CC BY
6
Ииж. С. БАЛАКШИК.
ИССЛЕДОВАНИЕ
КРУПНОСТИ ПРОДУКТОВ
ТОМСК
1 929
Инж. С. Балакшин.
Исследование крупности продуктов.
1. Введение.
Когда автор в 1923 году наметил произвести исследование работы мукомольных жерновов, которые и в настоящее время еще очень широко применяются для получения из зерна муки (в СССР на жерновах перемалывается больше, чем на вгльцах), перед ним встал -вопрос об об'ективном определении крупности сначала муки, а потом и вообще сыпучих продуктов.
Выяснилось, что понятие о крупности сыпучих продуктов и особенно муки, как это не странно, до сих пор являлась довольно индивидуальным, расплывчатым и неопределенным. Одну и ту же муку в разных районах и в разное время называют то крупной, то средней и мелкой. Вообще, отсутствовали стандартизованные научные методы определения крупности сыпучих продуктов (особенно муки) и не было аппаратов для практического ее определения и фиксирования.
Проработав более четырех лет по вопросу разработки методов и приемов определения крупности, автору, после массы опытов и ряда улучшений, удалось сконструировать дня этой цели специальный аппарат (гранометр), механически фиксирующий крупность ввиде кривой и установить некоторые стандарты.
Нижеприводимая краткая выдержка из работ автора имеет целью познакомить с главнейшими проделанными автором опытами и достигнутыми им результатами.
Автор сознает, что вопрос определения крупности сыпучих тел является вопросом очень большим и что его работа является только частицей того, что предстоит еще сделать в этом отношении, но полагает, что разработанные им методы и сконструированные им приборы могут послужить основной базой при дальнейшей научной разработке вопроса.
Автор не может здесь не отметить, что кропотливую работу по производству массы опытов для установления основных положений и выводов ему удалось провести только благодаря помощи студентов-мукомолов В. Бубнова и Нечаева, которым автор выражает здесь самую искреннюю благодарность.
2. Крупность продуктов, ее значение, определение, неопределенность классификации ее и пр.
Крупность продуктов, вырабатываемых в целом ряде производств, как, например, мукомольном, цементном, крахмальном и т. п. имеет очень большое значение.
Для определения крупности до сих пор применяли обычно метод характеристики крупности продукта в зависимости от того, черен какое сито он просеялся (получился проходом) и с какого сита сходом. При этом номера мелких металлических сит обычно определяются числом ниток в англ. дюйме, а для шелковых сит, применяемых в мукомольном деле, применяется особая нумерация.
Но такое определение крупности, несомненно, очень не точно и совершенно не дает о ней наглядного представления.
Прежде всего, при одном и том же числе ниток в дюйме, вследствие различной толщины проволок, величина пролетов может быть очень различной, изменяясь*) иногда в 5—6 раз. Таким образом, это определение крупности очень расплывчато и не точно. Кроме того, если даже эти предельные наибольшие пролеты сит, через которые продукт просеялся, и наименьшие, с которых он получился сходом, быпи раз навсегда стандартизированы, то самый продукт по структуре своей и размерам частиц может быть очень разнородным, и этим методом является совершенно невозможным более точно и наглядно сравнивать сыпучие продукты по крупности.
Принимая вышеуказанные соображения во внимание, автор, после четырех-летней работы по этому вопросу, сконструировал специальный аппарат для определения крупности, названный им г р а н о-метром, или для муки—фариногранометром.
Но прежде, чем переходить к описанию устройства и работы этого аппарата, необходимо остановиться на методах определения крупности при помощи набора сит вообще, на применении кривых крупности и впервые введенного автором понятия коэффициента крупности.
Методы определения крупности набором сит и графическое изображение ее кривыми крупности. Коэффициент крупности и пр.
Если мы возьмем набор сит, расположенных одно над другим и подобранных так, что пролеты их уменьшаются, начиная от верхнего к нижнему (с известной закономерностью) и просеем на них какой-нибудь продукт, то в общем случае на всех ситах останется некоторое количество продукта, которое просеялось через предыдущие сита,, но не просеялось через данное сито.
Проведя ряд ординат соответственно числу взятых для опыта сит и откладывая на них отрезки, соответственные количеству продукта, оставшегося непросеявшимся на каждом сите, мы получаем ту или иную кривую, которая называется кривой крупности.
При этом обычно применяется „весовой мето д", т. е. ордината откладывается пропорционально количеству продукта, оставшегося не просеянным, по весу. Но если эти остатки привести к одинаковой плотности, то можно применить и „об'емный метод", откладывая ординаты пропорционально об'емам оставшегося непросеянным на ситах продукта.
Очевидно, что чем крупнее продукт, тем более останется его на крупных ситах и кривая будет носить характер с падением ее (если слева направо откладываются ординаты, соответственные крупным
*) См. специальную работу автора: С Балакшин.—Исследование мельничных сит.
ситам); на рисунке № 1 кривая аЬ. Если же продукт мелкий, то кривая будет с под'емом (сс1).
Однако, хотя кривая крупности и дает уже представление о структуре продукта и по ней до некоторой степени уже можно судить и о крупности его, но вследствие, обычно, значительной извилистости этих кривых, сравнивать по ним крупность различных продуктов все-таки довольно затруднительно,
В виду этого строят обычно еще так называемую интегральную или куммулятивную (суммарно-сборную) кривую крупности.
Куммулятивная кривая крупности получается, если откладывать ординаты, получаемые последовательным суммированием ординат обыкновенной кривой крупности. Таким образом, каждая ордината куммулятивной кривой крупности показывает, сколько осталось бы непросеянным продукта на данном сите, если бы до него не было более крупных сит.
Так, на рис. 2 изображены две куммулятивные кривые крупности, соответственные для крупного и мелкого продукта соответственно кривым крупности, изображенным на рис. № 1. Ордината 2 куммулятивной кривой продукта на рис. № 2 соответствует ординате е! кривой крупности рис. № 1, ордината 3—сумме ординат кривой крупности 1 и 2 (рис. 1), т. е.
