Устройство для определения электризуемости сыпучих материалов

Устройство для определения электризуемости сыпучих материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: устройство для определения злектризуемости сыпучих материалов . Предлагаемое устройство позволяет всесторонне определять электризуемость сыпучих материалов, находящихся в виде пристенного слоя, аэровзвеси и падающих потоков, обеспечивая при этом незначительные трудозатраты, расход материала и высокую точность измерения. Сущность изобретения: устройство содержит контактную поверхность в виде двух вертикально расположенных изолированных друг от друга цилиндров. Внутренний диаметр цилиндров устанавливается не менее диаметра сводообразования вещества. Высота верхнего цилиндра равна трем внутренним диаметрам , а нижнего - утроенной высоте верхнего цилиндра. Диэлектрическая втулка , расположенная между цилиндрами, имеет форму перевернутого усеченного конуса. Измерительные приборы подключаются к каждому цилиндру и приемной емкости, в которую ссыпается наэлектризованный в цилиндрах материал. В верхнем цилиндре создается пристенный слой материала, в нижнем - азровзвесь, соответствующие приборы измеряют электростатический заряд этих состояний. Собственный заряд материала определяется как разность между электростатическим зарядом материала, находящимся в емкости, и суммой электростатических зарядов, приобретенных веществом в цилиндрах. Устройство отличается простотой конструкции и эксплуатации . 1 ил. 1 табл, 1Л С

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ss)s Н 05 F 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ИА) f-g ) ц

Б1 2Б.Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ0РСК0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4934640/21 (22) 06.05.91 (46) 15.03.93. Бюл. ¹ 10 (71) Красноармейский научно-исследовательский институт механизации (72) Н.Ф. Федотова (56) Статическое электричество в химической промышленности /Под ред, 6,И, Сажина, "Химия", ЛО, 1977, с. 62-63.

Авторское свидетельство СССР

N 4741157, кл, Н 05 F 1/00, 1989, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЗУЕМОСТИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Использование: устройство для определения злектризуемости сыпучих материалов, Предлагаемое устройство позволяет всесторонне определять электризуемость сыпучих материалов, находящихся в виде пристенного слоя, аэровзвеси и падающих потоков, обеспечивая при этом незначительные трудозатраты, расход материала и высокую точность измерения. Сущность изобретения; устройство содер>кит контактИзобретение относится к технике защиты от вредных проявлений статического электричества. Оно может найти применение во всех отраслях промышленности, где происходит образование зарядов статического электричества в процессе получения, переработки, транспортирования сыпучих материалов, — в химической, горнодобывающей, пищевой и т.п. Объективные данные об электризуемости веществ необходимы при

„„.Я „„1802424 А1 ную поверхность в виде двух вертикально расположенных изолированных друг от друга цилиндров. Внутренний диаметр цилиндров устанавливается не менее диаметра сводообразования вещества. Высота верх-. него цилиндра равна трем внутренним диаметра л, а нижнего — утроенной высоте верхнего цилиндра, Диэлектрическая втулка, расположенная между цилиндрами, имеет форму перевернутого усеченного конуса, Измерительные приборы подключаются к . каждому цилиндру и приемной емкости, в которую ссыпается наэлектризованный в цилиндрах материал, В верхнем цилиндре создается пристенный слой материала, в нижнем — азровзвесь, соответствующие приборы измеряют электростатический заряд этих состояний. Собственный заряд материала определяется как разность между электростати;вским зарядом материала, находящимся в емкости, и суммой электростатических зарядов, приобретенных веществом в цилиндрах. Устройство отличается простотой конструкции и эксплуатации. 1 ил, 1 табл, обеспечении электростатической безопасности производственных процессов и качественном выполнении технологических операций, так как заряды статического электричества создают опасность возникновения аварийных ситуаций и технологические помехи. Данные об электризуемости используются также при подборе конструкционных материалов, обеспечивающих наименьший уровень электризации.

1802424

30

Цель изобретения — повышение точно, сти и экономичности измерения электризуемости сыпучих материалов.

На черте>ке представлено устройство, позволяющее повысить точность и экономичность определения электризуемости сыпучих материалов.

Устройство состоит из верхней 1 и нижней 3 частей полого вертикально расположенного цилиндра. Части цилиндра соединены между собой диэлектрической втулкой 2, Цилиндрическая часть 1 имеет вверху некоторое расширение для удобства загрузки вещества, над ее входом установлен рассекатель потока 5, Под нижней частью цилиндра расположена приемная емкость 4. Измерительные приборы 6 подключены к емкости 4.

