Способ определения плотности жидких и сыпучих материалов

Способ определения плотности жидких и сыпучих материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения плотности сыпучих материалов в строительной индустрии . Цель - повышение точности определения и обеспечение возможности определения объема исследуемого материала после определения его плотности . Способ основан на использовании максимальной величины периода собственных колебаний емкости с исследуемым материалом, подвешенной как физический маятник, при изменении объема материала в емкости от плотности засыпаемого материала. Высоту подвески и геометрические размеры емкости выбирают такими, чтобы обеспечить в диапазоне измеряемых плотностей .и уровней загрузки возрастание периода собственных колебаний от начального значения при пустой емкости до максимального значения и последующее уменьшение периода. Производят рузку произвольного количества материала дискретными порциями, измеряют период колебаний пустой емкости н после загрузки каждой порции определяют величину максимального периода, находят по ней из градуировочной зависимости насыпную плотность. По зтой величине плотности и значению текуцего периода колебаний емкости определяют объем материала в момент достижения максимума периода колебаний и после загрузки последующих порций. В процессе определения производят .уточнение градуировочной зависимости по измеренному значению периода собственных колебаний пустой емкости 1. 3. з.п. ф-лы, 2 ил, 2 табл. С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

COLIHAËÈÑTÈ×ECHÈХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 142723 сЮ4 GOI N9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4153576/29 25 (22) 27.11,86 (46) 30.09.88. Бюл, У 36 (71) Научно-исследовательский институт строительного производства Госстроя УССР (72) Ф.Н.Теплицкий, В.М.Спивак;

Г.Н.Чуглазов, А.Ф.Глущенко, В.И.Мурасев, В.И.Берловский ,и И.Ю.Смурова (53) 531.755 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 276485, кл. G О1 N 9/86, 1967.

Патент США 3999421, кл. 73/32А, 1986. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ

ЖИДКИХ И СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения плотности сыпучих материалов в строительной индустрии. Цель — повышение точности определения и обеспечение возможности определения объема исследуемого материала после определения его плотности. Способ основан на использовании максимальной величины периода собственных колебаний емкости с исследуемым материалом, подвешенной как физический маятник, при изменении объема материала в емкости от плотности засыпаемого материала. Высоту подвески и геометрические размеры емкости выбирают такими, чтобы обеспечить в диапазоне измеряемых плотностей и уровней загрузки возрастание периода собственных колебаний от начального значения при пустой емкости до максимального значения и последующее уменьшение периода. Производят заг -:: рузку произвольного количества материала дискретными порциями, измеряют период колебаний пустой емкости н после загрузки каждой порции опреде- с ляют величину максимального периода, находят по ней из градуировочной saвисимости насыпную плотность. По этой величине плотности и значению текуче- С

ro периода колебаний емкости определяют объем материала в момент дости- 2 жения максимума периода колебаний и после загрузки последующих порций.

В процессе определения производят

I ,уточнение градуировочной зависимости по измеренному значению периода собственных колебаний пустой емкости 1 °

3. з.п. ф-лы, 2 ил, 2 табл.

1427236

Зависимость периода колебаний Т цилиндрической емкости радиуса r c исследуемым материалом плотностью от его объема имеет вид

2% дрч(Я - --) + gMoà.

50 площадь поперечного сечения емкости; расстояние от оси колебаний до дна емкости; ускорение свободного падения;55 масса пустой емкости; расстояние от оси колебаний до центра масс пустой емкости; где Sg

М р а о

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения насыпной плотности сыпучих материалов в строитель5 ной индустрии.

Цель изобретения — повышение точности определения и обеспечение воэможности определения объема исследуемого материала после определения его плотности.

На фиг.1 и 2 показаны схемы, поясняющие теоретические основы способа; на фиг.3 схематично показано устройство для реализации предлагаемого способа, Способ основан на использовании зависимости максимальной величины периода собственных. колебаний Т емкости с исследуемым материалом, подвешенной как физический маятник, при изменении объема материала в емкости от плотности засыпаемого материала.

