Способ определения размера ферромагнитных частиц

 

Изобретение может быть использовано для определения размеров ферро магнитных частиц. Цель изобретения - повышение производительности способа . В способе для достижения указанной цели одновременно с воздействием электрического поля на контролируемый объем воздействуют неоднородным магнитным полем, вектор напряженности которого вращают в плоскости расположения вектора напряженности электрического поля. При этом напряжение электрического поля монотонно увеличивают до напряжения пробоя, которое фиксирует, а средний размер частиц определяют из математического соотношения , приведенного в описании к изобретению . Устройство для осуществления способа содержит постоянный магнит 2, кольцевой магнитопровод 3, пару электродов 4, источник питания 5, измерительный прибор 6. Контролируем й объем - 1. 7 ил. (О сл эо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51) 4 G 01 N 27/72

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3782092/24-2 1 (22) 14.08.84 (46) 07.04.87. Бюл. ¹ 13 (71) Павлодарский индустриальный институт (72) Н,Г.Журавский и А.А.Соловьев (53) 621.317.44 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 371497, кл. (01 N 27/72, 1974.

Авторское свидетельство СССР № 693164, кл. G 01 N 15/00, 1979. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРА ФЕРРОМАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ (57) Изобретение может быть использовано для определения размеров ферро;магнитных частиц. Цель изобретения— повышение производительности способа. В способе для достижения указанной цели одновременно с воздействием электрического поля на контролируемый объем воздействуют неоднородным магнитным полем, вектор напряженности которого вращают в плоскости расположения вектора напряженности электрического поля. При этом напряжение электрического поля монотонно увеличивают до напряжения пробоя, которое фиксирует, а средний размер частиц определяют из математического соотношения, приведенного в описании к изобретению. Устройство для осуществления способа содержит постоянный магнит 2, кольцевой магнитопровод 3, пару электродов 4, источник питания 5, измери- g тельный прибор 6. Контролируем)й объем — 1. 7 ил.

1302181

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения размеров ферромагнитных частиц во всех отраслях народного хозяйства, где применяются по- 5 рошковые и гранулированные ферромагнитные материалы.

Целью изобретения является повышение производительности способа определения размера ферромагнитных частиц за счет одновременного воздействия на контролируемый объем магнитным и электрическим полями.

На фиг. 1 показана взаимная ориентация векторов напряженностей магнит15 ного и электрического полей; на фиг.2 и 3 — варианты выполнения устройства для осуществления способа, на фиг,47 — экспериментальные зависимости.

Ферромагнитные частицы помещают в

20 объем 1. Устройство для осуществления способа (фиг.2) содержит постоянный магнит 2, кольцевой магнитопровод 3 с приводом вращения (фиг.2 не пока25 зан) и пару электродов 4. Напряжение на электроды 4 подается от источни- 1 ка 5 питания и определяется по прибору б.

Устройство (фиг.3) состоит из ин30 дуктора ? вращающегося магнитного поля, например статора трехфазного асинхронного двигателя, с полюсами

8, немагнитного трубопровода 9, отграничивающего объем 1 ферромагнитных частиц от поверхности полюсов 8 индуктора 7, круглых соосных электродов 10, расположенных симметрично и параллельно оси 0-0 объема и образующих разрядный промежуток длиной 1З, а также диэлектрические

40 стенки 11 для удержания электродов

10 и исключения потерь ферромагнитных частиц в отсутствие магнитного поля.

Способ осуществляют следующим образом.

На объем 1 ферромагнитных частиц (фиг.1) накладывают одинаковые по направлению электрическое Е и магнитное Н поля и создают между симметрично противолежащими относительно оси

I симметрии О-О объема 1 областями градиент чапряженности магнитного поля Н, причем напряжение магнитного поля Н вращают вокруг оси симметрии

0-0, а напряжение электрического поля Е увеличивают до напряжения пробоя, по величине которого определяют размер ферромагнитных частиц по зависимости в цепочках друг с другом, которая определяется выражением

F Ж V2H

dH

Йх (2) сила сцепления ферромагнитных частиц друг с другом магнитная восприимчивость ферромагнитной частицы объем ферромагнитной частицы, где F

V

dH

Н и — — напряженность и градиент

dx напряженности магнитного поля.

