УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОГО МАССОВОГО РАСХОДА СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА
DEVICE FOR MEASUREMENT OF SPECIFIC MASS FLOW OF LOOSE MATERIAL

Изобретение относится к устройству для измерения удельного массового расхода потока сыпучего материала, который движется в предварительно определенном направлении, в предварительно определенном направлении потока.
Изобретение более подробно относится к устройству для измерения удельного массового расхода компонента, введенного в экструдер, например, главного компонента, а также для измерения удельного массового расхода дополнительных компонентов, таких как цветной концентрированный краситель при использовании в комбинации с дозирующей системой.
Под сыпучим материалом подразумеваются, в частности, но не исключительно, гранулы, перешлифованный материал, крупный порошок, пластиковый каучук.
Изобретение подходит для измерения степени потребления сыпучего материала машины, такой как экструдер.
Измерение удельного массового расхода каждого компонента, введенного в экструдер, особенно важно, когда эти компоненты используются для выдавливания множества наложенных слоев и когда толщину каждого слоя сложно или невозможно измерить на линии экструзии.
Известны различные устройства для измерения удельного массового расхода сыпучего материала, например такие, как описаны в US-A-6732597 и EP-A-0213524. Эти устройства обычно основываются на измерениях «потерь в весе» бункера, и удовлетворительная точность возможна лишь тогда, когда разница в весе в бункере-дозаторе достаточно большая по сравнению с общим весом бункера.
Целью изобретения является получение устройства, которое предоставляет возможность измерить удельный массовый расход за короткий период времени с повышенной точностью.
Использование такого устройства для измерения удельного массового расхода с повышенной точностью в частности важно при низком расходе или в течение изменений расхода.
Другой целью изобретения является устройство для измерения удельного массового расхода, которое является компактным, имеет простую механическую конструкцию, прочную и простую при очистке.
Объектом настоящего изобретения является устройство по п.1 формулы изобретения для достижения вышеуказанных целей изобретения.
Изобретение будет более простым для понимания после изучения следующего описания, приведенного в виде неограничивающего примера, со ссылкой на сопровождающий чертеж, который иллюстрирует устройство в соответствии с изобретением в поперечном сечении в соответствии с по существу вертикальной плоскостью.
Ссылаясь на чертеж, можно увидеть первое устройство, указанное устройство 1 для измерения удельного массового расхода DM потока 40 сыпучего материала 3, который движется в предварительно определенном направлении 63, вышеуказанном предварительно определенном направлении потока 63.
Значительным, но не ограничивающим, образом сыпучий материал 3 предназначен для попадания во второе устройство 5, такое как экструдер.
В соответствии с изобретением устройство 1 для измерения удельного массового расхода 1 располагается в потоке 40 сыпучего материала 3 и имеет:
- датчик 6 массы, который состоит из трубчатой стенки 60, образованной между внутренней поверхностью 61 и внешней поверхностью 62, этот датчик 6 массы имеет объем предварительно определенного значения V, поперечное сечение предварительно определенного значения С и вес предварительно определенного значения W и расположен так, чтобы через него проходил поток 40 сыпучего материала 3,
- первое средство 7, которое, по меньшей мере, в течение предварительно определенного интервала времени Z
- взвешивает всю сборку датчика 6 массы и количества сыпучего материала 3, содержащегося в датчике 6 массы, и
- формирует первый сигнал S1, представляющий, по меньшей мере, значение Р веса всей сборки датчика 6 массы и количества сыпучего материала 3, содержащегося в датчике 6 массы,
- второе средство 8, которое, по меньшей мере, в течение предварительно определенного периода времени Z измеряет скорость потока Е сыпучего материала 3, который проходит через датчик 6 массы и формирует второй сигнал S2, представляющий скорость потока Е сыпучего материала, содержащегося в датчике 6 массы,
- третье средство 9, которое использует первый сигнал S1, второй сигнал S2, предварительно определенное значение V объема датчика 6 массы, предварительно определенное значение С поперечного сечения вышеуказанного датчика 6 массы и вес предварительно определенного объема W датчика 6 массы для
- подсчета объемной плотности Q сыпучего материала 3,
- подсчета удельного массового расхода DM сыпучего материала 3, который проходит через датчик 6 массы в течение первого предварительно определенного интервала Z времени и
- формирует третий сигнал S3, представляющий удельный массовый расход DM сыпучего материала 3, который проходит через датчик 6 массы в течение первого предварительно определенного интервала времени Z.