Способ осуществляют следующим образом. 25

Подвешивают емкость для исследуемого материала как физический маятник, выбирают высоту подвески 6 и геометрические размеры емкости, обес,печивающие в диапазоне измеряемых

1, плотностей и уровней загрузки возрас ,тание периода ее собственных колебаний Т от начального значения Тр при пустой емкости до максимального значения Тм и последующее уменьшение периода при увеличении объема Ч мате"35 риала в емкости, т.е. экстремальный вид зависимости ТЕ(Ч) периода Т от объема V засыпанного в емкость материала при любом уровне загрузки в заданном диапазоне (фиг. 1) . г"

Рассчитывают градуировочную зависимость P =f(7„). Приравнивая нулю частную производную а(Т )/dU O, получают зависимость *лотности материала от его объема Чм в емкости, при котором достигается максимум периода соответственных колебаний Т емкости с материалом: р ф Згй+Чм 2 A-24tg+Pt-kI

1 (2)

9гЧ„",-2МгЧ +Ч (/3к-рВ) где г 4/3r ; а(4Я/r ; k gf;

Ь 4K (f&+r2/4) К 49+Т . g= g/2 ÿ r; t gM d .

Отсюда графически получают обратную зависимость V f(f}. Подставляя. эту зависимость в (1), получают искомую грацуировочную зависимость

Р f(Тм). (3)

Измеряют период собственных колебаний пустой емкости Тр. Подставляя значение в (2), уточняют градуировочную зависимость (3).

Загружают в емкость исследуемый материал дискретными порциями, объем которых определяется требованием к точности измерения. Дозировку осуществляют следующим образом. При известной максимальной интенсивности непрерывного потока материала определяют интервал 6t, за который в емкость попадает не более допустимой дозы материала. По истечении интервала ht прекращают подачу материала.

После загрузки каждой порции измеряют период собственных колебаний емкости с материалом Т. При достижении величины периода колебаний максимального значения Тм по градуировочной зависимости (3) определяют искомую плотность P .

Продолжают засыпку в емкость последующих порций материала и иэмере ние текущего периода колебаний емкости Т. По зависимости (1) при уже известной плотности материала р дополнительно определяют объем материала в . емкости К и его массу M P V.

П р и M е р. Проводили измерение насыпной плотности гравийного и керамэитового песков известной плотности ()Р=1500 кг/мэ; 992 кгlм )..

Песок загружали в 5-литровый мерный цилиндрический сосуд типа МП, подвешенный на расстоянии 0,1215 м от верхнего края сосуда посредством

1427236

40 двух неупругих нерастяжимых металлических связей к оси колебаний, закрепленной горизонтально в двух приборных подшипниках (фиг.2). Сосуду

5 сообщали малые колебания вокруг оси подвеса, период T которых измеряли частотомером электронно-счетным ЧЗ33. В качестве датчика контроля положения емкости использовали магнито- 10 герконовый датчик типа gII72-40 со схемой устранения дребезга контактов.

При этом высота подвески емкости как физического маятника, а также ее геометрические размеры были выбраны такими, что обеспечивали возрастание периода колебаний емкости по мере засыпки материала от начального значения при пустой емкости Т до максимального значения при загрузке не более 26 емкости (см.табл.1) и последующее уменьшение периода. Песок загружали в емкость порциями, величину которых ограничивали объемом мерного стаканчика произвольно по объе- 25 му. После засыпки каждой порции измеряли период собственных колебаний емкости Т и проверяли достижения максимума измеряемых периодов колебаний (см. табл.2). Определяли максимальное значение периода колебаний Т (в табл.2 выделено чертой) .По исходным параметрам измерителя, приведенным в табл.1, получали градуировочную зависимость Т =f(P) Ч. м35

По этой градуировочной зависимости (представленной в табл.1) и по измеренной величине максимального периода колебаний емкости определяли насыпную плотность (см. табл .2) .

По величине насыпной плотности и значению текущего периода колебаний емкости из зависимости (1) определяли объем материала в момент максимального периода колебаний, а по най45 денным значениям насыпной плотности и объема — массу загруженного материала.

Кроме того, перед измерениями проводили уточнение градуировочной зависимости по измеренному значению

50 периода собственных колебаний пустой емкости путем определения уточненного коэффициента g=t Т,, где t=g >gd постоянная измерителя.

Результаты измерений и вычислений приведены в табл.2.

Периоды колебаний измеряли с точ-: ностью 10 с. Максимальные значения измеренных периодов в таблице выделены чертой. Как видно из табл.2, пог- решность определения плотности при испытании на двух материалах составила 1,41 — 5, а определения объема

1 — ЗХ;

Дальнейшее повьппение точности измерения по предлагаемому способу можно достичь за счет специальной конструкции подвески, уменьшающей коэффициент затухания колебаний и повышаю-. щей точность измерения периода.

