专利名称：炭黑结构测定仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是微处理机控制的分析仪器，用于测定炭黑结构及白炭黑、碳酸钙等其它粉末材料的吸附特性。
炭黑结构一般以测定炭黑(粉末)对流体试剂邻苯二甲酸二丁酯(简称DBP)的吸附量来确定，即用DBP滴定混合室中的定量炭黑，当滴定终点(对应于吸附终点)时，炭黑流动性最差而粘度增大使混合室中的搅拌叶片产生最大扭矩力，用此时炭黑吸附DBP的多少表征炭黑结构的高低。
目前测定炭黑结构较先进的仪器是国际标准化组织在国际标准ISO4656/2-1985中推荐的西德Brabender公司生产的Cabot吸油计。Cabot吸油计由主机、恒速滴定泵和电源变压器三部分构成。主机包括电机、传动机构、混合室、由杠杆弹簧式扭矩平衡机构和包括电触点在内的机械杠杆弹性结构式开关等。恒速滴定泵是一台可逆电机控制的带有机械计数器的推进式计量泵。电源变压器将～220V电压变为～115V电压供主机和恒速滴定泵使用。用Cabot吸油计测定炭黑结构存在的缺点是，消耗试样多(需用炭黑20～40g)，试剂耗量也大，对未知最大扭矩的炭黑要作两次测定，测定结果需从机械计数器读取后用公式计算而且测量精度较差。
本发明之目的在于提供一种用于测定炭黑结构和白炭黑、碳酸钙等粉末材料吸附性的由微处理机控制的分析仪器。
下面结合附图对本仪器作详细说明。
图1是炭黑结构测定仪的整体构成框图。
本炭黑结构测定仪包括微处理机系统、搅拌混合系统、传感器、控制系统、数字计量泵和电源系统。
一、微处理机系统微处理机系统是由图1的微处理机(1)、键盘(2)、显示器(3)和打印机(4)构成的对被测试样炭黑或白炭黑、碳酸钙粉末材料分析过程进行自动控制和数据自动处理(运算、显示、存储、打印)的装置。
图2是微处理机(1)框图。
微处理机(1)包括作为中央处理机的单片计算机CP(16)、数据输入(17)、A/D转换(18)、D/A转换(19)、模拟输出(20)、接口驱动(21)、控制输出(22)，显示扫描(23)、接口(24)等基本单元和总线。单片计算机CP(16)是在中央处理单元CPU控制下通过CP(16)的内部双向总线向各终端即键盘(2)、显示器(3)、打印机(4)等发出控制、数据传递、显示、打印指令的装置。以此实现本分析仪的微处理机操作。
单片微型计算机CP(16)具有双中央处理单元CPU、程序存储器ROM、带4K扩展的数据存储器RAM、I/O接口和地址、数据、控制总线等，而且RAM设计为可充电的高能电池供电(防止断电或电磁干拢)。RAM带4K扩展给数据采集以极大方便。
数据输入(17)是外设分立元件构成的。A/D转换(18)是将数据输入(17)的模拟讯号(电压、电流)转换为二进制数字信号的集成电路ADC0809。D/A转换(19)是将单片计算机CP(16)的数字信号变为模拟讯号送入模拟输出(20)作为功能扩展信号送到CP(16)外设控制单元的集成电路DAC0832和F007。模拟输出(20)是分立元件构成的。接口驱动(21)是数字电路IC8243。控制输出(22)是分立元件构成的。接口驱动(21)和控制输出(22)组成单片计算机CP(16)的控制信号输出电路。显示扫描(23)为IMC7218C构成CP(16)的数据显示输出电路，接口(24)由TTL集成电74LS245等构成CP(16)向打印机(4)传递打印数据的电路，总线包括地址、数据、控制总线。
本仪器的微处理机系统用汇编语言编制炭黑结构测定软件程序。在大量试验数据的基础上，根据炭黑结构或白炭黑、碳酸钙等其它粉末吸附性的不同，用数理统计方法求出相应的数理方程，由此编制的汇编语言固化在CP(16)的EPROM存贮器中。