Куммулятивная кривая крупности дает вполне определенное представление, как о крупности продукта, так и о структуре его и куммулятивные кривые крупности, построенные для продуктов разной крупности, дают возможность легко сравнивать крупность их между собою.
Ясно, что ординаты кривой крупности и куммулятивной возможно откладывать пропорционально весу или об'ему оставшегося на ситах непросеянным продукта.
Необходимо отметить, что при применении об'емного метода, хотя для опыта и берется одинаковое количество продукта по весу и продукт, оставшийся непросеянным на отдельных ситах и может быть приведен почти к однородной плотности, но обычно общая высота куммулятивных кривых получается различной, и для того,
с
Рис. 1. Кривые крупности различных продуктов.
Рис. 2. Куммулятивные кривые крупности для различных продуктов.
ор (на рис. № 2) = с!-^Ь (на рис. № 1) и т. д.
чтобы их сделать сравнимыми, проходится приводить их к определенной высоте (см. ниже инструкцию по обработке опытов с фарин-огранометром).
Приведя тем или иным способом куммулятивные кривые крупности разных продуктов к одной высоте, крупность продукта будет характеризоваться тогда площадями, ограниченными этими кривыми.
Выше уже было указано, что чем крупнее продукт, тем больше будут первоначальные ординаты приведенной к определенной высоте куммулятивной кривой, то есть тем больше будет относительно занимаемая площадь.
Автор предлагает отношение занимаемой куммулятивной кривой площади аосЬ (рис. 2) ко всей площади прямоугольника а Ь с с1—■ называть коэффициентом крупности продукта, или просто крупностью продукта.
Так как куммулятивные кривые для однородных продуктов носят одинаковый характер, то это дает возможность очень удобно сравнивать их между собою.
Понятно, что этот коэффициент будет всегда меньше единицы и для одного и того же продукта будет постоянным только для определенного постоянного набора сит. Для принятого автором набора сиг (см. ниже) коэффициент крупности, например, получился:
Для сахарного песка.....^ — 0,925
Для пшеничной муки.....^ = 0,460
Для картофельного крахмала —0,110 Для цемента.........г\ = 0,070
Применявшееся до настоящего времени определение крупности просеванием определенного количества продукта через тот или иной стандартной набор сит, со взвешиванием остатков, оставшихся на каждом сите, и построением затем кривых крупности, требовало массы времени и являлось очень неудобным. Эго и побудило автора заняться разработкой придуманной им конструкции аппарата, так называемого Гранометра.
3. Новый аппарат для определения крупности. Гранометр С. Балакшина.
Устройство гранометра.
Сконструированный автором гранометр состоит из разсевка (Рис. 4—ситта А, А) с набором сит (рис. 3, фиг. В), расположенных одно над другим, причем пролеты сит, начиная сверху вниз уменьшаются с известной закономерностью.
Величина пролетов и сит берется в зависимости от исследуемых продуктов.
Каждое сито имеет сбоку выходное отверстие М, закрывающееся специальной крышкой Н.
Отвесив на весах (рис. 3, фиг. А) определенное количество испытываемого продукта (обычно 9—20 грамм), который перед этим тщательно перемешивается, и закрывши боковые выхода М из сит, всыпают отвешанное количество на верхнее сито и помещают весь этот набор сит в специальное приспособление для просевания, приводимое в движение механически (или сеют вручную), в котором и ведут просевание до тех пор, пока просевание продукта с одного сита на другое не прекратится (обычно 15 минут).
Когда просевание окончено, то открыв задвижку, М закрывающую боковые выхода с отдельных сит, прикладывают к разсевку часть
к статье инж. С. Балакшина „Йссле дование крупности продуктов".
Рис 3. Гранометр С. Балакшина для определения крупности продуктов.
аппарата, так называемый курвиметр (см. рис. б)состоящим из пластины П, в которую врезаны ряд перегородок С *), перекрытых спереди стеклом, С при чем отделения этих перегородок Р как раз соответству-
ют боковым пролетам сит
^ м
Я " ........
**
м
Повернув затем набор сит с приложенным к ним курвиметром на 90°, то есть приведя их в вертикальное положение, постукиванием по курвиметру, заставляет продукт, оставшийся непросеянным на каждом сите, высыпаться в соответственное отделение курвиметра.
Понятно, что сообразно крупности исследуемого продукта, на отдельных ситах останется разное количество его непросеянным и эти остатки, насыпавшиеся в отделения курвиметра (видные сквозь переднее стекло его), будут наглядно характеризовать крупность продукта, давая сразу грубо кривую крупности его
Рис. 4 Набор сит (разсевка) Гранометру.
Для приведения этой кривой к нормальному виду и механического фиксирования ее имеется у прибора следующее приспособление. После того* как оставшийся на отдельных ситах непросеянным продукт пересыпан, как это описано выше, в соответственные отделения курвиметра, в каждое из этих отделений Р (рис. 5). вставляется специальный столбик В, снабженный в верхней своей части острым небольшим штифтиком Г. Понятно, что эти столбики, опираясь на насыпанный в отделения курвиметра продукт, также расположатся по кривойкрупности. (рис.5.)р]
Так как отсеянный продукт насыпается в отделения курвиметра с нерявномерной плотностью, то для получения приведенной постоянной кривой, как показали опыты, его нужно привести к одинаковой плотности—уплотнить-
Р с
Рис. 5 Курвиметр для Гранографа.
*) Во избежание недоразумения должны отметить, что в чертеже число перегородок курвиметра для простоты сокращено до б в то время, как на рисунке их 15.
**) Вместо этого может быть применен ряд стеклянных трубок соответственно отделениям сит.
Дая этой цели служит следующая часть прибора, так называемый, „у п л о т н и те л ь".
