Анализатор дисперсного состава порошков

 

АНАЛИЗАТОР ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА ПОРОШКОВ по авт.св. 868481, отличающийся тети, что, с целью проведения автоматического анализа токсичных и пожароопасных порошкообразных материалов, анализатор дополнительно снабжен включенными последовательно в пневматическую линию, соединяющую выходной воздушный патрубок системы очистки анализатора со входным воздушным патрубком дозатора, центробежной воздуходувкой , ресивером с редуктором, электропневмоклапаном и емкостью для сжатого инертного газа. (Л С О in

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,Я0„„1060

3(5п С 01 N 15/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -" (6 1.) 868481 (21), 3431930/18-25 (22) 27 ° 04.82 (46) 15.12.83. Бюл, 9 46 (72) В.К, Никульчиков

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (71) Научно-исследовательский институт прикладной математики и механики при Томском государственном университете им. В.В. Куйбышева (53) 539.215.4(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 868481, кл. G 01 N 15/02, 1980 (прототип). (5 4) (57 ) АНАЛИЗАТОР ДИСПЕРСНОГО СОСTAHA ПОРОШКОВ по авт.св. 9 868481, о ò л и ч а ю шийся тем, что, с целью проведения автоматического анализа токсичных и пожароопасных порошкообразных материалов, анализатор дополнительно снабжен включенными последовательно в пневматическую линию, соединяющую выходной воздушный патрубок системы очистки анализатора со входным воздушным патрубком дозатора, центробежной воздуходувкой, ресивером с редукторси, электропневмоклапаном и емкостью для сжатого инертного газа.

ЗО

Изобретение относится к технике анализа дисперсного состава порошКоВ и может быть использовано в порошковой металлургии, химической и других отраслях промышленности, связанных с переработкой порошкообразных материалов.

По основному авт.св. Р 868481 известен анализатор, содержаций дозатор порошкообраэного материала, сепаратор, воздуходувку, циклоны, командный блок и регистрирующий прибор, при этом сепаратор выполнен в виде полого врацающегося дискового ротора со целями между дисками для вывода мелкой фракции материала и тсоса воздуха, который ограничен сверху соосно вращающейся профили- . рованной тарелкой, а снизу обтекателем, помеценным в направляюцую воронку, причем направляющая воронка и край вращаюцейся профилированной тарелки образуют щель для вывода крупной фракции материала, а на входе в сепаратор и на выходе мелкой фракции иэ сепаратора он снабжен емкостными датчиками концентрации взвешенных частиц анализируемого и отсепарированного материала, проходное сечение которых меньше проходного сечения трубопровода jl) .

Недостатком известного анализатора дисперсного состава порошков является то, что несмотря на высокую степень очистки примерно 0,5-1В анализируемого порошка выбрасывается в атмосферу вместе с несуцей сре дой,для создания необходимого расхода несущей среды через анализатор с помоцью эжектора требуется значительный расход газа для создания эжекционного эффекта, Эти недостатки препятствуют проведению анализа дисперсного состава порошков, физц ко-химическими свойствами которых является склонность к воспламенению, токсичность (представляют опасность. для обслуживаюцего персонала и окру.— жаюцей среды). Для проведения анализа подобных порошков необходимо применение различных инертных сред, т.е. газов, в которых отсутствует кислород, поддерживающий горение.

Очевидно, что использование известного устройства в данном случае нецелесообразно с точки зрения экОномии, как правило, дорогостояцих и дефицитных инертных газов. Кроме того, из соображений охраны окружающей среды недопустим,: выброс токсичных порошков в атмосферу.

Цель изобретения — прбведение автоматического анализа дисперсного, состава токсичных и пожароопасных порошкообоаэных материалов.

Поставленная цель достигается тем,что анализатор дисперсиого сос35

60 ф5 тава порошков, содержаций дозатор порошкообраэного материала, сепаратор, воздуходувку, циклоны, командный блок и регистрирующий прибор, при этом сепаратор выполнен в виде полого врацаюцегося дискового ротора со целями между дисками для вывода мелкой фракции материала и отсоса воздуха, который ограничен сверху соосно вращающейся профилированной тарелкой, а снизу обтекателем, помещенным в направляющую воронку„ причем направляющая воронка и край вращающейся профилированной тарелки образуют цель для вывода крупной Фракции материала, а на входе в сепаратор и на выходе мелкой фракции из сепаратора он снабжен емкостными датчиками концентрации взвешенных частиц анализируемого и отсепарированного материала, проходное сечение которых меньше проходного сечения трубопровода, дополнительно снабжен включенными последовательно в пневматическую линию, соединяюцую выходной патрубок системы очистки анали=,à9ýðà с входным воздушным патрубком доэатора, центробежной воздуходувкой, ресивером с редуктором, эг.ектропневмоклапаном, емкостью для сжатого инертного газа.

