SU757932A1

SU757932A1 - Device for granulometric analysis of microparticles

Info

Publication number: SU757932A1
Application number: SU782597347A
Authority: SU
Inventors: Vladimir Ya Svintsov
Original assignee: Mo T I Myasnoj Moloch Promy
Priority date: 1978-04-03
Filing date: 1978-04-03
Publication date: 1980-08-23

Description

1one

Изобретение "относится к измерительной. технике и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности для определения загряз- $ нений в нефтепродуктах, а также в других областях техники, где требуется измерять концентрацию механических частиц.The invention "relates to a measuring technique and can be used in the oil refining industry to determine pollution in petroleum products, as well as in other areas of technology where it is necessary to measure the concentration of mechanical particles.

Известно устройство с кондуктометрическим датчиком [ί], используемое для определения количества и размеров. анализируемых частиц, содержащихся в электропроводящей среде.A device with a conductometric sensor [ί] is used to determine the number and size. analyzed particles contained in an electrically conductive medium.

Устройство содержит электроды, включенные в цепь источника постоян- ⁵кого тока, которые расположены с двух сторон перегородки, имеющей микроотверстие с диаметром, соизмеримым с диаметром частиц.Прохождение частиц через капиллярный канал микроотверстия*0 осуществляемое в результате прокачивания анализируемого вещества, вызывает изменение электрического сопротивления межэлектродного промежутка, , 25 что приводит к появлению импульсов напряжения, вырабатываемых измерительной схемой, амплитуда которых пропорциональна объему частиц. Однако указанная зависимость амплитуды импуль^The apparatus comprises electrodes included in the source circuit ⁵ constant current one, which are arranged on both sides of the partition having a pinhole with a diameter commensurate with the diameter chastits.Prohozhdenie particles through the capillary channel 0 * microperforations is effected by pumping the analyte causes a change in electrical resistance interelectrode gap,, 25 which leads to the appearance of voltage pulses produced by the measuring circuit, whose amplitude is proportional to the volume of the particles. However, the indicated dependence of the amplitude of the pulse

22

са от объема частиц может быть обеспечена только в том случае, если в рабочем объеме датчика создано однородное поле, причем его протяженность должна.быть не меньше максимального размера измеряемых частиц. Это достигается за счет увеличения длины стенок канала микроотверстия,в результате чего увеличивается измерительный объем датчика, что приводит к снижению чувствительности, а также точности анализа при одновременном попадании в этот объем нескольких частиц.Sa on the volume of particles can be provided only if a uniform field is created in the working volume of the sensor, and its length must be not less than the maximum size of the measured particles. This is achieved by increasing the length of the walls of the channel of the microperforation, as a result of which the measuring volume of the sensor increases, which leads to a decrease in sensitivity, as well as accuracy of analysis, while several particles fall into this volume.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство [2} для определения гранулометрических.характеристик твердой фазы, находящейся в жидкости, содержащее измерительный блок и емкостной датчик, электроды которого, расположены с внешней стороны капиллярного канала для прохода анализируемого вещества. Для достижения необходимой чувствительности внутренний диаметр капилляра должен быть соизмерим с диаметром миделева сечения частиц. При прохождении твердой частицы межэлектродного пространстваThe closest in technical essence to this invention is a device [2} for determining the granulometric characteristics of a solid phase contained in a liquid, containing a measuring unit and a capacitive sensor, the electrodes of which are located on the outside of the capillary channel for the passage of the analyte. To achieve the required sensitivity, the internal diameter of the capillary must be commensurate with the diameter of the mid-section of the particles. With the passage of a solid particle interelectrode space

33

757932757932

4four

происходит изменение емкости датчика, пропорциональное объему частиц,что вызывает появление импулЬса напряжения в измерительном блоке. Анализ амплитуды и числа импульсов позволяет определить гранулометрический состав твердой фазы.there is a change in the capacitance of the sensor, which is proportional to the volume of the particles, which causes the appearance of a voltage pulse in the measuring unit. Analysis of the amplitude and number of pulses allows us to determine the granulometric composition of the solid phase.

Однако такое устройство содержит электроды, размеры которых значительно превышают размеры анализируемых частиц, благодаря чему создается зо- . на однородного электрического поля * такой протяженности, которая обеспечивает полное вхождение каждой частицы в эту зону, что, в свою очередь, приводит к линейной зависимости амплитуды импульса сигнала от объема 1 .частицы и уменьшает погрешность измегрения за счет "краевого эффекта" электродов конденсатора.Но,с другой стороны, создание однородного поля В межэлектродном пространстве, за счет увеличения размеров электродов, приводит к увеличению емкости датчика, что ведет к снижению чувствительности устройства, уменьшает диапазон измерения размеров частиц.However, such a device contains electrodes, the dimensions of which significantly exceed the size of the analyzed particles, thereby creating a zoo. on a uniform electric field * of such length, which ensures that every particle completely enters this zone, which, in turn, leads to a linear dependence of the amplitude of the signal pulse on the particle 1 volume and reduces the measurement error due to the "edge effect" of the capacitor electrodes. on the other hand, the creation of a uniform field in the interelectrode space, by increasing the size of the electrodes, leads to an increase in the capacitance of the sensor, which leads to a decrease in the sensitivity of the device, reduces the measurement range of particle sizes.