键盘(2)由数字键(含小数点及0～9位数字)、符号键，试样重量M、DBP滴定体积U、功能键(含测量、运算、吸液、快滴、反转、写入、走纸、复位、自检)组成。实现本仪器的键入操作。
显示器(3)为六位LED发光二极管组成的带小数的七段显示数码管组成。用以显示一位符号(N、M、U、D中的任意一个)，一位符号序号和四位数据(N是炭黑代号，D是100U/M)。
打印机(4)采用16字符/行的微型打印机，它在每次测定结束，显示器(3)两次显示测定结果后，将测定结果打印成分析报告单。
二、搅拌混合系统搅拌混合系统是将使用交流220V的搅拌电机(6)通过涡轮减速器(7)按确定的减速比经轴承座(8)同混合室(9)连接而形成的使粉末材料(炭黑等)与流体试剂(如DBP)均匀混合的装置。
图3是搅拌混合系统运行示意图。
搅拌电机(6)与涡轮减速器(7)直接用弹性联轴节结构的联轴器(25)连接，弹性联轴器(25)一端与搅拌电机(6)的轴头锁紧连接，另一端与涡轮减速器(7)的涡杆(26)滑动连接使涡杆(26)工作过程中可在联轴器(25)里滑动产生0～25mm的轴向位移。涡杆(26)中段有螺纹与涡轮(28)啮合，涡杆(26)两端与滑动轴承(27)、(27′)配合，其配合长度适合于涡杆(26)接收混合室(9)中试样产生并经涡轮(28)传来的扭矩力后轴向位移0～25mm。涡轮减速器(7)输出轴与轴承座(8)之间也采用弹性联轴器(25′)连接，轴承座(8)中有滚动轴承支承的转动轴(29)、(30)，转动轴(29)通过弹性联轴器(25′)与涡轮减速器(7)直接连接，转动轴(29)、(30)的一端分别安装传动比为1∶1～1∶2且互相啮合相向旋转的齿轮(31)、(32)，它们的另一端穿过轴承座(8)伸入混合室(9)后在轴端各安装一只搅拌浆(33)。涡轮减速器(7)、齿轮(31)、(32)决定的搅拌浆(33)相向转速为250/250～125/250r/min。
图4为混合室(9)的结构图。
混合室(9)是由两只搅拌浆(33)、混合池(34)、背板(35)、前盖板(36)、隔离片(37)与(38)各两片、两个定位螺栓(39)、两个手轮(40)和中心开孔的上盖板(图中未示出)构成被测粉料(炭黑)与液态试剂(DBP)搅拌混合的装置;背板(35)为一块由定位螺栓(39)压靠于轴承座(8)端面上的圆形平板;两个定位螺栓(39)一端为圆柱形並压装在背板(35)上用销钉固定，另一端有供手轮(40)拧入的螺纹，混合池(34)、前盖板(36)依次套挂在螺栓(39)上，再将手轮(40)拧紧于螺栓(39)的螺纹端;搅拌浆(33)用键联接方式直接安装在转动轴(29)、(30)上后伸入混合池(34)内腔中，搅拌浆(33)外缘与混合池(34)壁间最小间隙为0.25～1.00mm;隔离片(37)、(38)分别压装在搅拌浆(33)两端面的凹槽中且高出该端面0.05～0.15mm，隔离片(37)与(38)分别是圆柱形与圆环形;前盖板(36)是有两个供螺栓(39)穿过的圆形安装孔的平盖板。
图5是搅拌浆(33)的结构图，图5(a)是它的横截面主视图，(b)是侧视图。
搅拌浆(33)为横截面呈椭圆形的两只大小形状相同的叶片，它的厚度S1相当于其最大外径的0.5～0.8倍，其外缘厚度S2为3～5mm，搅拌浆(33)的长度L1比混合池(34)厚度H小0.1～0.3mm。
图6是混合池(34)的结构图，图6(a)是它的主视图，(b)是侧视图。
混合池(34)为内腔由两相交圆拱构成横截面呈ω形的部件，其两边壁中各有一个与定位螺栓(39)滑动配合的圆形安装孔，该两圆拱截面的圆心距A为35～45mm，截面圆直径D比圆心距A长1～5mm，混合池厚度H为15～30mm，池壁用金属或工程塑料制成。