На фиг.l изображен анализатор, общий вид; на Фиг.2 - блок-схема измерительной части; на фиг.3 — временная диаграмма работы измерительной части.

Анализатор дисперсного состава порошков {фиг.1) состоит из корпуса

1 с бункером крупной фракции 2 и электродвигателем 3, доэатора порошкообразногo материала 4 с электродвигателем 5, циклонов 6, центробежной воздуходувки 7, емкостных датчиков концентрации взвешенных частиц 8 и 9, вторичного прибора. 10, регистрирующего прибора 11, командного прибора 12. В корпус сепapатора помещен врацающийся дисковый ротор

13, ограниченный снизу обтекателем

14, а сверху соосно вращающейся профилированной тарелкой 15. Обтекатель помецен в направляющую воронку 16 с аксиальным вводом 17, На валу дискового ротора установлены шестерни 18, Для сообцения внутренней полости анализатора с атмосферой установлен перепускной электропневмоклапан 19. После центробежной воздуходувки для дополнительной регулировки расхода воздуха установлено гидравлическое сопротивление

20, выполненное в виде сопла. Ресивер 21 служит для стабилизации расхода воздуха, емкость 22 — для хранения газообразной инертной среды, применяемой для анализа, которая

1000571 соединена с ресивером через редуктор 23 и электропневмоклапан 24.

Для стравливания излишков газа в ресивере установлен предохранительный клапан 25. Воздушный патрубок дозатора 26 соединен пневматической линией с ресивером 21. Вторичный прибор (фиг.2) состоит из блока формирования сигналов 27, блока отношения 28, регистрирующий прибор иэ блока индикации 29, командный 10 прибор — иэ блока управления интеграторами 30 и блока управления электродвигателями 31 ° Приборы 10

12 имеют общий блок питания 32.

Анализатор работает следующим 15 образом.

Исследуемый пожароопасный или токсичный материал с соблюдением мер предосторожности помещается в бункер дозатора, после чего его 20 крышка гермети зируется. Включается командный прибор 12, который подает сигнал на электропневмоклапан 24.

Подается сигнал на центробежную воздуходувку 7, в течение некоторого 25 времени происходит заполнение инертной средой внутренней полости анализатора и дозатора. В это время открыт электропневмоклапан 19, с помощью которого происходит выпуск воздуха из полости анализатора. После закрытия электропневмоклапана 19 инертная среда по другому тракту электропневмоклапана начинает поступать в ресивер и рециркулировать. При этом достигается значительная экономия инертной несущей среды, т.е, она не выбрасывается в атмосферу. При достижении необходимого давления в ресивере клапан 24 закрывается. При этом внутренняя полость анализатора 40 разобщается от источника с инертной средой, но при необходимости при понижении давления в ресивере клапан 24 открывается и таким образом подцерживается необходимое давление. 45

После этого командный прибор подает сигнал на электродвигатель 3. Посредством шестерен 18 передается вращение на дисковый ротор 13 и профилированную тарелку 15. 3а счет 50 разных диаметров шестерен отношение скоростей вращения профилированной тарелки и дискового ротора равно

1,7. Исследуемый порошок с помощью доватора 4, двигатель 5 которого приводится во вращение по сигналу с командного прибора 12, подается в несущий поток инертной среды, проходит через емкостный датчик 8, аксиальный ввод 17 и поступает в зону сепарации, которая образована внеш- 60 ним ободом дисков 13, обтекателем

14 и вращаюшейся профилированной тарелкой 15.

За счет центробежной и аэродинамической сил крупные частицы выде- 65

С,» где G . — массовый расход материала

Р на выходе из сепаратора.

Составив соотношение зависимостей (1) и (2) " Gf — 7

G»Ap crp получаем отношение проходящего в единицу времени количества материала с размерами частиц, меньшими граничного размера, к общему количеству исходного материала

pi . — <00% =D(5,). (4)

Р (3) Таким образом, если непрерывно следить эа концентрацией порошкообраэного материала на входе и выходе сепаратора и последовательно менять режимы разделения, то по отношению концентрации можно определить количество частиц, меньших анализируемых размеров, или кривые проходов

a(8) .

