3. Контроь влажности сыпучих материалов
В литейных цехах очень важным параметром, существенно определяющим процесс производства отливок, является влажность формовочных материалов, влияющих на качество форм, и влажность шихтовых материалов, определяющих ход процесса плавки в вагранках.
Измерительные приборы, предназначенные для определения влажности, называют влагомерами. Все методы измерения влажности принято подразделять на прямые и косвенные.
При использовании прямых методов осуществляют непосредственное разделение исследуемого материала на сухое вещество и влагу.
При лабораторных исследованиях и для контроля автоматических приборов используют весовой (прямой) метод.
Сущность метода состоит в том, что навеску исследуемого материала (формовочной смеси, песка и т. д.) закладывают в лабораторную бюксу и, после тщательного взвешивания, устанавливают в сушильный шкаф при температуре 103 ... 105 °С и сушат до постоянной массы. После этого высушенный материал помещают в эксикатор охлаждают в присутствии силикагеля и вторично взвешивают на тех же весах. По результатам взвешивания определяют влажность материалов.
Описанный метод обеспечивает высокую точность, но проводится в течение длительного отрезка времени (2 ... 3 ч).
В последнее время все большее распространение получают косвенные физические методы измерения влажности сыпучих материалов. Они основаны на преобразовании влажности в какую- либо физическую величину, удобную для измерения или дальнейшего преобразования с помощью измерительных преобразователей. В зависимости от характера измеряемого параметра, косвенные методы подразделяют на электрические и неэлектрические. В основе электрических методов лежит прямое измерение электрических параметров исследуемого материала. При использовании неэлектрических методов определяется физическая величина, которая затем преобразуется в электрический сигнал. Среди электрических методов наибольшее распространение получили кондуктометрические и диэлькометрические (емкостные).
Кондуктометрический метод основан на измерении электрического сопротивления материала, которое изменяется в зависимости от влажности материала. При измерении влажности этим методом пробу вещества 1 помещают между плоскими электродами 2 первичного преобразователя (рис. 93). Сила тока, измеряемая прибором 3, будет зависеть от влажности пробы. Резистор R0 используется для корректировки нуля прибора. Кондуктометрический метод позволяет определять влажность сыпучих материалов в пределах 2 ... 20 %. Верхний предел ограничен падением чувствительности с ростом влажности, а нижний обусловлен сложностью измерения больших электрических сопротивлений.
Рис. 93. Схема кондуктометрического влагомера
Рис. 94. Схема емкостного влагомера
В измерительной схеме емкостного влагомера (рис. 94), работающего на принципе определения диэлектрических потерь, емкость конденсаторного преобразователя определяется с помощью резонансного контура, состоящего из индуктивности L и переменной емкости Сх. Резонанс контура обеспечивается настройкой конденсатора С0. В качестве индикатора резонанса используют вольтметр 2. Контур отделен от генератора 1 разделительным конденсатором Ср. При увеличении влажности испытуемого образца 3 емкость преобразователя изменяется. Для восстановления симметрии необходимо изменить емкость конденсатора С0 так, чтобы суммарная емкость контура стала вновь первоначальной. Изменение положения рукоятки конденсатора С0 является показателем влажности.
Недостатком этого метода является зависимость емкости материала не только от влажности, но и от химического состава. Поэтому емкостные методы контроля влажности используют только со специальными приспособлениями для каждого конкретного материала.
Среди неэлектрических методов контроля влажности сыпучих материалов из-за ряда преимуществ большое распространение получили радиоизотопные. К числу этих преимуществ относятся простота монтажа и малая подверженность влиянию окружающей среды. В основу действия измерительной системы такого влагомера положена непрерывная регистрация потока медленных нейтронов, которые образуются в результате облучения исследуемого материала быстрыми нейтронами. Замедление нейтронов осуществляется содержащимся в материале водородом.