搅拌浆(33)和混合池(34)的形状、结构、尺寸能够为用微量试样(3～5g)进行较高精度分析提供条件;同时，也可根据上述的形状、结构、尺寸配置适合于全量试样(10～40g)分析的更大一些的混合室。
三、传感器图7是传感器(10)的结构图。
本炭黑结构测定仪的检测单元采用的是非接触式电感传感器，比机械杠杆弹性结构式开关有更高灵敏性。传感器(10)是由外壳(41)、活塞(42)、电感线图(43)、软铁(44)、大弹簧(45)、小弹簧(46)、芯轴(47)、预紧力调整环(48)、终点调节螺钉(49)、锁紧环(50)、滚动轴承(51)和滑动轴承衬套(52)等部件构成的非接触式电感传感器。外壳(41)为一端有外螺纹，另一端有内螺纹且其余内表面光滑的圆筒，外螺纹端旋入涡轮减速器(7)中，涡杆(26)由此伸入并通过滑动轴承衬套(52)后与滚动轴承(51)直接滑动配合，预紧力调整环(48)、终点调节螺钉(49)拧入外壳(41)的内螺纹端，外壳(41)内依次安放活塞(42)、大簧(45)和小簧(46)。
活塞(42)是轴向剖面为T形的圆柱，其大头圆柱直径比外壳(41)内径小，小头圆柱直径比电感线圈(43)内孔小，大头圆柱的一端中心安装内径与涡杆(26)伸入端的直径相同的滚动轴承(51)，另一端有供安装大弹簧(45)的定位台阶，活塞(42)用非磁性材料制作。电感线圈(43)为粘接在终点调节螺钉(49)圆孔中的无骨架线圈，其外径小于大弹簧(45)内径而它的内径大于软铁(44)外径。软铁(44)为一只高导磁材料制作的圆筒，外径略小于电感线圈(43)内径，非磁性材料制作的有外螺纹的芯轴(47)穿入软铁(44)的中空腔中，软铁(44)借助于芯轴(47)安在电感线圈(43)中心并可在小弹簧(46)的推动下在其中自由移动，通过终点调节螺钉(49)可让软铁(44)处于电感线圈(43)中间位置使传感器(10)输出的初始电平为零。预紧力调整环(50)为安装在外壳(41)中的一只有外螺纹的圆环，它的一端有供大弹簧(45)安装的定位台阶，另一端有扳口。终点调节螺钉(49)为具有内外螺纹和调节手柄的位置调节部件，它的内螺纹与芯轴(47)的外螺纹匹配。其外螺纹拧在外壳(41)的内螺纹中，拧入位置确定后可用锁紧环(50)锁死，终点调节螺钉(49)拧入位置的不同决定软铁(44)在电感线圈(43)中的初始位置变化，使传感器(10)的初始电平变化，使本仪器对不同结构的炭黑和吸附性不同的其它粉末材料都能测定。
图8是炭黑结构测定仪的电原理线路图。
图9是炭黑结构测定仪的外观示意图。
四、控制系统它是由驱动控制(5)、(11)和图9中的电源开关(53)(即图8的开关K)以及键盘(2)构成对微处理机(1)的键入操作和对整机自动控制的电路。驱动控制(5)由图8的三极管BG1～4，光电耦合器BK1～2，继电器J1～2，电阻R1～R3、电容C1构成，它控制搅拌电机(6)的启动或反转;驱动控制(11)由图8的三极管BG5～13、二极管D1～3、集成电路IC1～2、光电耦合器BK3～4、继电器J3、微动开关WK1～2、电阻R4～33、电容C2～6构成，它控制滴定电机(12)的运转、上下限位以及传感器(10)检出讯号的交直流变换。
五、数字计量泵它是由图1的滴定电机(12)、滴定泵(13)、盛液瓶(14)和显示器(3)构成推进式自动滴定与数字计量装置，实现本仪器对试剂(DBP)的自动滴定。