Для перехода от магнитных характеристик ферромагнитной частицы к характеристикам ее материала воспользуемся выражениями (3) (LI

1+И (1ч — 1) где, — магнитная проницаемость ферромагнитной частицы; fgU =а-b 1. g (1)

11 где U = — ", I.,= - с о средний размер ферромагнитных частиц; — размер контролируемого объео ма, на котором осуществляется воздействие электрическим и магнитным полями;

U — напряжение пробоя в присутпР ствии ферромагнитных частиц в объеме 1;

U — напряжение пробоя воздушного промежутка Е, в отсутствие ферромагнитных частиц; а и Ь вЂ” коэффициенты, которые находят при тарировке посредством использования ферромагнитных частиц известных размеров. Вращение магнитного поля осушествляют током промышленной частоты при индукции, равной

0,08-9,2 Т,.

Физической основой способа является зависимость сопротивления образованных вдоль силовых линий магнитного поля и вращающихся за ним цепочек из ферромагнитных частиц от силы сцепления ферромагнитных частиц в

1802,8

10 магнитная проницаемость материала ферромагнитной час тицы; коэффициент размагничивания, определяемый как постоянная величина для конкретной формы ферромагнитной частицы отношение;.:, длины ферромагнитной частицы к ее диаметру d

1 4

Ь в зависимости (1) определяются при тарировке шкалы источника напряжения электрического поля посредством помещения ферромагнитных частиц известных размеров в фиксированный объем рабочей зоны.

На фиг.5 приведена экспериментальная зависимость напряжения пробоя от коэффициента заполнения рабочей зоны (объема 1) dH

В связи с тем что (4 Н и — в цеУ

1 dx почках из ферромагнитных частиц, образованных посредством вращающегося магнитного поля трехфазного индуктора 7 с числом пар полюсов 8, равным единице, изменяются незначительно, сила притяжения ферромагнитных частиц и, соответственно, величина контактных сопротивлений, из которых складывается сопротивление цепочки, замыкающей электроды 4 или 10 при своем вращении в магнитном поле, определяются только объемом ферромагнитной частицы, из величины которого находится длина или размер ферромагнитной частицы.

Возможность реализации способа для вращающегося магнитного поля, созданного индуктором 7 на базе статора трехфазного асинхронного электродвигат еля, питаемого током промышленной частоты, и с числом пар полюсов, равным единице, подтверждена экспериментально.

Измерения проводились при значении индукции в центре индуктора 70,13 Тл и частоте вращения магнитного поля 1

50 об/с для различных размеров ферромагнитных частиц.

При этом экспериментально установлена зависимость (1) длины ферромагнитных частиц от напряжения пробоя.

На фиг,4 приведен график зависимости U от Р для Р, =11,6 мм при диаметре электродов10 4 мм.

При осуществлении способа ферромагнитные частицы в количестве, достаточном для образования цепочек, помещают в объем 1, на который накладывается перпендикулярно к электродам вращающееся магнитное поле нормального индуктора и подается напряжение электрического поля от стороннего источника, по приборам которого фиксируется значение величины напряжения пробоя. Коэффициенты а и

РЗ (5) где К вЂ” коэффициент заполнения раз

f5 бочей зоны, gV — суммарный объем ферромаг2 нитных частиц в рабочей зоне, V„ - объем рабочей зоны.

20 Минимальное значение коэффициента заполнения рабочей зоны определяется из отношения минимального объема цепочки V к объему тела Чт, образуемого при вращении этой цепоч25 ки мин

К = и — з V т (6) где и — коэффициент перекрытия ферромагнитными частицами друг друга по длине цепочки, равный двум при устойчивом образовании цепочек.