Предлагаемый способ может быть применен, в устройствах контроля насыпной плотности и объемно-весовоГо дозирования при производстве керамэитобетона, а также в строительных лабораториях.

Формула из обретения

1. Способ определения плотности жидких и сыпучих материалов, включающий загрузку исследуемого материала в емкость, подвешенную как физический маятник, возбуждение колебаний емкости, замер периода ее собственных колебаний вокруг неподвижной оси, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности определения -.и обеспечения возможности определения объема материала после определения его плотности, выбирают высоту под" вески и геометрические размеры емкости, обеспечивающие в диапазоне измеряемых плотностей и уровней загрузки возрастание периода собственных колебаний от начального значения при пустой емкости до максимального значения и последующее уменьшение периода, производят загрузку произвольного количества материала дискретными порциями, измеряют период колебаний пустой емкости и после загрузки каждой порции определяют величину максималь-. ного периода, находят по ней из градуировочной зависимости насыпную плотность, а по этой величине плотности и значению текущего периода колебаний емкости определяют объем ма» териала в момент достижения максимума периода колебаний и после загрузки последующих порций.

2, Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, в процессе определения производят уточнение градуировочной зависимости по измеренному значению периода собственных колебаний пустой емкости.

1427236

Таблица 1

Градуировочные зависимости

Исходные значения параметров измерителя . а,+а Чм+аЛЬ

Т,„

Mç р к г/мз

1,055424

1,054705

1,053986 а„ pt-gk2,267934 аг2)0-dt -1435,21

1,053267 а, Зсх143501,5

1, 049668

1, 048234

1, 047515

0,00112 1097,511

Ь„ох«3223360,3

Ь 2х1с -55028,985

Ь kd-ф667,9776

0,00113 1064,733

1,046796

0,00124 1032,945

0,00115 1002,112

0,00116 972,197

1,046077

1,0455359

1,044640

1,043922

z«-"-«tS2t2 593

Зг

0,00117

943,169

0,00113 9t4,995

d †=4 3526

%6 гг

О, 00119 887,644

0,00120 Sát 087

0,00130 633,604

1,043204

1,042486

k g f=3,02148

1,035226

t=gMod 2,6263153

0,00070 4312,626

0,00070 3023,784

0,00090 2171,384

0,001,00 1584,080

0,00101 1535,831

0,00102 1489,177

0,00103 1444,053

0,00104 1400,398

0,00105 1358,152

0,00110 1166,190

Т» с

1,078251

1 071166

1,064031

1,056861

1,056142

М, 1,25 кг

j, «0,0653067 кгмг o«0 2142 м

r«0 0925 м (0,308

Т,0,99779 с

r2

P«4 /g+ — 3 8295273 i

j jo Т +T2«2,578205 е g/2Tir2 «192,47596

1427236

1 а и л и х а 2 лътатм нэнереннй

Pesy — г — тсюеель- Осеан, Ч, !Погрев- 9!лот- Погренперн- м,нос ь, аосте опТ„, с опр н репеленн (ленка плотное

Масса терпел

М, xr

Аа л м, 2 тн, е

1,05550

0,99078

l,04098

1,0ИОО

1,05ИО

1 ° 52300

1,04607

1,04050

1505 0,00!OI

1,5150! ° 102 1 4 3,39

Перамэнтоам8 десен 992

0,00! 15 1, 14080

Пасок . 1501 0,00099 1,4850

992 0,0113 I 12096

0,99078

1,04140

1,05135 1,05549

1,05021

1,04679

1,04144

0,99! 101

1,03360

t 04332

1,04429

1,04!08

1 03486

1,02660

0 99lOt

1, 03380

1,04390

1,04662

7,04586

1,043tá

1,03868

0,00102 3 . 1490

1,05549 О ° 00102 1 1490

1,04429 0,00117 1,74. 942

1,04662 0,001145 - 1 ° 3 1025

1 ° 4tl t,41980 4,4

1,412 1,41980 0,3

3,32 1,17362 4 ° 7

1427236

Составитель В.Пересадько

Редактор А.Лежнина Техред Л.Олийнык Корректор М.Демчик

Заказ 4845/38

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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