СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ КАБЕЛЯ С ДАТЧИКАМИ ДЛЯ ЗЕРНОХРАНИЛИЩА
METHOD (VERSIONS) AND DEVICE OF CABLE FORMATION WITH SENSOR FOR GRAIN ELEVATOR

[0001] Настоящее изобретение относится к кабелям с датчиками для зернохранилища и, более конкретно, к способам и устройствам для формирования таких кабелей.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] В данном разделе дается вводная информация по настоящему изобретению, которая не обязательно является известным уровнем техники.
[0003] Известно, что фермеры, занятые выращиванием зерновых культур, используют зернохранилища (зерновые бункеры) для хранения собранного зерна насыпью в течение долгого времени. Необходимым условием для такого хранилища является исключение порчи зерна. Различные факторы, включая повышенную влажность в зернохранилище, могут способствовать такой порче зерна. Также является необходимым контролировать различные параметры в зернохранилище, включая содержание влаги.
[0004] Известны различные способы для контроля параметров в зернохранилищах. Например, один способ включает соединение множества датчиков с множеством кабелей, подвешенных к крыше зернохранилища так, что кабели с датчиками расположены в толще зерна, запасенного внутри зернового бункера. Датчики могут контролировать параметры зернохранилища на различной высоте и по периметру всего зернохранилища. Датчики затем могут передать обнаруженные данные внешнему контроллеру или на пульт управления устройства.
[0005] При загрузке зерна в зернохранилище, хранении зерна и/или выгрузке зерна из зернохранилища зерно может оказывать реальные нисходящие силы на расположенные в нем кабели с датчиками, особенно на датчики, встроенные в кабели (сенсорные кабели). Такие нисходящие силы могут повредить, переместить и/или срезать датчики с кабелей. В этом случае может потребоваться дорогостоящий ремонт датчиков и кабелей, кроме того, от поврежденных датчиков к внешнему контроллеру могут быть переданы неверные данные.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0006] Этот раздел представляет общее описание изобретения; он не является полным описанием и не включает все признаки изобретения.
[0007] В одном варианте воплощения изобретения предлагается способ формования кабеля с датчиками для зернохранилища, который включает размещение преформированного кабеля, имеющего пару проводов, заключенных во внешнюю оболочку из пластичного материала, в полость пресс-формы, имеющей полости торцевых заглушек, нагревание внешней оболочки преформированного кабеля, сжатие полости пресс-формы вокруг нагретой внешней оболочки для вытеснения объема пластичного материала в полости торцевых заглушек, чтобы получить постформированный кабель.
[0008] В другом варианте воплощения настоящего изобретения обеспечивается способ формования кабеля с датчиками для зернохранилища. Способ включает размещение преформированного кабеля, имеющего пару проводов питания и пару сигнальных проводов, заключенных во внешнюю оболочку из пластичного материала, в полости пресс-формы, состоящей из двух полостей торцевых заглушек, нагревание внешней оболочки преформированного кабеля, сжатие полости пресс-формы вокруг нагретой внешней оболочки, вызывая вытеснение пластичного материала в две полости торцевых заглушек, чтобы получить постформированный кабель.
[0009] В еще одном варианте воплощения настоящего изобретения устройство формования кабеля с датчиками для зернохранилища включает множество элементов, определяющих полость пресс-формы. Полость пресс-формы включает удлиненную полость, предназначенную для приема отрезка преформированного кабеля, и полость торцевой заглушки. Множество элементов пресс-формы может находиться в положении нагрева и положении охлаждения относительно друг друга. С одним из элементов пресс-формы соединен нагреватель, чтобы нагреть один из элементов пресс-формы. Нагреватель имеет термостат для управления нагревом одного из элементов пресс-формы. Один из элементов пресс-формы служит для нагрева пластичного материала внешней оболочки отрезка преформированного кабеля в положении нагрева, в котором элементы пресс-формы служат для вытеснения объема пластичного материала внешней оболочки в полость торцевой заглушки, когда элементы пресс-формы переходят из положения нагрева в положение охлаждения.
[0010] Дальнейшие области применения станут очевидными из приведенного здесь описания. Описание и конкретные примеры в этом описании предназначены только для целей иллюстрации и не предназначены ограничить объем настоящего изобретения.
ЧЕРТЕЖИ
[0011] Приведенные здесь чертежи иллюстрируют выбранные воплощения изобретения и не охватывают все возможные реализации, и не предназначены ограничить объем настоящего изобретения.