Уплотнитель, (см. рис. 6) состоит из доски между которыми могут передвигаться штифты, на пружину Д (при этом штифты расположены ниях, как и столбики в курвиметре)
с рядом перегородок, опирающиеся каждый на таких же растоя-
immiwmv/ _ушшшу
¡'Aiwmwvw
л*АЛЛАлАллЛЛ/\ У </V У V V У W V tf w'
zzzzzzzzzz1
л л.
bVVVVVVWV*V VI
•■■.......
WWWWMMШ
4 Л г, Л Л л л А А л i ^ ' V V 1 V V V t I/ / / I/' |
Рис. (5 Уплотнитель Тонографа.
Для уплотнения продуктов в курвиметре, прикладывают его к уплотнителю так, чтобы столбики его пришлись каждый против соответственного штифта с пружиной. Закрепив затем уплотнитель неподвижно, прижимают к нему курьиметр несколько раз (3—5) так, чтобы
каждый столбик его, опираясь на соответственный штифт, сжимал пружину и этим уплотнил находящийся под ним продукт.
После такого уплотнения сголбики курвиметра (и штифты на них) расположатся по кривой крупности. Кривая эта может быть затем фиксирована прижиманием к острым штифтам столбиков курвиметра бумаги, на которой они и прокалывают точки ее, для чего пользуются следующей частью аппарата—Гранографом (описанном ниже).
Кривая крупности с первого же взгляда на нее дает ясное представление о крупности продукта, показывая не только его сравнительную- крупность, но и вполне ясно характеризуя строение продукта: указывает из каких элементов по крупности он состоит (см. Рис. 5). Здесь видно расположение нижних и верхних концов штифтов по кривой крупности.
Для фиксирования кривой крупности автором сконструирован специальный аппарат, так называемый „гранограф". (См. рис. 7).
Гранограф состоит из двух частей, соединенных между собою шарнирами, т. ч. одна часть может пова-рачиваться относитель другой на подобие корешков книги, при чем одна из них имеет приспособление для зажимания бумаги, на которой отпечатываются кривые круп ности, а другая—ряд перегородок для помещения столбиков курвиметра.
Вложив бумагу и приложив курвиметр ко второй половине гранографа так, чтобы столбики его расположились в соответственный отдел перегородок—поворачиванием крышки гранографа, прижимают бумагу и тогда штифты Г столбиков курвиметра прокалывают на ней точки кривой крупности. (См. рис. 7—слева).
Для получения куммулятивной кривой крупности, на столбиках курвиметра устроены специальные передвижки Б, (См. рис.8) снабженные пружинами, задерживающими их на столбиках В влюбом положении. Передвижки имеют пластинки Ц (откидывающиеся на шарнире) такой длины, что они могут опирайся за штифт соседнего столбика, когда столбики вставлены в курвиметр.
Рис. 8 Передвижки на столбиках курвиметра.
Рис. 7 Гранограф с редуктором для гранометра С. Балакшина.
Когда произведено, как выше указано, уплотнение продуктов в курвиметре и столбики его расположились по кривой крупности, то передвигают на них вышеупомянутые передвижки так, чтобы передвижка крайнего левого с:олбика курвиметра прижималась верхней частью пластины к штифту этого столбика, а остальные передвижки разположились при этом против нее перпендикулярно столбикам по прямой линии. При этом расстояние от передвижки до штифта каждого столбика будет соответствовать высоте ординаты кривой крупности
Когда столбики курвиметра вложены в гранограф и кривая крупности проколота, то левую половину его с бумагой отклоняют и выдвигают все столбики из курвиметра в гранометр (удаляя курвиметр) так, чтобы установленные ранее передвижки (см. выше) последовательно касались штифта соседнего столбика (первый столбик перегородкой п (см. рис. 7) задерживается при этом всегда в определенном положении) — тогда столбики расположатся по куммулятизной кривой крупности испытываемого продукта (см. рис. 7 справа и рис. 3—Д).
Высота полученной таким образом куммулятивной кривой, вследствие, того, что даже при одинаковой навеске трудно получить одинаковую плотность отсеянных частей продукта, в отделениях курвиметра получается различной, и это не дает возможности как нами было объяснено выше, сравнивать между собою наглядно крупность испытываемых продуктов.
Принимая это во внимание, пришлось еще снабдить гранограф специальным „редуктором".
Редуктор (см. Рис. 7 и Рис. 3 фиг. Д). состоит из ряда столбиков на подобие тех, что имеются у курвиметра, только со штифтами Е внизу.
Столбики эти могут передвигаться между перегородками вдоль гранографа.
Каждый из столбиков снабжен на конце перпендикулярно укрепленной к нему поперечиной 3 (см. рис. 7) со штифтовым выступом И, который может скользить в прорезе соответственного рычага Ж. Все эти рычаги насажены на общую ось К (справа от аппарата) которая в свою очередь может перемещаться в направлении, перпендикулярном к столбикам гранографа.
После того, как столбики курвиметра расположены в гранографе по куммулятивной кривой, их закрепляют в эгом положении специальной задвижкой и подводят к ним вплотную передвижные столбики редуктора (ось К рычагов его при этом в крайне правом положении).
Когда столбики редуктора заняли это положение, рычаги закрепляют на оси завертыванием барашка (рис. 8) зажимного винта (справа).
После этого столбики курвиметра удаляют; ставят гранограф в вертикальное положение и постепенным передвижением влево оси рычагов К редуктора, при помощи скользящих в вырезах их штифтов столбиков редуктора, передвигают последние вниз до тех, пор, пока правый крийний столбик его (рис.7) своим нижним острым штифтом не достигнет фиксированной раз навсегда определенной общей высоты редуцированной куммулятивной кривой крупности. Нижние штифты столбиков гранометра расположатся тогда по этой кривой, и остается только произвести отпечаток ее проколом на бумаге, заложенной в левой половине гранографа, которую прижимают на время к правой; на фиг. 7 и на рис. 3 фиг. Д показаны куммулятивные кривые, как они получаются отпечатанными на бумаге.
4. Ситовой набор гранометра.
