Способ контроля степени дисперсности измельченных диэлектрических материалов

 

СПОСОБ КОНТРОЛЯ СТЕПЕНИ ДИСПЕРСНОСТИ ИЗМЕЛЬЧЕННЫХ ДИЭЛЕКТРИ ЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, включающий измер ние электрической емкости между дву мя электродами, межэлектродное пространство которых заполнено контролируемым материалом, отличаю щийся тем, что, с целью повышения точности измерения, электрическую емкость измеряют дважды, причем перед вторым измерением межлектродами помещают не менее го слоя проводящего материала еличивают расстояние между электми на величину, равную сумме ин слоев, а средний размер часопределяют по формуле L.p g s C C- - емкость между двумя электродами при отсутствии между ними слоев токопроводящего материала; ,- - емкость между электродами при наличии между ними слоев токопроводящего материала , 0 - диэлектрическая проницаемость вакуума; g - диэлектрическая проницаемость воздуха; 5 - площадь электрода; h - число слоев проводящего материала; 1с р - коэффициент пропорциональности .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

at5D G 01 N l5 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ сР 2nk

Р где С (21) 3485577/18-25 (22} 07.05.82 (46) 15.06.84. Бюл.922 (72) В.К. Важненко и Н.И. Рогалева (71} Запорожский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторского института "Цветметавтоматика" (53) 539.215,4 (088.8) (56) 1. Эме Ф. Диэлектрические измерения. M., "Химия", 1967, с.155159.

2. Авторское свидетельство СССР

9805128, кл..С, 01 М 15/02, 1979.

3. Эме Ф. Диэлектрические измерения. M., "Химия", 1967, с ° 63-65 (прототип). (54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СТЕПЕНИ

ДИСПЕРСНОСТИ ИЗМЕЛЬЧЕННЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, включающий измерение электрической емкости между двумя электродами, межэлектродное пространство которых заполнено контролируемым материалом, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения, электрическую емкость измеряют дважды, причем перед вторым измерением меж„„SU„„1091918 А ду электродами помещают не менее одного слоя проводящего материала и увеличивают расстояние между электродами на величину, равную сумме толщин слоев, а средний размер частиц определяют по формуле емкость между двумя электродами при отсутствии между ними слоев токопроводящего материала; емкость между электродами при наличии между ними слоев токопроводящего материала, диэлектрическая проницаемость вакуума, диэлектрическая проницаемость воздуха, площадь электрода, число слоев проводящего материала, коэффициент пропорциональности.

1 10979

Изобретение относится к исследованиям физических свойств веществ и может быть использовано для измерения среднего диаметра частиц нефтяных коксов в электродном про5 изводстве, а также для измерения среднего диаметра измельченных диэлектрических материалов в угольной, .энергетический, химической, строительной, горно-рудной и других отрас- 0 лях промышленности.

Известен способ оценки степени дисперсности материалов емкостным методом. Согласно этому способу в изме-. рительную ячейку вводится контролируемое вещество с жидкостью, вязкость и плотность которой известны, а диэлектрическая проницаемость резко отличается от диэлектрической проницаемости контролируемого порошка. Контролируе- 0 мый материал равномерно распределяют по объему (суспензируют), затем взвешенному в жидкости материалу дают возможность оседать под действием силы тяжести.В зависимости от скорости 25 осаждения частиц, пропорциональной их размеру, изменяется концентрация материала между электродами, и следовательно, диэлектрическая проницаемость смеси. По скорости изменения диэлектрической проницаемости судят о дисперсноети материала (11.

Известному способу присущи опре-. деленные недостатки.

Во-первых, при помощи этого мето- З5 да можно оценивать дисперсность порошкообравных материалов только в пределах размеров частиц 100-0,5 мк, причем для порошков тяжелых веществ верхняя граница понижается до 5040

20 мк, так как чем больше размер частицы, тем больше ее вес, тем быстрее она оседает и тем труднее зарегистрировать изменения в суспензии.

Во-вторых, этим методом можно определить дисперсный состав только гомогенного по химическому составу материала. Если же контролируемый материал представляет собой смесь частиц различных веществ, то в связи с их различHbM удельным весом не удается по скорости оседания под действием силы тяжести определить размеры.

В-третьих, на точность измерений указанным способом влияет температура 5 окружающей среды. Плотность и вязкость жидкостей с изменением температуры меняются, это сказывается на значении

18 2 стоксовской постоянной, вследствие этого меняются скорости осаждения частиц. В-четвертых, этот способ нельзя использовать для автоматического непрерывного контроля в технологическом потоке, так как он по существу является дискретным — необходимо определенное время, чтобы частицы осели.