滴定电机(12)(即图8中电机M2)是一只步进电机，在微处理机(1)控制信号作用下，通过驱动控制(11)的作用使步进电机M2按设定的方式正转(或反转)，带动滴定泵(13)向上(或向下)运动，将滴定泵(13)计量管中的DBP流体经图9中的三通旋塞(54)从滴定针(55)滴入混合室(9)(或将DBP从盛液瓶(14)经三通旋塞(54)吸入滴定泵(13)计量管)中。数字计量泵可由微处理机(1)软件程序在1～24Cm3/min内任意设定。
六、电源系统图8的电源变压器B1、B2、集成三端稳压器W317、W337、全波整流桥堆QL1～4、整流二极管ZL和电位器W、电阻R、电容C等构成本仪器电源系统，输出直流电源V1～V6和传感器(10)电感线圈L的工作电源VX。其中V1～V4分别提供微处理机(1)、显示器(2)和控制系统工作电源，V5提供打印机(4)工作电源，V6提供内存RAM的高能电池充电电源。
本炭黑结构测定仪的工作程序是1、开机仪器处于预热，微处理机上电复零后自动进入键扫等待状态。
将图9中的开关(53)按入，图8开关K触点1～2接～220V，电源变压器B1、B2次级通电，电源系统输出直流电源V1～V6和VⅩ，电源指示灯亮，仪器处于通电预热状态。微处理机系统在CP(16)的中央处理单元CPU控制下发出自动复位指令，经总线，显示扫描(23)使显示器(3)的个位数码管显示复位提示符“0”，同时，搅拌电机(6)、滴定电机(12)处于停止状态。
2、预置(键输入)操作者从键盘(2)将所需操作(如“写入”、“运算”等)键入，每按动一个键，键盘(2)即产生相应讯号输入CP(16)，CPU接收、识别后发出相应指令返回总线经显示扫描(23)(或控制输出(22)或接口(23))使显示器(3)显示写入的数据(或使相应的终端如滴定电机(12)或打印机(4)工作)。
在执行上述操作前，必须从键盘(2)输入必要的数据(例如执行测量操作前，必须将第×次试样称样量以M××，×××g形式键入微处理机(1))使仪器处于预置状态方能执行所需操作。
3、测量操作者从键盘(2)以M××。×××形式(例如第2次称样量为4·932g则为M24·932)键入被测炭黑或粉料称样量，微处理机(1)使显示器(3)显示出键入值后，再按“测量”键，仪器自动进行测量操作。
微处理机(1)发出启动控制信号VK、经由电阻R1、光电耦合器BK1使三极管BG1、BG2构成的电子开关导通，电源V1经继电器J1、线圈1～2、BG2使J1动作，其触点1～2、4～5接通，～220V经J1触点1～2、4～5，分相电容C1后加于电机M1即搅拌电机(6)使M1工作。电机M1带动图3中的涡杆(26)、涡轮(28)、齿轮(31)、齿轮(32)转动，使搅拌浆(33)以125/250r/min速度在混合室(9)中相向转动，将混合室(9)里的炭黑从上往下压进行翻滚搅拌。
微处理机(1)同时发出MC＝0和CP信号，分别经光电耦合器BK3、BK4加在环形分配器IC2的6、2端，IC2工作在其8、10、12端输出控制脉冲Qa、Qb、Qc，经电阻R14～R16输入三极管BG6～BG8使之按Qa、Qb、Qc程序相继导通，在三极管BG9～BG11的集电极产生控制电压Ua、Ub、Uc经电阻R21～R23、电容C4～C6加在步进电机M2的AB、C端使M2工作，步进电机M2带动滴定泵(13)向上运动将DBP滴入混合室(9)中。