Понятно, что в зависимости от величины частиц продуктов, крупность которых желают определять, должны быть соответственным образом подобраны наборы сит, при чем ясно, что один и тот же набор может применяться для исследования различных более или менее однородных по величине частиц продуктов (например: песок, мука, порох и т. д.
Мы не будем здесь подробно останавливаться на подборе сит; укажем здесь только общие основания для их подбора.
Опыт показал, что обычно вполне достаточно 15-ти сит. Из них самое крупное должно быть выбрано из расчета, чтобы через пролеты его, размерами Ьь проваливались самые крупные частицы исследуемого продукта; самое же мелкое с такими пролетами Ьп, чтобы они отделяли по возможности наименьшие частицы.
Отношение величины пролета Ьп более редкого сита к величине пролета соседнего с ним более частого сита bn + i— (т. е. bn>bn-T-i) называется обычно модулем—М—ситового набора.
Отношение это М может оставаться или постоянным или изменяться.
Наши опыты исследования муки и некоторых других сыпучих тел показали, что очень рациональным бывает принимать М = Const постоянным.
При этом как легко вывести, получаются следующие зависимости:
bj b2 b3 bn — i f-y j
M = -r^- — T- = -f— т. д. = ——- — Const b2 b3 b4 bn
откуда
Ъг = b2 . M; Ъ> — by . M, или, подставляя из предыдущего уравнения имеем b! —b3 М2 также bt = b4 М3.
Или при наборе из 15 сит, при чем пролет самого мелкого пусть будет Ь15, получим:
Ьп = Ь15 М (15~п) ............ . (1)
откуда lgb„ = lgb15 + (i5—n)lg М............(2),
т. е., например, пролет сита № 5 (считая за № 1 сито с самыми большими пролетами), будет:
Ь6 = Ь16М<15-5) ..............(3)
Для иследования муки *) нами принят следующий набор сит (этот набор может с успехом применен и для исследования других сыпучих продуктов на подобие муки, как, например, крахмал, соль, зубной порошок, песок, порох и т. п.).
В основу набора положены самое мелкое мучное шелковое сито № 25 с пролетом Ь15~29 тыс. мм. и самое крупное металлическое (12 ниток в 1") с пролетом 1620 тыс. мм.
Отсюда определена величина постоянного модуля М из
Igbt = ]g 1620 = 3,20952
lgb1B = lg 29 =1,46240
Разность 1,71712 откуда lg М= 1,74712 : 14 = 0,124794 и М= 1,3627.
*) См. С. Балакшин. Исследование крупности муки фариногранометром,
Величина пролетов и подходящие сита подобраны по формуле (1). Так, например, пролет сита № 10 определится из уравнения (2).
^Ь10 = 1гЬ,Б + (15—10) 1£ М= 1,46240 + 5 . 0,124794 или \ёЪ10 = — 2,08635 и Ь10 = 122 тыс. мм.,
а самым ближайшим, подходящим явится сито № 12 с пролетом Ь = 1 ] 6 тыс. мм.
Таблица № 1.
Ситовой набор фариногранометра С. Б а л а к ш и н а.
При условиии модуль
М z-r 1,3627 Принятые в наборе сита
lg = 0,24724
о И Разность
о 'J Номера сит Число ниток Си С* U против про-
ж Е.ЦШ. 2 __________ _______ ОЗ 2 летов M=z
СС н S о .©1 и рол. Е-* К 3 с 1 ЕГ О С >> V Мучные 5 со В анг. дюйме и » 3 о-о> ее СО X Н s а = 5 5 Ё Модуль Тыс. мм. 32227 п
1 ; 3,20952 1620 i 12 -- 1620 0 0
2 3 3,08470. 2.95^91 1215 911 9 14 1170 934 1.385 1,255 —45 +23 3.8 2.5
4 2,83512 684 32 ! 1 : — __ 573 1,628 -И 1.9
5 2,71033 513 ! — ; 44 80 497 1,152 -14 2,8
6 2.58554 385 : __ 1 56 100 380 1.310 - 5 1,3
/ 2,46075 2S9 ! 4 25 ; — 280 1.360 ... 9 3,2
8 2,33595 217 i 7 33 -- 210 1,335 — 7 3,<>
9 2,21114 163 9 39 — 163 1,290 0 0
10 2,08635 122 1 12 43 — — 116 1,292 - 6 0,5
11 92 14 58 : " 93 1,250 1 1,0
12 1,83677 69 1 16 61 i — 70 1,329 + 1 1,4
13 1,71198 52 19 80 : — 52 1,342 0 0
14 1,58719 39 22 88 1 40 1,300 -4- 1 2,5
15 1.46240 29 1 25 100 ! 29 3,379 0 0
В горном деле Северной Америки, обычно, применяется набор сит системы Тайлора и в Англии серия сит Института Горного Дела и Металлургии.
1) Серия сит Тийлора Tyler Standart Sereen Scale изготовляемой W. S. Tyler C° Clevlant Ohio N. S. А. имеет постоянный модуль in ~ У 2 =1,414 или так как сита имеют квадратные отверстия, то площадь отверстия каждого последующего сита в (/2 X / 2 =2) два раза более площади отверстия предыдущего сита.
Всего набор имеет 18 сит. За основное отверстие взято отверстие сита 200 ниток в 1" Ь = 0,029 дюйма (0,074 мм.).
Из таблицы видны размеры отверстий и толщина проволоки остальных сит.
Таблица № 2.
Серия нормальных сит Tyler'а.
