Файл: Медведев Я.И. Технологические испытания формовочных материалов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 115
Скачиваний: 1
гом — через материал, не обладающий диэлектрическими по терями.
Определение диэлектрической постоянной е имеет преимуще ства перед определением tg б, так как диэлектрическая постоянная практически не зависит от количества растворенных солей и кислот и от напряжения; значительно упрощается также схема
прибора. Поэтому |
в |
технике |
больше применяют метод опреде |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ления |
е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исследуемую |
формовоч |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ную смесь, |
рассматриваемую |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
как |
диэлектрик, |
помещают |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
между |
пластинами |
конденса |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тора и подвергают |
действию |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
переменного |
электрического |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
поля. |
Емкость |
конденсатора |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С, |
образованного |
плоским |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
слоем |
формовочной |
смеси, |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
_ Я / |
можно рассчитать по формуле |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
є |
і |
|
(3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
And |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где є • |
диэлектрическая по |
||||||
Рис. 6. Схема автоматического регуля |
|
|
стоянная |
среды, за |
|||||||||||||
|
|
полняющей |
конден |
||||||||||||||
|
|
тора влажности АРВ-6: |
|
|
|
|
сатор; |
|
|
|
|||||||
/ |
— б у н к е р - д о з а т о р |
о т р а б о т а н н о й |
смеси; |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
площадь |
пластины- |
||||||||||||||
2 |
— д а т ч и к и в л а ж н о с т и ; |
3 |
— датчик |
у р о в н я |
|
|
|||||||||||
воды; 4 — т е р м о б а л л о н датчика |
т е м п е р а т у р ы |
|
|
обкладки |
конденса |
||||||||||||
(ТС-100); |
5 — чаша |
смесителя; |
6 — |
э л е к т р о |
|
|
|||||||||||
магнитный |
в о д я н о й |
к л а п а н ; |
7 — мерный |
б а л |
|
|
тора; |
|
|
|
|
||||||
|
лон; |
8 |
— с ч е т н о - р е ш а ю щ е е |
у с т р о й с т в о |
|
d — расстояние |
|
между |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пластинами. |
|
||||
|
Если часть объема смеси V0 заполнена водой, то диэлектри |
||||||||||||||||
ческая |
|
постоянная |
|
смеси |
гс |
возрастает |
согласно |
выражению |
|||||||||
|
|
|
|
|
гс = є ( 1 - f |
|
V0), |
|
|
|
|
|
(4) |
||||
где |
ев — диэлектрическая |
постоянная |
воды; |
|
твердой |
соста |
|||||||||||
|
а и |
Ь — коэффициенты, |
зависящие от свойств |
||||||||||||||
|
|
|
вляющей |
смеси; |
для большинства |
смесей а = 0,01н- |
|||||||||||
-І-0,03 и Ь = 0,5-4-1,5.
Данным методом можно определять содержание только капил лярной и механически удерживаемой воды и не следует опреде лять содержание адсорбционной и химически связанной воды, обладающей низкой диэлектрической проницаемостью (примерно 2,2—15).
Диэлектрические влагомеры состоят из емкостных конденса торов-датчиков и измерителя диэлектрической постоянной, свя занных высокочастотным кабелем.
На |
практике применяют |
емкостные влагомеры, основанные |
на мостовом и резонансном |
методах, а также на методе биений. |
|
На |
рис. 6 приведена схема автоматического регулятора влаж |
|
ности АРВ-6 к смесителю модели 115, разработанная в Москов ском автомеханическом институте [101]. Примерно такая же схема приведена в работе [141 ].
Принцип работы АРВ-6 основан на замере влажности отрабо танной смеси, поступающей в бункер-дозатор, и автоматической подачи в бегуны недостающей воды. Количество недостающей воды определяется счетно-решающим устройством, учитывающим
Вход |
Генератор |
Смеситель |
Усилитель |
|
и УВЧ |
||
|
мощностаї |
Рис. 7. Блок-схема счетно-реша ющего устройства
заданную влажность, влажность отработанной смеси и темпера туру смеси. Одна обкладка емкостного датчика находится в цен тре бункера-дозатора, а другая — на стенках бункера.