Кроме того,' большая величина электродов обуславливает значительную, по сравнению'с размерами микрообъектов, величину межэлектродного объема, что увеличивает вероятность одновременного попадания в этот объем нескольких частиц и в связи с этим приводит к погрешности анализа от совпадений.In addition, the large size of the electrodes causes a significant, in comparison with the size of micro-objects, the value of the interelectrode volume, which increases the likelihood of several particles simultaneously falling into this volume and, therefore, leads to an analysis error of coincidence.

Целью изобретения является увеличение точности измерений и чувствительности гранулометрического состава микрочастиц, а также расширение диапазона измерения их размеров.The aim of the invention is to increase the accuracy of measurements and the sensitivity of the particle size distribution of microparticles, as well as expanding the range of measurement of their sizes.

Это достигается тем, что в устройстве основные электроды установлены с зазором между собой, соизмеримым . с размерами микрочастиц, а в центральной части зазора установлены игольчатые электроды, причем основные электроды подключены к' источнику напряжения, а игольчатые электроды включены непосредственно в измерительный блок, производящий непосредственное измерение потенциала вторичного поля, созданного наведенными на частице индукционными зарядами, которые появляются в результате взаимодействия частицы с однородным электрическим полем основных пластинчатых электродов.This is achieved by the fact that in the device the main electrodes are installed with a gap between them, commensurate. microparticles in size, and needle electrodes are installed in the central part of the gap, the main electrodes are connected to the voltage source, and the needle electrodes are directly connected to the measuring unit, which directly measures the potential of the secondary field created by inductive charges on the particle, which appear as a result of interaction particles with a uniform electric field of the main plate electrodes.

На чертеже изображен общий вид устройства, содержащего источник питания 1, основные пластинчатые электроды 2, размеры которых превышают размеры анализируемых микрочастиц. Основные пластинчатые электроды 2 расположены с зазором 3, соизмеримым с размерами микрочастиц, в центре которого установлены игольчатые электроды 4, включенные в измерительный блок 5. Подача анализируемого вещества производится по капиллярному каналу 6 .The drawing shows a General view of the device containing the power source 1, the main plate electrodes 2, the dimensions of which exceed the size of the analyzed microparticles. The main plate electrodes 2 are located with a gap of 3, commensurate with the size of the microparticles, in the center of which are installed the needle electrodes 4 included in the measuring unit 5. The analyte is supplied through the capillary channel 6.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Анализируемое вещество, подлежащее 5 гранулометрическому анализу, подается по капиллярному каналу в межэлектродное пространство, образованное основными 2 и игольчатыми 4 электродами. Вследствие значительных размеров ос- новных пластинчатых электродов 2 и небольшой величины зазора 3, соизмеримого с размерами микрочастиц в межэлектродном пространстве обеспечивается создание однородного электрического поля, а на установленных в одно5 родном электрическом поле зазора 3 игольчатых электродах 4 возникает разность потенциалов, соответствующая разности потенциалов основных . пластинчатых электродов 2.The analyte, which is subject to 5 particle-size analysis, is fed through the capillary channel into the interelectrode space formed by the main 2 and needle 4 electrodes. Due to the significant size of the main plate electrodes 2 and the small size of the gap 3, commensurate with the size of microparticles in the interelectrode space, a uniform electric field is created, and a potential difference corresponding to the potential difference of the main potentials installed in the single electric field of the gap 3 needles. plate electrodes 2.

О При вхождении каждой частицы вAbout When each particle is in

однородное электрическое поле межэлек тродного пространства происходит поля ризация частицы, обусловленная появлением на ней индукционных зарядов, 25 что приводит к возникновению вторично го электрического поля, величина потенциала Которого пропорциональна объему частицы. Дальнейшее перемещение частицы в сторону зазора 3 приво__ дит к пересечению зоны игольчатых электродов 4,что обусловит изменение разности потенциалов на игольчатых электродах 4,.находящихся в зоне однородного электрического поля основ-’ ных пластинчатых электродов на вели. чину, пропорциональную объему частицthe homogeneous electric field of the interelectrode space is polarized by a particle due to the appearance of induction charges on it, 25 which leads to the appearance of a secondary electric field, the magnitude of whose potential is proportional to the volume of the particle. Further movement of the particle towards the gap 3 leads to the intersection of the zone of needle electrodes 4, which will cause a change in the potential difference on the needle electrodes 4 located in the zone of a uniform electric field of the main plate electrodes. rank proportional to the volume of particles

ли = ί ^ε' ^ράν>= ί ^ε ' ^ράν >

где С - емкость игольчатых электро40 дов в отсутствие поляризованного тела;where C is the capacitance of the needle electrodes in the absence of a polarized body;