Величина пролета сиг b : ! Число i Диаметр i % \
№ Модуль } 2 z = 1.414 i отверстий в ' линейном ПрОВОЛОК!! \ Л 1 х ! Примечани е
В дюймах В миллим. дюйме в дюймах Н 1 1 I о
I 1.050 26,67 ! _ 0,149 18 ;
2 0,742 18,85 — 0,135 17
3 0.525 13,33 — 0,105 16 ' —
4 0,371 0,423 ! 0,092 15 (J
5 0,263 6,680 8 0,070 14 t- U ZJ *
6 0,185 4,699 1 4 0,065 0,036 13 1 к 5 о
/ 0,131 3,327 ; 6 12 ~ СЧ СО -f о
ь 9 10 0,003 0,065 0.046 2,362 1,6'1 1,168 : 8 10 0,032 0,035 0,Г'25 11 ' « 10 | 9 , cL о сз е« о 'С £ £ ^ — A s 0 ООО 1 111 i пролетов
11 0,0328 0,833 1 20 0,0172 8 ! i ^ fO П СП го a; CJ ^ а, а а "г> СС
12 0.0232 0,589 1 28 0,0125 7 {у ~ ^ ~ zi
13 0,0164 0,417 35 0.0122 1 о =
14 0,011 в 0,295 48 0,0092 - i 1 о
15 0,iX)82 ч,208 65 0.0072 4 ;
16 0,0058 0,147 : 100 0.0046 з ! о
17 0,0041 0.104 150 0,0026 1 2
18 0.0О29 0.074 200 0,0021 1
2) Серия сит Института Горного Дела и Металлургии в Лондоне (Institute of Mining and Metallurgy) или сокращенно I. M. M;
Здесь в основу серии положено следующее:
1) отверстие квадратные; 2) в каждом сиге диаметр проволоки равен диаметру отверстия; 3) живая просевающая площадь сита составляет 25% от общей его площади; 4) произведение числа отверстий в каждом сите на диаметр отверстия—величина постоянная, равная 0,5.
Если х — число отверстий в линейном дюйме у — диаметр отверстия, то
х у — 0,5, откуда у =--
х
Например, 100 ниток в Г', то у = 0,005'' = 0,127 и 5) Модуль не постоянен и изменяется от 1,258 до 1,33.
12
Таблица № 3.
Серия нормальных сит по I. М. м.
$ Число 5 Р 5= и Диаметр проволоки Диаметр отверстия Живое сечение или сеющая площадь в % % X
О.* о = 22 с; н О СС 5 1 1 1 Дюймов ! Миллим. Дюймов ! 1 Миллим. «О а. ю О
1 5 0,1 2,54 0,1 2,54 25,0 17
2 8 0,063 1.60 0,062 1,574 24,6 16
3 10 0,050 1,270 0,050 1.270 25,0 15
■1 12 0,"417 1,059 0,0416 1.056 24.92 14
5 16 0,0313 0,795 0,0312 0,792 24,92 13
6 20 0,025 0,635 0 025 0,635 25,0 12
7 30 0,0167 0,424 0,0166 0,421 24,8 11
8 40 0,0125 0,317 0.0125 0,317 25,0 10
9 50 0,01 0,254 0,01 0,254 25,0
10 во 0.0083 0,211 0,0083 0,211 24.8 8
11 70 0,0071 0.180 0.0071 0,180 24,7 7
12 80 0,0063 0,160 0,0062 0,157 24,6 6
13 90 0.0055 0,139 0,0055 0,139 24,5 5
14 100 0,005 0,127 0,005 0,127 25,0 4
15 120 0.0041 0,101 0,0042 0,107 25,4 3
16 150 0,0033 0,084 0,0033 0.084 24,5 2
17 200 ! 0.0025 0,063 0,0025 0,063 25,0 1
Недостатком этой системы сит является слишком толстая проволока и слишком малое живое сечение сит. _
Кроме вышеуказанных применяются еще серии с модулями 3 У 3
4
или У 2 и другие, но уже сравнительно редко.
Несомненно, что в зависимости от рода исследуемого продукта и пред'являемых к исследованию требований возможно применять тот или иной набор сит.
5. Исследование крупности продукта гранометром.
При производстве исследования крупности различных продуктов гранометром выявились некоторые особенности работы его, приводимые нами ниже.
Получение однородных кривых крупности.
Получение для одного и того же продукта всегда однородных кривых потребовало у автора много месяцев напряженной работы и устранения всех факторов, влияющих на форму этих кривых.
Кроме вышеописанного приспособления для уплотнения просеянных продуктов в отделениях курвиметра потребовалось выявить и устранить влияние: 1) засорения сит, 2) продолжительности и способа (со встряхиванием и проч.) просеивания, 3) влажности продукта.
1) Засорение сит.
При опытах вскоре выяснилась необходимость механической очистки сит.
После испытания очистки сит помещением на них некоторого количества зерен пшеницы (как это применяется в мельничных рассевах) окончательно был принят, дающий наибольшие результаты, способ очистки сит при помощи обтянутых резиной небольших свинцовых грузиков, укрепленных на цепочках.
2) Продолжительность и способ просевания.
Анализируя изменение кривых в зависимости от способа просевания (вручную или механически, со встряхиЕанием или нет) и времени его, опыты показали, что при применении вышеуказанных механических очистителей сит встряхивания аппарата во время просевания не требуется; кривые получаются всегда однородные, если продолжительность просевания, как показали опыты, не менее 15 минут.
На рис № 9 видно наглядно, как изменяется куммулятивные кривые крупности в зависимости от продолжительности просевания.
На рис. № 9 видна предельная кривая, получаемая при 15 минутном просевании.
Опыты с просеванием более продолжительное время, как, например 20—25 минут, показали, что получаются кривые, аналогичные 15-ти минутной, то есть истирание продукта в аппарате не наблюдается.
3) Влияние влажности продукта на кривую крупности.
8 этом отношении автором были проделаны опыты с мукой. Опыты с определением несколько влажной и сильно просушенной муки дали кривые, очень мало отличающиеся одна ог другой (см. рис. 10), но, конечно, для опытов более точных желательно продукты испытывать, по возможности, просушенной до нормальной для большинства сыпучих продуктов на воздухе влажности в 10—14%.
Сравнение объемной кривой, получаемой на гранометре, с
весовой кривой.
Как уже выше было указано, до сих пор наиболее распространенный способ анализа крупности состоит в построениии кривых крупности по весу продукта, остающегося на каждом из сит применяемого ситового набора.