Устройство работает следующим образом. Навеска материала равномерно по окружности ссыпается в кольцевой зазор, образованный рассекателем потока и расширяющейся частью верхнего цилиндра. Рассекатель направляет поток материала на внутреннюю поверхность. Под действием силы тяжести материал перемещается вниз вдоль внутренней поверхности верхнего цилиндра, контактируя с ним и электризуясь.

Образующийся электростатический заряд пристенного слоя регистрируется измерительным прибором, соединенным с верхним цилиндром. Пройдя верхний цилиндр, пристенный слой обрывается у диэлектрической втулки, движение потока материала приобретает турбулентный характер и внутри нижнего цилиндра происходит электризация образовавшейся аэровзвеси.

Электростатический заряд аэровзвеси регистрируется прибором, соединенным с нижним цилиндром. Та часть вещества, которая не контактирует и не электризуется о внутреннюю поверхность цилиндров, не оказывает влияния на показания приборов, Это обьясняется тем, что при непрерывном потоке даже предварительно заряженного вещества оно при входе и выходе из цилиндра образует равные по величине и противоположные по знаку наведенные электростатические заряды, которые компенсируют сами себя. Навеска материала, пройдя верхний и нижний цилиндры в виде пристенного слоя и аэровзвеси и приобретя при этом соответствующие электростатические заряды, поступает в приемную емкость, Прибор, соединенный с емкостью, измеряет суммарный заряд навески, который определяется электростатическими зарядами пристенного слоя, аэровзвеси и собственным зарядом материала. (Собственный электростатический заряд — это тот начальный заряд, который имеет навеска вещества при загрузке в верхний цилиндр, Он обычно приобретается материалом при получении и сохраняется длительное время). Собственный электростатический заряд материала находится как разница между суммарным зарядом, измеренным с приемной емкости, и зарядами пристенного слоя и аэровзвеси.

Для работы устройства важное значение имеет внутренний диаметр цилиндров, Чем он меньше, тем выше уровень электризации материала и легче измерить ее параметры. Однако, при малом диаметре материал не будет ссыпаться, а будет зависать в цилиндрах. Сыпучесть материала определяется диаметром сводообразования и углом естественного откоса. Для того, чтобы вещество ссыпалось, необходимо, чтобы внутренний диаметр был не меньше диаметра сводообразования; черезмерное увеличение диаметра потребует увеличения расхода материала и трудности получения пристенного слоя.

Основными отличительными признаками предлагаемого устройства являются геометрические параметры изолированных друг от друга верхнего и нижнего цилиндров и диэлектрической втулки. На основании законов гидродинамики жидкостей и сыпучих материалов, а также проведенных экспериментальных работ установлено, что по мере ссыпания материала в виде пристенного слоя вдоль высоты цилиндра происходит снижение его концентрации, отслоение от стенки, появление турбулентных вихрей, Чем меньше высота ссыпания, тем однороднее пристенный слой. Однако, при высоте меньшей, чем один внутренний диаметр цилиндра, уровень электризации материала снижается и измерение электростатического заряда затруднено, Установлено, что при высоте ссыпания, не превышающей трех диаметров цилиндра, процессы, влияющие на сплошность пристенного слоя, не ярко выражены и он остается достаточно однородным, По мере увеличения высоты ссыпания пристенный слой теряет свою однородность и в нижнем цилиндре переходит в состояние аэровзвеси. Чтобы более активно разрушить пристенный слой при переходе его из верхнего цилиндра в нижний, усилить турбулентность потока, приводящую к созданию аэровзвеси, предлагается диэлектрическая втулка, разделяющая цилиндры, в виде усеченного перевернутого конуса, больший диаметр которого превышает внутренний диаметр цилиндров. В результате этого пристенный слой, пройдя верхний цилиндр, обрывается, расширяется, заполняя полость втулки, и по мере опускания наталкивается

1802424 на выступ, образованный конической поверхностью втулки и внутренней поверхностью нижнего цилиндра, Все это вместе разрушает пристенный слой, способствует его турбулизации. Чтобы не было зависания вещества на поверхности втулки, угол наклона ее образующей должен превышать относительно горизонтали угол естественного откоса вещества.