Для замеров концентрации на входе и выходе сепаратора установлены емкостные датчики 8 и 9 концентрации ляются и скапливаются в бункере 2, а мелкие выносятся из эоны сепарации через щели между дисками, датчик концентрации взвешенных частиц мелкой фракции 9 и осаждаются в бункерах циклонов б. Возможные воспламенен.тя пожароопасных порошков, которые могут произойти .от электростатического разряда, защемлений и т.п. гасятся инертной средой, препятствующей горению. Токсичные порошкообразные материалы, которые не полностью отделяются циклонами, а в количестве 0,5-1% от общей массы выделяются вместе с несущей средой, не выбрасываются в атмосферу, а остаются в полости анализатора, не представляя опасности для окружающей среды

При установившемся режиме течения пылегазовой среды массовая концентрация порошкообразного материала в несущей среде на входе в сепаратор определяется из расходов компонентов

Gp (1)

P= — 7 где Gp, Ci» — массовые расходы дисперсного материала и несущей среды.

Если сепаратор работает в определенном режиме и в бункере крупной фракции скапливается часть материала с размерами, большими граничного, но на выходе из сепаратора массовая расходная концентрация будет меньше:

1060571 взвешенных частиц анализируемого и отсепарированного материала.

Измерение расхода порошка через датчики 8 и 9 основано на изменении величины электрической емкости от количества порошка, находящегося внутри датчика, Применяемый диэлькометрический метод исключает влияние дисперсности частиц на результат измерения. При прохождении порошка через датчики можно измерить интегральное значение количества порошка, прошедшего через датчики за вреMR

t t

)3,= J m,(t)dt; 3р -)m (t)dt.

15

Интегральные значения J«J2 .количества порошка, прошедшего через датчики 8 и 9, представляются в виде постоянных напряжений и сравниваются в блоке 28. Из вида выражений видно, что погрешность измерения интегрального количества порошка зависит, в первую очередь, от времени пребывания частиц в полости датчика, Чем меньше траектория частиц отличается от линий тока несущей среды, тем меньше частицы совершают хаотических движений и тем З0 меньше вносится погрешность. Для этих целей проходные сечения емкостных датчиков концентрации взвешенных частиц делают, при необходимости, меньшими проходного сечения 35 трубопровода. Предельным является случай равенства проходных сечений.

В данном анализаторе отношение равно О, 75.

Последовательность интегрирования,40 включение и выключение электропневмоклапанов, воздуходувки, дозатора осуществляется командным прибором 12 с блоками управления 31 и 32. Полный цикл работы анализатора поясняется 45 временной диаграммой (фиг,3) .

B момент времени = 0 включается воздуходувка и электропневмоклапаны

19 и 24. В течение 10 с происходит

I удаление воздуха из внутренней полости анализатора и заполнение средой из баллона 21. В течение с

10-й по 20-ю с происходит стабилизация работы системы, создающей заданный расход несущей среды. В это время электропневмоклапан 19 включен в положение, обеспечивающее рециркуляцию несущей среды. Затем включается двигатель сепаратора и в течение с 20-й по 30-ю с происходит выход на режим.

В течение с 30-й по GO-ю с происходит интегрирование сигналов с датчиков в блоке выделения 27 при прохождении через них несущей среды без частиц для определения нулевого уровня сигналов 3 . ..),2 С 60-й с включается дозатор, с 64-й с по

94-ю с происходит интегрирование потоков в датчиках 8 и 9. С 94-й по

104-ю с происходит определение раз-. ностей )2 —,) 2 2и 3< -3 и осуществля4 ется сравнение двух постоянных напряжений в блоке отношения 28: Т 2

З-3

Результат измерения в процентах фиксируется в блоке индикации 29 в течение с 104-й по 110-ю с. На этом кончается процесс разделения и из- мерения выделенной фракции порошка.

Цикл работы анализатора повторяется 6 раз, после чего прекращается работа всех блоков, их элементы автоматически устанавливаются в исходное положение.

Предложенное техническое решение позволяет создать рециркулирующее движение несущей инертной среды в герметичной полости анализатора, что дает возможность проводить анализ пожароопасных порошков, создает зкономию дорогостоящих и дефицитных инертных газов (аэота, аргона и др.), а также устраняет выброс токсичных порошков в атмосферу, что важно с точки зрения охраны окружаю.щей среды.

1060571

Рабата ЭПН аа

ОЯ Я 1Я 119

Фиг.3

Тираж 471 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.-, д. 4/5

Заказ 9952/23

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В, Алексеев

Редактор К. Волощук Техред И. Костик Корректор М. Шарс и