Гранометр дает кривые крупности, соответствующие объемам этих остатков (об'емные кривые).
Было, конечно, очень интересно сравнить, насколько даваемые гранометром об'емные кривые отличаются от принятых весовых кривых. Для этого нами проделаны ряд опытов, которые показали, что благодаря применению „уплотнителя", разница получается настолько незначительная, что для целей практики ею можно пренебречь и считать получаемые гранометром об'емные кривые за „весовые".
Для того, чтобы выявить отличие об'емных кривых гранометра, нами сделаны ряд опытов с продуктом сравнительно малого удельного веса (мука) и с продуктом большого удельного веса (цемент). Очень тщательно смешанный продукт был проанализирован сначала с полу-
чением кривой гранографом и второй раз—проба этого же продукта— просеванием в рассевке гранометра и взвешиванием на точных весах остатков.
Полученные результаты (см. рис. 11 и рис. 12) показывают, как незначительна получилась разница куммулятивных кривых.
Количество продукта, необходимое для определения крупности
его граиометром.
Опыты показали, что для получения на гранометре кривых крупности различных продуктов, необходимо брать соответственное их количество по весу. При этом выяснилось, что таких продуктов, как мука, картофельный крахмал и проч. требуется при размерах аппарата, который применялся автором, 10 грамм, для сахарного песка 14 гр. и для цемента—20 гр
Куммулятивные кривые крупности различных продуктов, получаемые гранометром.
После сотен опытов, произведенных автором, главным образом с разными сортами муки и, отчасти, разными сыпучими продуктами, удалось установить для них типичные кривые и коэффициенты крупности.
На ркс. 13 приведены эти типичные куммулятивные кривые крупности, а в таблице № 4 даны значения полученных коэффициентов крупности для различных продуктов. Кривые эти не только дают наглядное представление о крупности, но и указывают, из каких отдельных частиц и какой крупности составляется продукт и сколько его в % проходит до определенного сита.
Так, например, из куммулативной кривой для сахарного песка видно (из пересечения ее с вертикальными линиями, соответствующими номерам сит и соответственных горизонтальных линий в °/о), что:
и. что далее 4-го сита сахарный песок не просевается.
Из кривой для цемента видно, что до 10-го сита он просевается весь и остается:
На 2-м сите останется . На 3-м
■ 60% . Зо% . 10%
На 4-м
»
На 11-м сите
На 12-м „ На 13-м „ На 14-м „
Проходом с 14-го
Всего .
. 100°'о
Таблица № 4
Коэффициент крупности различных продуктов, полученный гранометром.
1) Сахарный песок.......
2) Манная крупа........
3) Пшенич. мука круп, помола .
4) Ржаная мука среднего размола
та = 0,925 ги ~ 0,700 тг]3 = 0,570 тй = 0,460
5) Пшеничная мука среднего размола .
6) Пшеничная мука мелкого размола .
7) Ржаная мука мелкого размола . . .
8) Картофельный крахмал......
9) Цемент . . ...........
10) Зубной порошок .........
11) Рисовая пудра ..........
т/5 =0,410 т* =0,350 т;7 =0,352 =0,110 Т(Ч =0,070
т(10 = 0,066
т(И = 0 0526
Опыты определения крупности формовочного песка.
Автор делал опыты определения крупности формовочного песка до отливки и после отливки. При этом наглядно выяснилось распадение его и увеличение количества мелких частиц. Это, несомненно, создает меньшую газопроницаемость песка и раковины при отливке. Добавка свежего песка вновь делает формовочный песок более газопроницаемым. Во всяком случае гранометр мог бы оказать здесь большую услугу, совершенно механически указывая на свойства формовочного песка (рис. 14).
Автор полагает, что насколько позволили размеры настоящей работы, им освещен вопрос исследования крупности продуктов, приведены применяемые при этом методы фиксирования ее и дано описание устройства и работы изобретенного им аппарата.
Автор полагает, что из всего вышеприведенного вполне определенно выявились:
Преимуществагранометра для определения крупности, против существовавших до сих пор способов, заключаются в том, что гранометр дает возможность не только механически получать наглядную кривую крупности, но и фиксировать ее графически. Гранометр дает возможность получать также фиксируемые к р и ■ вые крупности, приведенные к определенной постоянной высоте, что в свою очередь дает возможность простым наложением их быстро и наглядно сравнивать между собою крупность различных продуктов.
Применение для гранограмм бумаги с напечатанной на ней специальной сеткой дает возможность быстро определять количество продукта в процентах, остающееся на каждом сите.
Опыты автора с гранографом показали, что получаемые с помощью его об'емные кривые очень незначительно (десятые доли процента) отличаются от кривых крупности, получаемых методом взвешивания и аппарат обладает вполне достаточной для практики точностью, между тем, получение здесь этих кривых требует значительно меньшего времени.
При условии принятия определенного стандартного набора сиг для определенного рода продуктов, пользуясь гранометром, возможно выражать крупность продукта в виде дроби.
Гранограф. является особенно полезным в производствах продуктов, например: мукомольном (фариногранометр), цементном, пороховом, производстве зубного порошка, пудры, крахмала и т. п,, давая возможность постоянного механического анализа и контроля крупности. Постоянный же анализ и контроль крупности, несомненно, дадут возможность своевременно вводить коррективы в производство
6. Заключение.
__ш_
и выпускать продукты лучшего качества, так как крупность, помимо ее прямого значения, сильно влияет и вообще на качество продуктов.
В заключение можно отметить, что после многолетней работы автору удалось выработать аппарат, который, насколько ему известно, впервые дает возможность механически определять и фиксировать кривую крупности.
Понятно, что практикою будут введены дальнейшие усовершенствования и изменения гранометра, но и в настоящем своем виде он вполне пригоден для практического определения крупности и, несомненно, найдет широкое применение в лабораториях мукомольного и порохового дела, при выработке зубного порошка, пудры, картофельного крахмала и др. производствах, вырабатывающих мел кие сыпучие продую ы.