Е¹ - напряженность электрического поля игольчатых электродов при напряжении на них 6' в отсутствие поляризованного тела;E ¹ - the electric field intensity of the needle electrodes when the voltage on them 6 'in the absence of a polarized body;

Р - величина поляризации частицы;P is the polarization value of the particle;

V - объем поляризованного тела. Так как емкость С игольчатых электродов значительно меньше емкости пластин конденсаторов в существующих устройствах, это обусловит увеличение напряжения ди импульса сигнала, фиксируемого измерительным блоком, что 55 определяет повышение чувствительности в данном устройстве и обеспечивает расширение диапазона измерений размеров микрочастиц. Однородность электрического поля в зоне· игольчатых до электродов, установленных в зазоре основных пластинчатых электродов, Обеспечивает пропорциональность амплитуды импульса напряжения сигнала от объема частиц и, тем самым, гаран£5 'тирует точность анализа. В связи сV is the volume of a polarized body. Since the capacitance C of the needle electrodes is significantly less than the capacitance of the plates of capacitors in existing devices, this will cause an increase in the voltage di of the signal pulse detected by the measuring unit, which determines the sensitivity increase in this device and extends the range of measurements of the sizes of microparticles. The uniformity of the electric field in the zone of the needle to the electrodes installed in the gap of the main plate electrodes, ensures the proportionality of the amplitude of the voltage pulse of the signal from the particle volume and, thus, guarantees accuracy of the analysis. In connection with

5five

757932757932

(уменьшением измерительного объема игольчатых электродов, уменьшается вероятность одновременного попадания в него нескольких частиц, что обусловит уменьшение погрешности анализа по сравнению с существующими устройствами от совпадений. Величина напряженности импульса сигнала ΔΙί, пропорциональная объему частицы фиксируется и анализируется при помощи измерительного блока 5. В результате анализа числа и амплитуды импульсов напряжения осуществляется определение гранулометрических характеристик частиц.(a decrease in the measuring volume of needle electrodes reduces the likelihood of several particles entering it simultaneously, which will reduce the analysis error compared to existing devices from coincidences. The signal pulse intensity ΔΙί, proportional to the particle volume, is fixed and analyzed using the measuring unit 5. As a result of the analysis the number and amplitude of the voltage pulses determine the particle size characteristics of the particles.

Использование в устройстве основных электродов с зазором, соответствующим размерам микрочастиц, позволяет создать однородное поле в объеме, заключенным между основными электродами в месте нахождения зазора.Use in the device of the main electrodes with a gap corresponding to the size of the microparticles, allows you to create a uniform field in the volume enclosed between the main electrodes at the location of the gap.

Установка в однородном поле зазо- 20 ра игольчатых электродов позволяет создать измерительный объем малой емкости, обеспечивающий чувствительность и расширение пределов измерения размеров анализируемых частиц, а также уменьшение погрешности анализа от совпадений. Существующие однородного поля в измерительном объеме и гольчатых электродов обеспечивает точность-результатов анализа.The installation of needle electrodes in a uniform field of the gap allows one to create a measuring volume of small capacity, which provides sensitivity and extension of the measurement limits for the size of the analyzed particles, as well as a decrease in the analysis error from coincidences. The existing uniform field in the measuring volume and hollow electrodes ensures the accuracy of the analysis results.

Использование устройства гранулометрического анализа микрочастиц поз воляет, по сравнению с существующим, проводить гранулометрический анализ микрочастиц загрязнений нефтепродук- 35 тов,.используемых в двигателях в качестве смазочных масел и топлива, сThe use of a particle size analysis device for microparticles allows, in comparison with the existing one, to carry out a particle size analysis of microparticles of pollution of oil products used in engines as lubricating oils and fuels, with

повышением точности и чувствительности анализа, а также расширения пределов измерений размеров микрочастиц,increasing the accuracy and sensitivity of the analysis, as well as expanding the limits of measurements of the size of microparticles,

что обеспечитthat will provide

упрощение устройства и уменьшение 5 времени анализа;simplification of the device and reduction of 5 analysis times;

контроль за соблюдением норм на содержание механических частиц в соответствии с ГОСТами}control over compliance with the standards for the maintenance of mechanical particles in accordance with State Standards}

безопасную и безаварийную работу силовых и энергетических установок,safe and trouble-free operation of power and power plants,

устранение причин появления механических частиц и нормальную эксплуатацию систем транспорта.elimination of the causes of mechanical particles and the normal operation of transport systems.

Claims

Claim

A device for particle size analysis of microparticles, containing main electrodes and a measuring unit, characterized in that, in order to increase the accuracy and sensitivity of measurements, the main electrodes are installed with a gap between them comparable with the size of the microparticles to be analyzed, and needle-shaped are installed in the central part 25 of the gap. electrodes, the main electrodes are connected to a voltage source, and the needle electrodes are connected directly to the measuring unit.

thirty