Блок-схема счетно-решающего устройства, работающего на принципе резонанса электрических колебаний, представлена на рис. 7. Гетеродин имеет постоянную частоту, а частота генератора зависит от суммарной емкости датчика влажности и датчика уровня воды в мерном бачке конденсатора-уровнемера. При за полнении водой мерного бачка емкость датчика возрастает, что вызывает изменение частоты колебаний конденсатора. В момент резонанса, т. е. при выравнивании частот конденсатора и гете родина, в мерном бачке клапаном, управляемом реле, отмеряется порция воды, которая затем вводится в бегуны. Счетно-решающее устройство также связано с установленной в бункере термопарой, что позволяет отмерить дополнительное количество воды для компенсации потерь воды при испарении из смеси.
Автоматическим регулятором влажности смесей, приведенным на рис. 8, контролируется влажность готовой смеси. Датчики устанавливают непосредственно в дне чаши смесителя / в зоне действия катка. Датчик срабатывает, когда катки (вторая пла стина конденсатора) проходят над датчиком и уплотняют смесь. В стенку чаши вмонтирована термопара 3, периодически обду
ваемая для |
предотвращения |
налипания |
смеси сжатым воздухом |
из трубы 2. |
Вода подается |
в бегуны |
сверху по трубам 22, |
2* |
19 |
24 и 21 (резервная) через ручные клапаны 25 и 26 и автоматиче ские электромагнитные клапаны 18 и 19, а также пневматический затвор 20. Периодические сигналы от датчика и термопары суммируются и приводят в действие реле 15 и контакторы 16 и 17, управляющие электромагнитными клапанами 18 и 19. Узел преобразования сигналов термопары состоит из преобразова теля 7 постоянного тока в переменный, трансформаторов 5 я 6, усилителя мощности 4, регулирующего прибора 8, электродви гателя 9, переменного сопротивления 10, эксцентрика 11, конден
сатора переменной емкости 12, настроечных конденсаторов пере менной емкости 13 и 14 (последний работает при включении резерв ной трубы 21).
В емкостном датчике -влагомере (рис. 9) щуп / и корпус 9, изготовленные из нержавеющей стали, изолированы друг от друга
и от пружины 8 втулками 10, |
13 и 7. Пружина 8 сжата шайбами 2 |
и 5 и удерживается сверху |
кольцом 12, связанным с корпусом |
шпилькой 11, а снизу — гайкой 4. Система все время оттягивает головку щупа вниз до дна чаши смесителя. Нижний конец щупа присоединен кабелем 3 к счетно-решающему устройству. После каждого прохождения катков над датчиком уплотненная смесь снимается специальным скребком. Чтобы исключить охлаждение смеси щупом в момент их контакта и замера сигнала, датчик подогревают нагревателем 6.
Диэлектрические влагомеры можно использовать в установ ках автоматического приготовления формовочных смесей и для периодического контроля влажности смеси непосредственно в стан-
дартных образцах, формах или стержнях. В этих случаях большое значение имеют размеры и форма электродов (обкладок конден сатора). Для контроля влажности форм удобны электроды в виде пластин и ножей.
На диэлектрические свойства смесей заметно влияет степень ее уплотнения. Поэтому непременным условием получения ста бильных показаний является постоянство уплотнения смеси. Самопроизвольная засыпка смеси и уплотнение ее собственным
весом, как правило, дают значительные |
|
. |
|
|
|||||||||||
расхождения |
в |
показаниях |
влагомера. |
|
|
|
|
||||||||
При принудительном |
|
уплотнении |
смеси |
|
|
|
|
||||||||
показания |
датчика |
становятся |
стабиль |
|
|
|
|
||||||||
ными. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Предложены |
конструкции |
влагомеров, |
|
|
|
|
|||||||||
одновременно |
использующих |
|
принципы |
|
|
|
|
||||||||
измерения |
ионной проводимости |
при |
по |
|
|
|
|
||||||||
стоянном |
токе и диэлектрической |
прони |
|
|
|
|
|||||||||
цаемости при токе высокой частоты |
[120]. |
|
|
|
|
||||||||||
На клеммы датчика-конденсатора со |
|
|
|
|
|||||||||||
смесью подаются напряжения |
постоянного |