ИНСТРУКЦИЯ
для определений крупности продуктов гранометром
инж. С. Балакшина.
А. Подготовка к опыту.
1) Перед взятием пробы хорошо, тщательно перемещать продукт (иначе кривые крупности получатся не соответствующие средней крупности продукта).
2) Отвесить приведенное в табличке количество продукта.
Табличка навесок при определении крупности
продукта.
№
2
3
4
5 в
7
8 9
10 11 12 13 И
15
16
НАИМЕНОВАНИЕ ПРОДУКТА
Навесок
Мука крупчатная
М}
сорта сорта сорта сорта
ка пшеничная раструсная.....
ржаная .... ..... пшенич. раструсная (без отрубей)
картофельная .......
Мука сеянка (пшеничная) ......
1-е дранье ... .........
Крупа манная ............
Крупка...............
8-е дранье ..............
1-й передир .............
Сахарный песок...........
Це\п нт...............
10 10 10 10 10 8 10 12 10 8 10 10 8 9 14 20
3) Тщательно осмотреть сита и стряхнуть, чтобы не было на них никакого остатка.
4) Наблюдать, чтобы задвижка плотно запиралась (не пропуская прохода продукта помимо сит).
5) Во избежание возможных ошибок при точном определении крупности каждого продукта производят не менее двух опытов и только если кривые носят одинаковый характер (совпадают), опыт считается правильным. В противном случае опыт повторяют до получения единообразных кривых,
6) Для выигрыша времени, пока происходит просевание, производят отпечатывание кривых предыдущего опыта.
на
В. Производство опыта.
7) Всыпавши отвешанное количество продукта, вести просевание механическом рассевке или вручную до тех пор, пока не будут
лолучаться однообразные кривые крупности (на что обычно требуется 15 минут).
8) Открывши у рассевка задвижку, берут его в правую руку отверстиями вверх в наклонном положении, левой рукой прижимают к нему курвиметр, наблюдая, чтобы входные отверстия сит совпадали с соответственными отделениями курвиметра. Поворачивают их, приводя курвиметр в нормальное положение и постукиванием по рассевку высыпают содержащиеся на ситах продукты в соответственные отделения курвиметра.
9) Вставивши в курвиметр столбики, осторожно устанавливают передвижки на них приблизительно в одну линию (отнюдь не нажимая при этом на продукт под палочкой), после чего курвиметр вставляется концами столбиков в уплогнительный (пружинный) аппарат и 3—4 движениями (до указанного предела) взад и вперед производится уплотнение продукта.
10) Когда столбики курвиметра ссели, не вынимая их из уплотнителя, надевают на них специальный зажим и, затягивая винт его, закрепляют их в этой позиции, после чего, применяя линейку, окон-чалельно выравнивают находящиеся на них передвижки по прямой линии (таким образом, чтобы верх передвижек совпадал со штифтом столбика того отделения, где совершенно нет продукта).
11) Берут бумагу для отпечатывания кривых и сделав на ней отметки: номер омыта, дату, сорт муки, количество взятой для опыта муки по весу, время просевания и проч. вставляют ее в левую часть гранографа обратной стороной (надписью к крышке гранографа) и прижимают ее специальными боковыми зажимами. Штифт редуктора должен находиться при этом в самом верхнем положении, ось же рычагов в самом крайнем правом положении.
12) Помещают курвиметр так, чтобы палочки его легли в соответственные места гранографа, причем штифт палочки, где нет продукта, должен соответствовать нулевой линии кривой крупности.
13) Отогнув затем крышку гранографа, выдвигают палочки с зажимом из курвиметра и освободив зажим, подвигают их осторожно по гранографу (рзспологаемому горизонтально) так, что они, касаясь передвижками последовательно каждая за выступающий штифт следующей, располагаются по кумм}лятивной кривой, после чего закрепляют их в гранографе в этом положении специальным зажимом.
14) Освободив зажим редуктора, продвигают осторожно палочки его к зажатым, в мертвом положении, палочками курвиметра (при этом передвижная ось, около которой поворачиваются рычаги редуктора, должна быть, как уже выше сказано, подвинута в крайнее правое положение).
Зажав затем винт ни оси рычажков редуктора, удаляют палочки курвиметра, вдвигая их в курвиметр следующего аппарата.
15) При_едя гранограф в наклонное положение (придерживая его левей рукой) при легком сотрясении правой рукой, подвигают затем ось рычажков редуктора влево до тех пор, пока общая высота интегральной кривей не будет приведена к определенной постоянной величине, (что обозначено пометкой на аппарате)—после чего производят отпечатывание куммулятивной (интегральной) кривой, прижимая крышку гранографа с вложенной бумагой, чем и заканчивается опыт (винт рычажков освобождают и приводят все палочки редуктора в верхнее положение).
Так как после уплотнения продукт довольно сильно отпрессовывается в отделениях курвиметра, то после каждого опыта приходится вычищать эти отделения небольшой палочке й с вслосянной щеточкой, для чего курвиметр повертывается дном к верху.
С. Вычерчивание куммулятивных кривых при отсутствии
редуктора.
Если редуктора при гранографе не имеется, то производят, согласно инструкции, отпечаток, как обычной кривой крупности. Вычерчивание же куммулятивной кривой, приведенной к определенной высоте, производят следующим образом:
1) Взявши бумажную ленту (300 мм. X мм,), наносят на нее сбоку, отмечая карандашом и последовательно добавляя, одну к другой высоту ординат полученной кривой крупности;
2) Бумажку с отметками ординат накладывают на миллиметровую бумагу, на которой проведены вертикальные линии соответственно ширине столбиков курвиметра и две горизонтальные линии на расстоянии принятой постоянной высоты, вычерчиваемой приводимой куммулятивной кривой наклонно таким образом, что крайние отметки на ней совпадают с этими предельными линиями (см. рисунок) и на пересечении горизонт, линий, проводимых из отметок на бумажки до вышеупомянутых вертикалей получают ряд точек редуцированной куммулятивной кривой.
