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 С_х. Резонанс контура обеспечивается настройкой конденсатора С₀. В качестве индикатора резонанса используют вольтметр 2. Контур отделен от генератора 1 разделительным конденсатором С_р. 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.