随着DBP的不断滴入，混合室(9)中炭黑吸附DBP逐渐增加，使炭黑由粉末状态逐渐变为半塑性状态，炭黑粘度也逐渐增加，导致搅拌浆(33)受到径向剪切在轴上产生扭矩力。该扭矩力通过涡轮(28)作用在涡杆(26)上，当炭黑吸附DBP到达吸附终点使炭黑呈半塑团块时，产生的扭矩力最大，涡杆(26)就沿其轴向串动，使传感器(10)的大弹簧(45)推动活塞(42)产生位移，软铁(44)离开平衡位置向电感线圈(43)移动，在图7的电感线圈(43)即图8的线圈L次级产生最大交流电Umaχ，Umaχ由集成运放A半波整流，集成运放B有源滤波，集成运放C直流放大后产生吸附终点判定电压Vc送入微处理机(1)中将此电压记录下来，通过CPU识别、处理，产生控制讯号终止MC、CP、VK的输出。VK终止使J1释放，其触点1～2、4～5断开～220V、电机M1停转使搅拌停止。MC、CP终止使IC2停止输出控制脉冲Qa、Qb、Qc使步进电机M1停转，滴定泵(13)停止滴定。
4、运算当操作者在测量操作前从键盘(2)键入被测炭黑称样量M××·×××，该组数据便由CP(16)接收並送入相应数据单元存储等待执行运算操作。
在DBP滴定过程中，滴定泵(12)的光电检测装置产生DBP滴定量的电讯号同时送入CP(16)，经CPU接收、识别处理后送入显示器(3)即时显示DBP滴定体积量U(Cm3/min)，同时CP(16)将该数据送入相应数据单元存储等待执行运算操作。
微处理机(1)自动判定炭黑吸附DBP终点使搅拌与滴定停止后，CP(16)立即自动进入运算操作，对送入的M值和滴定终点的DBP体积U按运算程序自动数据处理。处理完毕，CP(16)分别发出显示与打印指令，经总线、显示扫描(23)、接口(24)等电路，首先由显示器(3)显示运算结果，然后由打印机(4)将测定结果打印出炭黑结构测定的分析报告单。
5、反转清扫混合室(9)时可使用反转操作。
按下键盘(2)的“反转”键，微处理机(1)同时产生启动控制信号VK和反转控制信号VF，VK、VF分别经电阻R1、BK1和R2、BK2使BG1～2和BC2～3构成的电子开关导通，电源V1经继电器J1、J2线圈1～2、BG2、BG4使J1、J2动作，J1触点1～2、4～5接通～220V，J2触点1～2接入限流电阻R1触点4～5使分相电容C1反接入电机M1中，从而使电机M1即搅拌电机(6)反转，通过涡轮减速器(7)带动混合室(9)的搅拌浆(33)反转2～3转，使其退出因吸附终点时炭黑粘度大产生的卡死状态。
6、快滴缩短分析时间或对滴定泵(13)排气时，可执行快滴操作。
按下键盘(2)的“快滴”键，则CP(16)发出的控制脉冲就会出现相应的频率增加，改变了环形分配器IC2控制信号Qa、Qb、Qc的周期使步进电机M2运转加快，因而使滴定泵(13)的滴定速度由2cm3/min变为20cm3/min。
7、吸液对滴定泵(13)加入滴定液时可使用吸液操作。
按下键盘(2)的“吸液”键，则CP(16)发出的Mc＝0变为Mc＝1加入环形分配器IC2中，使IC2产生的控制信号由QaQb、Qc变为Qc、Qb、Qa输出，改变了三极管BG9～BG11的导通次序，从而使步进电机M2反向运转，带动滴定泵(13)向下运转，将盛液瓶(14)中的DBP滴定液经三通旋塞(54)吸入泵中。
8、自检在操作或维修中使用此操作可判断仪器工作是否正常或故障所在。
仪器接通电源正常工作时，电源V4经继电器J3触点2～3，微动开关WK2、电阻R13加于三极管BG5使之输出高电平VO＝1送入微处理机(1)中，CP(16)的CPU接收、识别后经总线、显示扫描(23)使显示器(3)个位数码管显示仪器正常提示符“0”或仪器正常工作(例如搅拌电机(6)、滴定电机(12)、显示器(3)、打打印机(4)等各自执行工作程序)。
一旦仪器某一部分发生故障不工作或工作不正常，例如步进电机停止转动，则三极管BG5输出低电平Vo＝0，该信号送入微处理机(1)由CPU接收、识别后发出相应指令使显示器(3)显示步进电机M1故障代号。