Известен также способ контроля степени дисперсности материалов емкостным методом, согласно которому на поверхности изолированного электрода размещают сплошной слой контролируемого материала, толщина которого не менее чем на порядок превышает средний размер частиц, подводят к слою потенциал и измеряют емкость между слоем контролируемого материала и электродом, а средний размер частиц определяют по формуле 8д

0 Я

А сР С 1с

Р где С вЂ” емкость системы изолированный электрод — контролируемый материал, 6 — диэлектрическая проницае0 мость вакуума; k — коэффициент пропорциональР ности; с * — толщина слоя диэлектрика;

Е* — диэлектрическая проницаемость диэлектрика;

5 — площадь пластины электрода.

Способом можно автоматически непрерывно контролировать непосредственно в технологическом потоке гетерогенный по химическому составу материал в широком диапазоне размеров частиц (21.

Однако указанный способ пригоден для контроля степени дисперсности только токопроводящих материалов, так как в этом случае контролируемый материал должен являться вторым электродом измеряемой емкости.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ контроля степени дисперсности измельченных диэлектрических материалов, включающий измерение электрической емкости между двумя электродами, межэлектродное пространство которых заполнено контролируемыя материалом (31.

Данным способом. можно контролировать степень дисперсности измельченных диэлектрических материалов, однако точность измерения невысока, так

3,109791 как на диэлектрическую проницаемость смеси измельченный диэлектрический материал — воздух влияет, кроме размера частиц материала, влажность материала, неоднородность его по химическому составу, температура окружающей среды.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля степени дисперсности измельченных . диэлектрических материалов, включающему измерение электрической емкости между двумя электродами, межэлектродное пространство которых заполнено контролируемым материалом, электрическую емкость измеряют дважды, причем перед вторым измерением между. электродами помещают не менее одного слоя проводящего материала и увеличивают расстояние между электродами на величину, равную сумме толщин слоев, а средний размер частиц определяют по формуле

У где С вЂ” емкость между электродами

Т

30 при отсутствии между ними слоев токопроводящего материала, С- — емкость между электродами

И при наличии между ними слоев токслроводящего материала; — диэлектрическая проницаемость вакуума; — диэлектрическая проницаеВ мость воздуха, — площадь электрода; — число слоев проводящего материала, к — коэффициент пропорциональ9 ности.

Благодаря второму измерению емкос-45 ти измерительной ячейки с контролируемым материалом при наличии слоя или слоев проводящего материала между электродами, реализованному pasмещением пластины из проводящего ма. териала между электродами второго емкостного датчика, расстояние между которыми больше расстояния между электродами первого емкостного датчика на толщину пластины, появляется Ы возможность получить значения электрических емкостей, отличающихся друг от друга на величину, равную емкости

8 4

2п последовательно соединенных конденсаторов, у которых диэлектоиком является условный воздушный промежуток. Величина емкости. этих конденса- торов зависит от микрорельефа поверхности соприкосновения измельченного контролируемого материала с поверхностью слоя проводящего материала; и, следовательно, является функцией только размера части контролируемого материала.

Предлагаемый способ включает заполнение контролируемым измельченным материалом пространства между двумя электродами, измерение емкости между ними, размещение в пространстве между электродами6 слоев проводящего материала, изменение расстояния между электродами таким образом, чтобы оно стало больше прежнего на сумму голщины и слоев проводящего материала, помещенных между электродами, измерение емкости между электродами, определение по измеренным значениям емкостей среднего размера частиц контролируемого материала по формуле (1).

На фиг. 1 изображены электроды емкостного датчика 1, межэлектродное пространство которых заполнено контролируемым материалом 2, а электроды емкостного датчика 1 соединены с измерительным прибором 3; на фиг.2электроды емкостного датчика 1, межэлектродное пространство которых заполнено контролируемым материалом

2 и между которыми помещен слой проводящего материала 4, а расстояние между ними увеличено на толщину

1 слоя проводящего материала; на фиг.З вЂ” схематично представлено устройство для контроля степени дисперсности измельченных диэлектрических материалов со средним диаметром

0,01-10 мм.

Емкость С между двумя электродами (фиг.1) можно представить как емкость трех последовательно соединенньм конденсаторов с площадью пластин .5 (5 — площадь электрода), у двух из которых междуэлектродным изолятором (диэлектриком) служит воздушное пространство толщинойдв (условный воздушный промежуток), пропорциональный среднему радиусу d частиц контролируемого материала, а у третьего (среднего) междуэлектродным изолятором является смесь контролируемого материала с воздухом, тол10 э 7918

c„F,c, ".