|
|
|
|
||||||||||
тока и |
тока |
высокой |
частоты (т. в. ч.). |
|
|
|
|
||||||||
Предварительно |
величину |
|
напряжений |
|
|
|
|
||||||||
подбирают таким образом, чтобы с из |
|
|
|
|
|||||||||||
менением плотности смеси токи, прохо |
|
|
|
|
|||||||||||
дящие |
через |
датчик, |
|
изменялись |
одина |
|
|
|
|
||||||
ково. |
По мере увлажнения смеси |
до кри |
|
|
|
|
|||||||||
тической |
величины |
[4—5%) |
постоянный |
Рис. 9. Схема диэлектри- |
|||||||||||
ток, связанный с ионной проводимостью, |
|||||||||||||||
возрастает |
быстрее Т. В. Ч., |
зависящего |
ческогодатчика-влагомера |
||||||||||||
от диэлектрической |
проницаемости; |
при |
к автоматической установ- |
||||||||||||
влажности |
r |
|
|
|
r |
|
|
|
„ |
г |
ке, показанной на рис. 8. |
||||
смеси выше критической вели |
|
|
|
|
|||||||||||
чины быстрее возрастает т. в. ч. Сравнение |
|
|
|
|
|||||||||||
этих токов позволяет |
определить |
влажность |
смеси |
независимо |
|||||||||||
от ее плотности. Электрическая схема подобного влагомера |
приве |
||||||||||||||
дена на рис. 10, а. Датчик-конденсатор Dk |
СО |
смесью через |
филь |
||||||||||||
тры Ф1 и Ф2 сопротивления |
R1 и R2 подключают к двум генера |
||||||||||||||
торам |
Г1 |
и Г2 |
с частотою |
/ х |
= |
0 |
и / 2 = |
25 |
мггц. |
снимаемое |
|||||
Детектор |
Д |
выпрямляет |
падение |
напряжений, |
|||||||||||
с сопротивлений |
и подаваемое на потенциометр R3. Милливольт |
||||||||||||||
метр mV градуируется в процентах влажности и включается на разность падений напряжений на сопротивлении R1 и R3. Влия ние плотности материала нивелируется движком потенциометра.
На рис. 10, б даны зависимости постоянного 1г и высокочастот ного тока / 2 от влажности наполнительной смеси (Ростсельмаш). Зависимости 1г—/2 для смесей докритических влажностей прямо линейны, что удобно для автоматического контроля влажности по принципу сравнения двух токов с надстройкой от переменной плотности образца,
В Венгрии производят нормативные переносные влагомеры, схема которых предусматривает компенсацию потерь нагрузоч ного сопротивления. Использование транзисторов и печатных схем обеспечивает стабильность настройки высокочастотной си стемы и ее механической прочности. Постоянство плотности об разца достигается при помощи механического уплотняющего устройства. Кроме того, во влагомерах предусмотрена также тем
пературная компенсация. Длительность одного измерения |
20— |
|
30 сек, |
точность измерения — около ± 3 % при влажности |
смеси |
0—8% |
[146]. |
|
W |
18 |
20 2? 2<fJ2,Ma |
а) |
|
6) |
Рис. 10. Схема прибора для замера влажности |
смеси |
с использованием |
ионной проводимости и диэлектрических свойств смеси (а) и зависимость постоянного и высокочастотного токов от влажности смеси (б)
Исследования [145] показали, что зерновой состав песка, температура смеси, наличие металлических (дробь, скрап) и неметаллических (уголь) включений слабо влияют на показания диэлектрического влагомера. Диэлектрическая проницаемость также не изменяется при наличии в смесях некоторого количе ства солей и кислот.
Э л е к т р о ф и з и ч е с к и е в л а г о м е р ы . При элек трофизических методах контроля влажности используют ядерные процессы, протекающие в материале при воздействии на него источника радиоактивного излучения. К ним в первую очередь относятся следующие: 1) ослабление интенсивности бета- и гаммаизлучений за счет поглощения их в определенном слое влажного материала; 2) замедление (рассеивание) быстрых нейтронов ато мами водорода материала; 3) поглощение энергии радиочастотного магнитного поля ядрами (протонами) атомов водорода (метод ядерного магнитного резонанса).
Электрофизические методы используют сравнительно недавно, но они уже нашли в технике широкое применение. В литейном производстве этот метод контроля влажности формовочных смесей пока что используется редко, однако в будущем он, вероятно, будет широко применен.