本发明提供的炭黑结构测定仪实现了炭黑结构的微处理机自动测定，其优点是1、本仪器用微处理机控制操作，使仪器自动滴定DBP，自动判定炭黑对DBP的吸附终点，自动数据处理后显示並打印表征炭黑结构的测定分析报告单，仪器具有自检功能，实现了仪器智能化。
2、本仪器既配有对炭黑或其它粉末物质例如白炭黑、碳酸钙等进行微量分析的混合室和搅拌浆，也可配用进行全量分析的混合室和搅拌浆，使本仪器适用范围广泛。
3、本仪器的非接触式电感传感器具有无磨损，使用时间长，精度高，检出电讯号可调等特点，克服了采用接触传感器在磨损、使用时间、精度等方面存在的问题。同时也比Cabot吸油计采用的弹性位移式传感器灵敏度高且测量滞后时间大大缩短。
4、本仪器对炭黑等粉末物质吸附终点的判定采用微处理机软件程序按粉末物质吸附特性进行设定，使仪器通用性大大增强。
5、本仪器采用步进电机驱动的推进式数字计量泵具有精度高、滴定误差小和直接显示计量等特点，克服了国内外同类仪器的往复式柱塞泵计量精度差，不能直接显示滴定结果等缺点。
6、本仪器将搅拌和滴定有机地合为一体，仪器结构紧凑，操作简便。
本分析仪器的操作方法是1、按下电源开关(53)，电源指示灯亮，按下键盘(2)中的“电源”和“复位”键，微处理机(1)显示器个位置零。
2、将滴定泵(13)的三通旋塞(54)旋至吸液状态，按键盘(2)的“吸液”键，DBP试剂从盛液瓶(14)中吸入滴定泵(13)计量管内，待吸到计量管容积的1/3处，按“复位”键停止吸液。再把三通旋塞(54)旋至滴定位置后按“快滴”键，排出计量管内溶液。如此重复2次清洗计量管和排除管内气泡。再按“吸液”键将DBP吸满计量管，仪器自动停止。然后，将三通旋塞(53)旋至滴定位置，注意使三通旋塞(53)塞孔对准计量管出口。
3、将被测炭黑放入混合室(9)中並盖好上盖板，同时将滴定泵(13)上的滴定针(55)对准上盖板中心孔。
4、将测试次数和被测炭黑的称样量以M××·×××键入微处理机(1)，显示器(3)即显示键入值是第×次测试样重×·×××g。再按“写入”键，显示器(3)个位数码管显示“0”(若核对发现键入数据出错，则按“复位”键使显示器(3)自动复位，然后重新进行键入操作)。
5、按下“测量”键，仪器自动运行，待达到吸附终点(对应于炭黑饱和吸附DBP)时，仪器停机进入自动数据处理，处理完毕，显示器(3)两次循环显示试样量、DBP的消耗体积、测定结果后，打印机(4)自动打印出分析报告单。
6、移开滴定针(55)，旋下手轮(40)，拿下上盖板和前盖板(36)，取下混合池(34)，用刮刀清洗混合室(9)(若搅拌浆(33)由于炭黑粘度大在混合池中卡死时，可在取下混合池之前，按“反转”键使搅拌浆(33)反转退出卡死状态，再进行清洗)。
7、将混合室(9)复原，重复第3～6步骤可作下次测定。
权利要求
1.一种炭黑结构测定仪，包括微处理机系统、搅拌混合系统、传感器、控制系统、数字计量泵和电源系统，其特征在于A、所述微处理机系统是由微处理机(1)、键盘(2)、显示器(3)和打印机(4)构成的对炭黑等粉末材料分析过程进行自动控制和数据自动处理的装置；B、所述搅拌混合系统是将使用交流220V的搅拌电机(6)通过涡轮减速器(7)按确定的减速比经轴承座(8)同混合室(9)连接而形成的使粉末材料与液体试剂均匀混合的装置；C、所述传感器是非接触式电感传感器；D、所述控制系统是由驱动控制(5)、(11)和开关(53)、键盘(2)构成对微处理机(1)的键入操作和对整机自动控制的电路；E、所述数字计量泵是滴定电机(12)、滴定泵(13)、盛液瓶(14)和显示器(3)构成的推进式自动滴定与数字计量装置。