С, С, С„ о см

В экв

2.а

2" с в экв

Есм Ь

2п вэкв

С1 ЕОK 9 о в

toE мS сг = ™

1 2" в экв 2n k> cP

Отсюда О см

О Cì 1 в экв о Есм чим

5 ."1"! :? КоторогО d pABHß расстоянию между электродами минус 28â ке,т.е.

141+12+12с о в о в

5 где С = — = — — -емкость конден1 Ы % d

В экв p cp сатора, междуэлектродным изолятором которого являет- 1О ся воздушное пространство толщинои 2е

Зкв р — емкость конденсатора, между- 15 электродным изолятором которого является смесь контролируемого материа-эп ла с воздухом, толщина которого равна d

E — диэлектрическая проницаемость 25 смеси контролируемого материала с воздухом.

EMKocTh .C, между двумя электродами, междуэлектродное пространство которых ЗО заполнено контролируемым материалом и между которыми помещен слой проводящего материала, а расстояние между ними увеличено на толщину 1 слоя проводящего материала (фиг.2), можно представить как емкость 6-ти последовательно. соединенных конденсаторов, у 4-х из которых междуэлектродным изолятором служит воздушное пространство толщиной Ыв, а .у двух смесь контролируемого материала с воздухом толщиной Ы1 и ol>, -,,е °

1 2 .+—

С1 С1 или при наличии 1 слоев проводящего материала

2+2m г"вэкв (3)

c„;, с, о см где и — число слоев проводящего материала. 55

Измерив значения емкостей С и С;, и вычитая обратные их значения, полу2+2 n В Эке 2 d

cl- 2tlcl " В Эке (см В ) " e ЭКВ (см В ) со Ев ем со в см (4) Для диэлектрических материалов, см е для которых Е Ъ10, членом см в выражении (4) можно пренебречь, так как,например, при увеличении с в 10 раз значение выра.;ения (4) изменится всего на < 0,09(F 1)

Емкость же С (по которой, согласно прототипу, судят о размере частиц контролируемого материала) при увеличении в 10 раз также увеличится, т.е.

Сц Сz - орв в Ео вБ

CP= 2п К

Таким образом, вычитая обратное значение емкости, полученной при измерении, когда между электродами помещены слои проводящего материала, из обратного значения емкости, полученной при измерении, когда между электродами нет слоев проводящего материала, получаем величину, практически зависящую только от размера частиц и не зависящую от диэлектрической проницаемости контролируемого материала.

Устройство для контроля степени дисперсности измельченных диэлектрических материалов (фиг.3) содержит измерительную ячейку 5 прямоугольного сечения из диэлектрического материала, имеющую два сквозных отверстия 6.

На внутренних противоположных стенках измерительной ячейки 5 расположены одна под другой две пары электродов 7 и 8 емкостных датчиков. Между электродами 8 расположена металлическая гластина 9, которая устанавливается в специально вырезанных на противоположных стенках измеритель1097

7 ной ячейки пазах и крепится при помощи эпоксидной смолы. Расстояние между противоположными стенками измерительной ячейки в месте расположения электродов 8 больше расстояния между противоположными стенками измерительной ячейки в месте располо-. жения электродов 7 на толщину пластины 9. Электроды 7 и 8 соединены со входами измерительной схемы. 10, соединенной с вторичным показывающим прибором 11. Измерительная ячейка

5 помещена в металлический корпус 12.

Устройство работает следующим образом.

Часть или весь поток измельченного диэлектрического материала, проходящий по наклонному трубопроводу технологической линии, поступает в измерительную ячейку 5 устройства.

Величина площади выходного отверстия измерительной ячейки 5 по отношению к величине площади входного отверстия экспериментально подобрана таким образом, что в измерительной ячейке 5 обеспечивается под918 8 держание требуемого уровня. столба материала. В данном случае материал должен перекрывать полностью электроды 8 и электроды 7. Сигналы с емкостных датчиков с электродами 7(С ) л 8(С-,!поступают на измерительную схему 10, измеряющую разность обрат1 ных значений емкостей —. — — p котос- с рая пропорциональна среднему размеру частиц контролируемого материала, проходящего через измерительную ячейку между электродами 7 и 8. Сигнал, пропорциональный измеренной разности1/С;, - 1/С, поступает на вторичный показывающий прибор 11, на диаграммной ленте которого фиксируется величина среднего размера частиц контролируемого материала

Использование предлагаемого способа позволяет осуществить непрерывный автоматический контроль грансостава диэлектрических материалов непосредственно в технологическом потоке.

1097918

Составитель В. Алексеев

Редактор М. Келемеш Техред И.Метелева Корректор В. Синицкая

Заказ 4199/36 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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