Предпочтительным, но не ограничивающим образом поток 40 сыпучего материала 3, который движется в предварительно определенном направлении потока 63, проходит через трубу 4 и выходит из вышеуказанной трубы 4 через отверстие, вышеуказанное первое отверстие 41 располагается на конце 42 трубы 4.
Устройство 1 для измерения удельного массового расхода расположено внизу по потоку от первого отверстия 41 вышеуказанной трубы 4.
Слово «труба» означает любое устройство, предназначенное для транспортировки сыпучего материала вверх по потоку к устройству 1 для измерения массового расхода.
В особенности датчик массы 6 имеет трубчатую стенку 60, по меньшей мере, местами прозрачную для возможности наблюдения снаружи датчика 6 массы, сыпучего материала 3, который проходит по его внутренней поверхности 61, и второе средство 8 имеет:
- четвертое средство 10 для фиксирования и регистрации через трубчатую стенку 60 в течение, по меньшей мере, первого предварительно определенного интервала времени Z двух последовательных изображений сыпучего материала 3 в контакте с внутренней поверхностью 61 стенки 60 датчика 6 массы, эти два последовательных изображения составляют группу 2 из первого изображения 201 и второго изображения 202,
- пятое средство 11 для
- сравнения первого изображения 201 и второго изображения 202 группы 2 из двух последовательных изображений и
- определения значения перемещения L сыпучего материала 3 в течение первого предварительно определенного интервала времени Z и
- формирования четвертого сигнала S4, представляющего значение L перемещения сыпучего материала 3, который проходит через датчик 6 массы в течение первого предварительно определенного интервала времени Z,
- шестое средство 12 для использования четвертого сигнала S4 и в качестве функции от значения первого предварительно определенного интервала времени Z,
- вычисления скорости потока Е сыпучего материала 3, который проходит через датчик 6 массы, и
- формирования второго сигнала S2, представляющего скорость потока Е сыпучего материала 3, содержащегося в вышеуказанном датчике 6 массы.
На чертеже:
символ «Р», обозначающий значение Р веса всей сборки датчика 6 массы и сыпучего материала 3, содержащегося в вышеуказанном датчике 6 массы, связан с символом «S1» для первого сигнала S1,
символ «Е» для скорости потока Е связан с символом «S2» для второго сигнала S2,
символ «DM» для удельного массового расхода связан с символом «S3» для третьего сигнала S3,
символ «L» для перемещения L связан с символом «S4» для четвертого сигнала S4.
Второй сигнал S2 может, например, направляться в седьмое средство 13 для регистрации значений второго сигнала в течение предварительно определенного периода.
Специалист в данной области техники может снять эти измерения для исполнения этой функции.
Так как сыпучий материал имеет определенную объемную плотность Q, вычисленную средством 9, и датчик 6 массы также имеет поперечное сечение известной величины С, значение удельного массового расхода DM в течение первого предварительно определенного интервала времени Z является функцией от значения скорости потока Е и значения объемной плотности Q.
В особенности первое средство 7, которое взвешивает всю сборку датчика 6 массы и количество сыпучего материала 3, содержащегося в этом датчике массы 6:
получает множество взвешиваний в течение первого предварительно определенного интервала времени Z и
формирует первый сигнал S1, представляющий средний вес всей сборки датчика 6 массы и количества сыпучего материала 3, содержащегося в вышеуказанном датчике 6 массы в течение вышеуказанного первого предварительно определенного интервала времени Z.
Подобно особенным способом:
- четвертое средство 10 фиксирует и регистрирует регулярно в течение предварительно определенного интервала времени Z последовательные изображения сыпучего материала 3, который проходит через датчик 6 массы, и
- пятое средство 11 регулярно сравнивает первое изображение 201 и второе изображение 202 каждой группы 2 из двух последовательных изображений для формирования четвертого сигнала S4, представляющего значение L перемещения сыпучего материала 3, который проходит через датчик 6 массы в течение первого предварительно определенного интервала времени Z.
Четвертое средство 10 имеет видео камеру 100 и средство 101 захвата изображения.
Пятое средство 11 имеет систему 110 обработки изображений, которая анализирует первое изображение 201 и второе изображение 202 для определения перемещения частиц 30 в течение первого предварительно определенного интервала времени Z.
Специалист в данной области техники также может снимать эти вышеуказанные измерения для осуществления этих функций.
Очевидно, что предложенное устройство для измерения удельного массового расхода совмещает весовые измерения с оптическими измерениями степени перемещения сыпучего материала 3, который проходит через датчик 6 массы.
