natezenia promieniowania.Otrzymane wyniki nanosi sie na wykresy uwidocznio¬ ne na fig. 2 do 5, gdzie na osi rzednych nanosi sie wy¬ sokosc kolumny sedymentacyjnej H, a na osi odcietych ilosc zliczanych przez miernik natezenia promieniowa¬ nia impulsów w jednostce czasu N. W przedziale czasu Ati, wykres uwidoczniony na fig. 2 wskazuje na równo¬ mierne rozlozenie czastek znakowanych w kolumnie. W nastepnych przedzialach czasu At2, At3 i AT4 uwidocz¬ nionych na wykresach fig. 3—5, widac przemieszczanie sie czastek znakowanych wzdluz kolumny, przez wzrost mierzonego natezenia promieniowania u dolu kolumny a zmniejszenie tego natezenia w górnej jej czesci. Wyko¬ nujac w analogicznych warunkach pomiar, przy wpro¬ wadzeniu ziarn znakowanych o wielkosci 100 \i, 200 \i itd. — otrzymuje sie podobne wykresy. Porównujac te wykresy dla poszczególnych wielkosci ziarn znakowa¬ nych 60 \i, 100 \i, 200 fi itd. przy zachowaniu tych sa¬ mych wlasnosci srodowiska sadzic mozna o sposobie po¬ ruszania sie poszczególnych grup ziarnowych w warun¬ kach skrepowanych.Wykresy przedstawione na fig. 6—9 rysunku podaja wyniki pomiaru sedymentacji cial stalych w oparciu o te same dane jak w opisanym przykladzie, lecz przy zasto¬ sowaniu sposobu stanowiacego odmiane wynalazku.Oznakowane radioaktywnie ciala stale w tych samych ilosciach wprowadza sie od góry do uprzednio wymie¬ szanej badanej mieszaniny. W ten sposób w górnej cze¬ sci tworzy sie warstwa radioaktywna, która w ten sam sposób obserwuje sie i mierzy czujnikiem 4 w odpo¬ wiednich odstepach czasu.Przy pierwszym pomiarze na wykresie fig. 6 jest uwi¬ doczniony pik promieniowania, informujacy o tym, ze promieniujaca warstwa znajduje sie w górnym wyjscio¬ wym polozeniu. W drugim i nastepnych pomiarach, w okreslonych odstepach czasu At2, At3 1 At4 uwidocznio¬ nych na fig. 7—9, pomiarowy pik promieniowania prze¬ suwa sie kolejno do dolu. Warstwa promieniujaca stop¬ niowo zaczyna przenikac do badanej mieszaniny, co pozwala na obserwacje sedymentacji i zachowania sie ziarn w czasie opadania. PL PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Radiometryczny sposób pomiaru szybkosci sedy¬ mentacji cial stalych w cieczy metoda bezkontaktowa przez obserwacje zmian gestosci mieszaniny w kolum¬ nie, znamienny tym, ze najpierw do kolumny sedymen¬ tacyjnej wypelnionej badana mieszanina cieczy z cialami stalymi wprowadza sie ten sam rodzaj cial stalych ozna¬ kowanych radioaktywnie, calosc poddaje sie intensyw¬ nemu wymieszaniu, tak aby rozklad wszystkich czastek cial stalych w calej kolumnie byl równomierny, a na¬ stepnie przyklada sie do zewnetrznej strony kolumny miernik natezenia promieniowania i przesuwa ruchem62303 jednostajnym od góry do dolu i odwrotnie, mierzac wy¬ stepujace promieniowanie radioaktywnych czastek w mieszaninie na róznych poziomach oraz przesuwanie to powtarza sie w ustalonych odstepach czasu, tak aby przez porównania zmian rozkladu natezenia promienio¬ wania w czasie ustalic szybkosc przemieszczania sie se- dymentujacych czastek.

2. Odmiana sposobu wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze oznakowane radioaktywnie ciala stale wprowa¬ dza sie od góry do uprzednio wymieszanej badanej mie¬ szaniny tak, aby w górnej czesci utworzyc warstwe tych czastek, a nastepnie mierzy sie kilkakrotnie miernikiem 10 przesuwanie tej warstwy do dolu w ustalonych odste¬ pach czasu.

3. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1 i 2 zawierajace kolumne sedymentacyjna i uklad hy¬ drauliczny do mieszania zawiesiny, znamienne tym, ze sedymentacyjne naczynie (1) ma umieszczony po zew¬ netrznej stronie przesuwny element (5b) zaopatrzony w miernik promieniowania (4) oraz w naped nadajacy jed¬ nostajny i posuwisto-zwrotny pionowy ruch temu mier¬ nikowi wzdluz sciany naczynia, przy czym w górnej czesci tego naczynia jest zamocowany wtryskiwacz (3) do wprowadzania oznakowanych czastek cial stalych. Fig. 4KI. 42 1. 13/04 62303 MKP G 01 n, 15/04 H 1 m. Fig6 N M2 Fig 7 N 413 Fig.8 N AU Fig. 9 N WDA-l. Zam. 6690. Naklad 240 egz. PL PL