2.根据权利要求1所说的炭黑结构测定仪，其特征在于所述微处理机(1)包括单片计算机CP(16)、数据输入(17)、A/D转换(18)、D/A转换(19)、模拟输出(20)、接口驱动(21)控制输出(22)、显示扫描(23)、接口(24)等基本单元和总线，是在单片计算机CP(16)的中央处理单元CPU控制下通过CP(16)的内部双向总线向各终端即键盘(2)、显示器(3)、打印机(4)等发出控制、数据传递或显示、打印指令的装置，其中的单片计算机CP(16)具有双中央处理单元CPU、程序存储器ROM、带4K扩展的数据存储器RAM、I/O接口和地址、数据、控制总线等，而且它的RAM设计为可充电的高能电池供电;数据输入(17)是外设分立元件构成的，A/D转换(18)是将数据输入(17)的模拟讯号(电压、电流)转换为二进制数字信号的集成电路ADC0809，D/A转换(19)是将单片计算机CP(16)的数字信号变为模拟讯号送入模拟输出(20)作为功能扩展信号送到CP(16)外设控制单元的集成电路DAC0832和F007，模拟输出(20)是分立元件构成的，接口驱动(21)是数字电路IC8243，控制输出(22)是分立元件构成的，接口驱动(21)和控制输出(22)组成CP(16)的控制信号输出电路，显示扫描(23)为IMC7218C构成CP(16)的数据显示输出电路，接口(24)由TTL集成电路74LS245等构成CP(16)向打印机(4)传递打印数据的电路。
3.根据权利要求1所说的炭黑结构测定仪，其特征在于所述搅拌混合系统中，搅拌电机(6)、涡轮减速器(7)直接用弹性联轴节结构的联轴器(25)连接，此联轴器(25)一端与搅拌电机(6)的轴头锁紧连接，另一端与涡轮减速器的涡杆(26)工作过程中可在联轴器(25)里滑动产生0～25mm的轴向位移;涡杆(26)中段有螺纹与涡轮(28)啮合，涡杆(26)两端与滑动轴承(27、27′)配合，其配合长度适合于涡杆(26)接收混合室(9)中试样产生并经涡轮(28)传来的扭矩力后轴向位移0～25mm;涡轮减速器(7)输出轴与轴承座(8)之间也用联轴器(25′)连接，轴承座(8)中有滚动轴承支承的转动轴(29)、(30)，转动轴(29)通过联轴器(25′)与涡轮减速器(7)直接连接，转动轴(29)、(30)的一端分别安装传动比为1∶1～1∶2且互相啮合相向旋转的齿轮(31)、(32)，另一端穿过轴承座(8)伸入混合室(9)后在轴端各安装一只搅拌浆(33);涡轮减速器(7)、齿轮(31)、(32)决定的搅拌浆(33)相向转速为250/250～125/250γ/min。
4.根据权利要求1或3所说的炭黑结构测定仪，其特征在于所述混合搅拌系统中的混合室(9)是由两只搅拌浆(33)、混合池(34)、背板(35)、前盖板(36)、隔离片(37)与(38)各两片、两个定位螺栓(39)、两个手轮(40)和中心开孔的上盖板构成的搅拌混合装置;背板(35)为一块由定位螺栓(39)压靠于轴承座(8)端面上的圆形平板;两个定位螺栓(39)一端为圆柱形並压装在背板(35)上用销钉固定，另一端有供手轮(40)拧入的螺纹，混合池(34)、前盖板(36)依次套挂在螺栓(39)上，再将手轮(40)拧紧于螺栓(39)的螺纹端;搅拌浆(33)用键联结方式直接安装在转动轴(29)、(30)上后伸入混合池(34)内腔中，浆外缘与混合池(34)壁间最小间隙为0.25～1.00mm;隔离片(37)、(38)分别压装在搅拌浆(33)两端面的凹槽中且高出该端面0.05～0.15mm，隔离片(37)与(38)分别是圆柱形与圆环形，前盖板(36)是有两个供螺栓(39)穿过的圆形安装孔的平盖板。