U 1 t! У Г"] И N/1 U к П
I I ! I 1 L 1 I 1 ' ' 1 ' i i ' ' I i ' ' ' 1 ' i ' ' ! i ! j ;tJ m и+Ц н hp he и т i -j
Д. Определение коэффициента крупности.
Коэффициент крупности определяется — плаииметрируя площадь а с b ограниченную куммулятивной кривой крупности и беря отношение ее ко всей площади прямоугольника abed.
Примечание 1. За неимением планиметра, возможно площадь определяв умножением суммы высоты отдельных трапеций ef} gh и т. д. на общую сумму оснований их ad.
Примечание 2. При наличии установленных для данного рода продукта стандартных куммулятивных кривых крупности возможно устанавливать крупность, накладывая полученную при опыте вычерченную на прозрачной бумаге куммуля-тивную кривую на стандартную.
Е. Фариногранометр инж. С. Балакшина. Установленный цвет фаринограмм: Белые:
Раструсная мука, сеянка (пшеничные) и разные продукты: цемент, сахар, порох, формовочный песок и пр.
Розовые:
Крупчатная мука и продукты крупчатных мельниц (лранье, передир, пыль и пр.).
Желтые:
Ржаная мука, гречневая, просянная и т. п.
00°/
90
JTcfr. и нэк. baj7a?rzz.TtjM<y.
80
7D
60
50
4o
30
20
10
/
/
/ 1 t
/ / Í i
/
/ /
/ i
,___—*' f
• f V У y
if / / / y
/ В I 1 f / f
i f ff Л!
/ ir
Л /
r
J
/ /// >/
/ / f s f / s s
0 0°/o
90
80
70
60
50
4o
30
20
10
2 3
Л 5 6 7 8 9
- 3* -WVHZ/T
io í J |2 13 »4 i er
/О -/5"----
"изменение kz/JWAYyyzf?tzs&h оzs Jrpz/ёоъ/ ¿групностг; £3cy^z/c^zyjy-faТУ от f7jC>obo/7J¿CZ/7~ei/7&/-/0CTZ/ /7pOc/eêoHl/f7.
iOO0/,
Jícr. ZJг/C^ff- 'G ar/O re Z-Z.7 Z<'J~/a.
2 3 4 5
в 7 S 9 10 — Henob&z/zzj енна;?
i I
¡1
1 / //
// // t
/ / / / 1
* / y y У y
* ^^
y y S / y
✓ s ----- ——
II h
// ¡i II h
h h h
1 h II
/ h 1
h jf h
h
/ ,—■—
/
/
I00°/c
i г i3 14- i5
/О. ëjras^c^odTzj туdd/redye^rozo npobz/Trra
{жуТгг/) на 7rz/jrtJkryjrj7TZ/£vz//o Jrpг/ёг/7 о Jrpyrr^odгzy.
I Z 3 A 5 6 7 g 9 ¡O /I 12 13 I A- 15"
-- TrjoT/êc/p- ¿fp &нojyre rp с/.
--------è&doëap Trpz/ёая
(My7rz/J гуэс/HOJvreт-joc/ с é<ecJoéocs 7rp-c/£ozj ■
ioo°A
so
Jfdr. ъ/иэк. CVJ7. e&aj7c/7rzzzz//scy.
70
60
50
4o
30
20
10
1 "Г" 1 1 ! ! I
--------- 1 I
Г 1
--
F
<
I
/
Г- о // // // ' ' /
i / = 11,5 > »/ / ✓ /
/ / / / / / - Ifl л
/ /. __ /у - 1 1°
/У /у
— / ✓
! QÙ°j<
90
70
60
50
30
20
2 3 4 5 6 7 8 9 lo tl 12 13 (4 IS
- Jrpz/Scfjr грс/мсикетрс/
---------Êec/oêcrf? 7rpzy£aj7
jTlyc'. /2. С/раёненгуе Тгт/лгунууг&т-с/ёмос/ 7rpxj£ozj (zu; ej^e/^rJ ZjDC/ucxMerpa с/êôdoêoz/ 7гулглеуу7р-гг/£иог/ Tipz/Éoz}.
80
70
60
öü
4o
30
20
IО
7Г
CT. ТУНУгС.
^bq/raJrzcrг/нсг.,
100%
í
g и. 1 i --------г \ \ ----г ! I i f/À
—1 i /¡Iii ! à
----- I ! !, If /7»
-------- ------ ¡r ¡ f f ; .1 J 1 Л
1 1 1 ! ' /1 ' !/ Í "'f
Г ! 1 1 ! / f ¡t i It 1 It
Т 1 1 y'' y' / / • »4 f Ф ' г
1 1 I / У y' У X ___,* / / 1
i 1 1 / / y* 1
ti Г1 i ! / / -------~/f // f / / ¡¡с $ -'to
J ! f / - •с С '
/ 1 ¡* i / / / j
1 1 1 / * /// ! / ' / ; < ; i е г
f 1 1 1 ! i ///, / 1 i h к ( (
\ \ ¡í! 7/ ¡i) i A/
ч> ч r ¡ m ,'JI
А 4 / li
/ г .XX***" ( i!
Я У 1 s ? 1 !
<?c/3cefjOHъ/zs necoTt
JbfOr/-/¡hrc/j7 TrJOT/rrcj.
-----jxyTca —*—*— рЖана)? жуТга cfpeЪнрр
------- „ „ ctpedHfrjT -»-»„x^x».« жу&а Тсартоф.еуг&нсц?
-------- у _ » JxejrTraß? ..........-........ ежен т
—9—о— ЗуЪноъ/ nopozzzoTt ^уЬрсу pz/c^oêop
^fè/c?. /3. Jfz/jKjH Z/S7J7т ту&нъ/е* Тгр'и&ъ/е 7гр-с/пыо ст г/
лорутуен^ъ/е гранаунетраж ^д/тр рс/з/ггуч/^ъ/зс.
ггродуТсто ê%
100 lo
90 80 70 &D 50 АО 30 20 10
IS"