Линии а и б характеризуют напряжение пробоя в зависимости от К

35 для ферромагнитных частиц с

=0,655 мм и с I =7 мм и и =0,5 мм соответственно, а линия в — зависимость величины минимального напряжения, при котором начинает течь ток

40 по цепочке из ферромагнитных частиц с f =7 мм и d<=0,5 мм, К принимает значения в диапазоне 0,016 — 0,2 °

На выбранном участке прямолинейI ной зависимости минимальная величина напряжения электрического поля, при котором начинает течь ток по цепочке, равна 9 В.

Необходимость вращения магнитного

50 поля обусловлена тем, что при наложении магнитного поля на ферромагнитные частицы они выстраиваются в цепочки по направлению между магнитными полюсами и могут идти от одного

55 полюса в направлении силовых линий к другому полюсу, но не достигать

его. Вращение полюсов магнитного поля приводит к тому, что возмущения за счет сил инерции, действующие на

1302181 ферромагнитные частицы при их движении, приводят к утоньшению цепочки и ее удлинению так, что цепочка замыкает полюса источника магнитного поля и электроды 4 и 10. Таким образом, вращение магнитного поля приво1 дит к образованию цепочек одинаковой толщины, замыкающих промежуток 1 между электродами 4 и 10.

Зависимость (фиг.б) напряжения 10 пробоя от изменения величины разрядного промежутка К между электродами электрического поля показывает, что есть необходимое для пробоя зоны контакта ферромагнитных частиц наПряжение пробоя контактного сопротивления, которое описывается выражением (7) 20

13„Ц cf

С учетом выражения (7) зависимость (1) запишется

a — Ь 4 P" = РК (U + cг ) . (8) 25

Наибольший размер ферромагнитных частиц, определяемый предлагаемым способом, определяется размером расстояния 1, между электродами, т.е. 30 не может быть более f » = 1. Наименьз ший размер составляет 10 - м, На фиг.7 приведен график зависимости минимально определяемого значения размера ферромагнитной части- 35 цы от величины разрядного промежутка

Определение размера ферромагнитных частиц менее 35 А настоящим способом невозможно,,вследствие разрядного промежутка 0 вне зависимости 40 от того, есть или нет в зазоре цепочки из ферромагнитных частиц.

Испытания показали, что время определения размера ферромагнитных частиц при изменении напряжения пробоя 45 вручную порядка 0,1-0,2 мин. При автоматизации процесса возможны следующие затраты времени: на образование цепочек 0,02 с, на изменение напряжения до пробоя О, 1-0,01 с, на опре- 50 деление величины пробоя 0,3-0 5 с, на подачу ферромагнитных частиц в рабочую зону О, 1 с, т,е. всего 0,520,63 с, что по сравнению с известными способами меньше в 10-20 раз. К 55 тому же диапазон измеряемых размеров ферромагнитных частиц по предлагаемому способу составляет 10

10 м, т.е. 7 порядков, а по извест—

3 ным способам 10 — 10 м, т.е. 2 порядка.

Способ может найти применение в автоматизированных технологических процессах, где получают или используют ферромагнитные частицы, для определения, контроля или регулирования размера ферромагнитных частиц. формулаизобретения

Способ определения размера ферромагнитных частиц, включающий воздействие на контролируемый объем с ферромагнитными частицами магнитным и электрическим полями, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности способа, одновременно с воздействием электрического поля на контролируемый объем воздействуют неоднородным магнитным полем, вектор напряженности которого вращают в плоскости расположения вектора напряженности электрического поля, при этом напряжение электрического поля монотонно увеличивают до напряжения пробоя, которое фиксируют, а средний. размер ферромагнитных частиц определяют из соотношения

EgU=а-Ь где о о средний размер ферромагнитных частиц; — размер контролируемого объема, на котором осуществляется воздействие электрическим и магнитным полями;

У„ - напряжение пробоя в присутствии ферромагнитных частиц;

Б — напряжение пробоя в отсутствие ферромагнитных частиц, а и Ь вЂ” постоянные коэффициенты.

130Z 181

008

Фиг. ю

0,Q

1302181

shoo

1й7д

70 бР

ЯР

У П7 Z0 Su 4М г /Р,хн

Фиг. 7

Составитель С.Шумилишская

TexpeP, M.Ходанич Корректор С.Шекмар

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 1211/43

Тираж 777

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4