5.根据权利要求1或3或4所说的炭黑结构测定仪，其特征在于所述搅拌浆(33)为横截面呈椭圆形的叶片，它的厚度相当于其最大外径的0.5～0.8倍，其外缘厚度S2为3～5mm，搅拌浆(33)的长度L1比混合池(34)厚度H小0.1～0.3mm;所述混合池(34)为内腔由两相交圆拱构成横截面呈ω形的部件，其两边壁中各有一个与定位螺栓(39)滑动配合的圆形安装孔，该两圆拱截面的圆心距A为35～45mm，截面圆直径D比圆心距A长1～5mm，混合池厚度H为15～30mm，池壁用金属或工程塑料制成。
6.根据权利要求1所说的炭黑结构测定仪，其特征在于所述传感器(10)是由外壳(41)、活塞(42)、电感线圈(43)、软铁(44)、大弹簧(45)、小弹簧(46)、芯轴(47)、预紧力调整环(48)、终点调节螺钉(49)、锁紧环(50)、滚动轴承(51)和滑动轴承衬套(52)等部件构成的非接触式电感传感器;外壳(41)为一端有外螺纹，另一端有内螺纹且其余内表面光滑的圆筒，外螺纹端旋入涡轮减速器(7)中，涡杆(26)由此伸入并通过滑动轴承衬套(52)后与滚动轴承(51)直接滑动配合，预紧力调整环(48)、终点调节螺钉(49)拧入外壳(41)的内螺纹端，外壳(41)内依次安放活塞(42)、大弹簧(45)和小弹簧(46);活塞(42)是轴向剖面为T形的圆柱，其大头圆柱直径比外壳(41)内径小，小头圆柱直径比电感线圈(43)内孔小，大头圆柱的一端中心安装内径与涡杆(26)伸入端的直径相同的滚动轴承(51)，另一端有供安装大弹簧(45)的定位台阶，活塞(42)用非磁性材料制作;电感线圈(43)为粘结在终点调节螺钉(49)圆孔中的无骨架线圈，其外径大于大弹簧(45)内径而它的内径大于软铁(44)外径，软铁(44)为一只高导磁材料制作的圆筒，外径略小于电感线圈(44)内径，非磁性材料制作的有外螺纹的芯轴(47)穿入软铁(44)的中空腔中，软铁(44)借助于芯轴(47)安在电感线圈(43)中心并可在小弹簧(46)推动下在其中自由移动，通过终点调节螺钉(44)可让软铁(44)处于电感线圈(43)中间位置使传感器(10)输出的初始电平为零;预紧力调整环(50)为安装在外壳(41)中的一只有外螺纹的圆环，其一端有供大弹簧(45)安装的定位台阶，另端有扳口;终点调节螺钉(49)为具有内外螺纹和调节手柄的位置调节部件，它的内螺纹与芯轴(47)的外螺纹匹配，其外螺纹拧在外壳(41)的内螺纹中，拧入位置确定后可用锁紧环(50)锁死。
7.根据权利要求1所说的炭黑结构测定仪，其特征在于，所述控制系统中的驱动控制(5)是由三极管BG1～4、光电耦合器BK1～2、继电器J1～2、电阻R1～R3、电容C1构成的控制搅拌电机(6)启动或反转的电路;驱动控制(11)是由三极管BG5～13、二极管D1～3、集成电路IC1～2，光电耦合器BK3～4、继电器J3、微动开关WK1～2、电阻R4～33、电容C2～6构成的控制滴定电机(12)运转、上下限位以及传感器(10)检出讯号的交直流变换电路。
全文摘要
一种炭黑结构测定仪，由微处理机系统、搅拌混合系统、电感传感器、控制系统、数字计量泵和电源系统组成。微处理机控制自动滴定邻苯二甲酸二丁酯，自动判定炭黑吸附终点，自动数据处理后由显示器显示、打印机打印表征炭黑结构的分析结果。本仪器可对微量试样或全量试样分析炭黑结构，亦适于其它粉末物质吸附特性的测定。具有结构紧凑、操作方便、测量精度高、直接显示打印测定结果的特点。
文档编号G01N27/00GK1052948SQ9010575
公开日1991年7月10日 申请日期1989年12月23日 优先权日1989年12月23日
发明者薛尚清, 邓文郁, 唐绍其, 陈荣林 申请人:化学工业部炭黑工业研究设计所