Образование аэровзвеси приводит к уменьшению количества контактов частиц материала с поверхностью нижнего цилиндра. поэтому, чтобы осуществить измерение электростатического заряда, необходимо удлинить нижний цилиндр по сравнению с верхним. Как показали эксперименты, увеличение высоты нижнего цилиндра в три раза по сравнению с верхним достаточно для осуществления измерений, Дальнейшее увеличение нецелесообразно, так как количество KollTBKT00 частиц с поверхностью цилиндра становится незначительным. Изменяп диаметр нижнего цилиндра

llo сравнению с верхним не следует, так как это способствует появлени о дополнительных факторов, влияющих на процесс электризации.

В соответствии с предлагаемой формулой изобретения был изготовлен стенд с диэлектрической втулкой черт, 000—

М51,0023 — 00. Верхний и нижний цилиндры, приемная емкость изготовлены из нержавеющей стали, диэлектрическая втулка — из фторопласта, (Возможно изготовление цилиндров из неэлектропроводных материалов, но тогда снаружи вплотную по высоте цилиндров должны быть установлены металлические экраны, размеры которых соответствуют формуле изобретения и которые соединяются с соответствующими измерительными приборами). Внутренний диаметр цилиндров 20 мм, угол наклона образующей втулки 60, Измерение электростатического заряда проводилось по методу токов электризации, о связи с чем к каждому цилиндру и приемной емкости были подключены измерители типа Н вЂ” 391-1, состоящие из усилителя постоянного тока И вЂ” 37 и самопишущего миллиамперметра Н391. Это позволило одновременно измерять токи электризации, характеризующие электростатические заряды сыпучего вещества, находящегося в виде пристенного слоя, аэровзвеси, и суммарный заряд, по которому рассчитывается собственный заряд материала.

Испытание устройства проведено на двух сыпучих материалах: оинилите и меламине. Из каждого материала готовились навески по 300 г. При ссыпании наоесок одновременно измерялись токи электризации цилиндров и приемной емкости, На основании измеренных токов получены следующие значения электростатических зарядов материалов в мк Кл (см.таблицу), Полученные данные подтвержда от правильность работы предложенного устройства и хорошо согласуются с общепринятыми представлениями о процессе электризации сыпучих веществ.

10

Наибольший электростатический заряд приобретает пристенный слой, он делает самый заметный вклад в процесс электризации материала. Полученные значения подтверждают, что в, верхнем цилиндре

15 образуется пристенный слой и измеряется именно его уровень электризации, Для электризации аэровзоеси характерно появление частиц вещества, заряженных разным знаком. Их наличие подтверждают

20 результаты измерений параметров нижнего цилиндра, следовательно, в нем находится аэроозвесь, Электростатический заряд приемной емкости позво:лет определить собственный заряд материала как разницу между

25 этим зарядом и суммой избыточных зарядов пристенного слоя и ээровзс оси.

Устройство позво . .е-. всесторонне определять электризуемость сыпучих материзначительно снижает трудозатраты и расход материала на из .peeve, Точность проводимых измерений на предложенном устройстве значительно выше, чем при использовании прототипа, так как для каждого состояния материала достаточно провести одно измерение на навеске одной массы, а на прототипе их необходимо выполнить не менее 5, что приводит к соответствующему

40 увеличению погрешности, Благодаря простоте конструкции устройства и его эксплуатации Оно найдет широкое применение в различных отраслях промышленности.

Внедрение устройства намечено нэ 1992 год, Формула изобретения

Устройство для определения. электризуемостк сыпучих материалов, содер>кащее вертикальный полый цилиндр с внутренней контактной поверхностью, над входом в который размещен рассекатель потока, а возле выхода — приемная емкость, соединенная с измерительным прибором, о т л и ч а, ю ще е с я тем, что, с целью псвышсния точно45

50 сти измерений экономичности устройства, цилиндр разделен по высоте диэлектрической втулкой в соотношении 1:3, на верхнюю и нижнюю части, каждая из которых имеет клемму для подключения измерительного прибора, высота верхней меньшей ча30 алов при наличии навески одной массы, что

1802424

Составитель Н,Федотова

Редактор Л.Веселовская Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Л.Филь

Заказ 852 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 сти цилиндра не превышает утроенного значения диаметра сводооб разования исследуемого материала, диэлектрическая втулка выполнена с сужающимися книзу коническим центральным отверстием, нижний диаметр которого равен внутреннему диаметру цилиндра, а угол наклона стенок отверстия к горизонтали превышает угол естественного откоса. исследуемого сыпу5 чего материала.