Предпочтительным, но не ограничительным образом датчик 6 массы ориентирован так, чтобы сыпучий материал 3 проходил вертикально в этом датчике 6 массы, но такое вертикальное прохождение является необязательным.
Известно, что в случае, если трубчатая стенка 60 заполнена сыпучим материалом 3, перемещение вышеуказанного сыпучего материала 3 когерентно через приемлемые расстояния от обоих концов трубчатой стенки 60, т.е. все частицы 30, составляющие вышеуказанный сыпучий материал 3, перемещаются сами с одинаковыми скоростями, как если бы эти частицы 30 составляли блок.
В особенности датчик 6 массы имеет:
- второе отверстие 64 для впуска сыпучего материала 3 в датчик 6 массы и третье отверстие 65 для выхода сыпучего материала 3 из датчика 6 массы и
- первый элемент 66, который, будучи расположенным на уровне второго отверстия 64, позволяет проход потока сыпучего материала в датчик 6 массы путем ограничения до минимального значения действия, оказываемого на датчик 6 массы сыпучим материалом 3, расположенным вверху по потоку от вышеуказанного датчика 6 массы,
- второй элемент 67, который, будучи расположенным на уровне третьего отверстия, ограничивает до минимального значения взаимодействие между датчиком массы 6 и сыпучим материалом 3, который расположен внизу по потоку от вышеуказанного датчика массы 6.
Также особенным способом стенка 60 датчика 6 массы, по меньшей мере, частично состоит из материала 68, который выбирается таким образом, чтобы коэффициент трения между внутренней поверхностью 61 датчика 6 массы и сыпучим материалом 3 имел как можно меньшее значение, так чтобы частицы 30 в контакте с вышеуказанной внутренней поверхностью 61 не подвергались относительному перемещению по отношению друг к другу.
На чертеже в виде примера первое, второе, третье, четвертое, пятое, шестое и седьмое средства представлены как функциональные блоки, которые принимают сигналы и входные данные и/или формируют сигналы.
На чертеже известное значение первого предварительно определенного интервала времени Z, значение объемной плотности Q, предварительно определенное значение V объема датчика 6 массы, предварительно определенное значение С поперечного сечения вышеуказанного датчика 6 массы и вес заданного значения W датчика 6 массы соответственно представлены буквами Z, Q, V, C, W.
Эти значения рассматриваются как входные данные и представлены в виде стрелок, которые присоединены к соответствующим номерам ссылок или символам.
Следует отметить, что
- первый элемент 66 имеет
- первую часть 660, которая, будучи расположенной по оси относительно второго отверстия 64 и вверху по потоку от этого второго отверстия 64 по отношению к предварительно определенному направлению потока 63 сыпучего материала 3, имеет предварительно определенную форму и предварительно определенное первое поперечное сечение для обеспечения первого потока сыпучего материала 3, имеющего второе поперечное сечение с первым осевым полым пространством,
- вторую часть 661 которая, будучи расположенной по периферии относительно второго отверстия 64 и на уровне указанного отверстия, имеет предварительно определенную форму и предварительно определенное третье поперечное сечение для преобразования первого потока второго поперечного сечения во второй поток, который имеет четвертое поперечное сечение, по существу равное вышеуказанному первому поперечному сечению,
- второй элемент имеет
- третью часть 670, которая, будучи расположенной по оси относительно третьего отверстия 65 и вверху по потоку от этого третьего отверстии 65, по отношению к предварительно определенному направлению потока 63 сыпучего материала 3, имеет предварительно определенную форму и предварительно определенное пятое поперечное сечение для того, чтобы обеспечить третий поток сыпучего материала 3, имеющего шестое поперечное сечение со вторым осевым полым пространством,
- четвертую часть 671, которая, будучи расположенной по периферии относительно третьего отверстия 65 и на уровне указанного отверстия, имеет предварительно определенную форму и предварительно определенное седьмое поперечное сечение для преобразования третьего потока шестого поперечного сечения в четвертый поток восьмого поперечного сечения, которое по существу равно вышеуказанному пятому поперечному сечению.
В соответствии с изобретением устройство 1 для измерения удельного массового расхода располагается между открытым концом 41 вышеуказанной трубы 4 и отверстием 51, вышеуказанным четвертым отверстием 51 второго устройства 5.
Предпочтительным, но не ограничивающим образом:
- первое поперечное сечение, четвертое поперечное сечение и восьмое поперечное сечения являются круговыми, и
- второе поперечное сечение и шестое поперечное сечение являются кольцевыми.