[0012] Фигура 1 - перспективный вид кабеля с датчиками для зернохранилища в соответствии с настоящим изобретением;
[0013] Фигура 2 - перспективный вид преформированного кабеля;
[0014] Фигура 3 - перспективный вид постформированного кабеля;
[0015] Фигура 4 - перспективный вид постформированного кабеля с пакетом присоединенных к нему датчиков;
[0016] Фигура 5 - перспективный вид разобранного устройства для формирования кабеля с датчиками для зернохранилища, включая преформированный кабель;
[0017] Фигура 6A - перспективный вид устройства для формования кабеля с датчиками для зернохранилища с верхним и нижним пресс-формами в контакте с преформированным кабелем с формирующим устройством, не связанным с пазом;
[0018] Фигура 6B - перспективный вид устройства для формования кабеля с датчиками для зернохранилища с верхним и нижним пресс-формами в контакте с предварительно сформированным кабелем с формирующим устройством, связанным с пазом;
[0019] Фигура 7 - поперечный разрез формирующего механизма в контакте с преформированным кабелем; и
[0020] Фигура 8 - перспективный разобранный вид устройства формирования кабеля с датчиками для зернохранилища, включая постформированный кабель.
[0021] Одинаковые цифровые позиции указывают на соответствующие подобные части на нескольких представленных фигурах.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0022] Следующее описание по своей природе является просто примерным и не предназначено ограничить настоящее изобретение или область его применения. Следует понимать, что везде на фигурах соответствующие цифровые позиции указывают на соответствующие части или/и признаки.
[0023] На фигуре 1 показан примерный кабель 10 с датчиками для зернохранилища, созданный в соответствии с принципами настоящего изобретения. Представленный кабель 10 с датчиками для зернохранилища используется для обнаружения содержания влаги в зернохранилище, однако могут быть обнаружены и другие параметры, такие как температура зерна.
[0024] Кабель 10 с датчиками для зернохранилища включает сенсорную сборку 50, соединенную с постформированным кабелем 26, внешнюю оболочку 24, расположенную вокруг постформированного кабеля 26, и пару торцевых заглушек 38. Торцевые заглушки 38 являются единственной и неотъемлемой частью внешней оболочки 24 и могут быть симметричными элементами, обычно конической формы и, как правило, являются зеркальными отображениями друг друга. Каждая торцевая заглушка 38 имеет вертикальную стенку 40 (фигура 3), установленную перпендикулярно внешней оболочке 24. Каждая вертикальная стенка 40 обращена к другой стенке и захватывает сенсорную сборку 50, расположенную между ними, снижая, таким образом, возможность срезания сенсорной сборки 50 кабеля во время загрузки, хранения и/или разгрузки зерна. При переходе от каждой вертикальной стенки 40 каждая торцевая заглушка 38 имеет наклонную плоскость 42 под углом и в сторону от сенсорной сборки 50 к внешней оболочке 24 постформированного кабеля 26. Наклонные плоскости 42 могут уменьшить нисходящие силы массы зерна, действующие на торцевые заглушки 38 и/или датчики, смонтированные в кабелях.
[0025] Процесс формования кабеля с датчиками для зернохранилища 10 начинается с обеспечения преформированного кабеля 12, показанного на фигуре 2. Преформированный кабель 12 обычно имеет прямоугольную форму и включает верхнюю поверхность 14, нижнюю поверхность 16 и длину L. Общее поперечное сечение преформированного кабеля 12 обычно также является прямоугольным по всей длине L. Преформированный кабель 12 дополнительно включает пару проводов питания 20, расположенных между верхней и нижней поверхностями 14, 16. Провода питания 20 проходят по длине L преформированного кабеля 12 и могут быть отделены друг от друга. Пара сигнальных проводов 22 расположена между проводами питания 20. Внешняя оболочка 24 окружает провода питания 20 и сигнальные провода 22 и проходит по длине L преформированного кабеля 12. Внешняя оболочка 24 может состоять из термопластичного материала, такого как полиэтилен низкой плотности (ПЭНП). Могут также использоваться другие электроизоляционные материалы. Внешняя оболочка 24 изолирует провода питания 20 и сигнальные провода 22 друг от друга и от внешней среды.
[0026] На фигуре 5 преформированный кабель 12 помещен в устройство формования кабеля с датчиками 60. Устройство формования кабеля с датчиками 60 включает прямоугольную нижнюю пресс-форму 76 с верхней и нижней поверхностями 78, 80 и прямоугольную верхнюю пресс-форму 62 с верхней и нижней поверхностями 64, 66. Нижняя и верхняя пресс-формы 76, 62 могут быть изготовлены из стали, бериллиевомедного сплава, алюминия или любого другого подходящего материала.
[0027] Преформированный кабель 12 укладывается в полость канавки 84, расположенной на верхней поверхности 78 нижней пресс-формы 76. Канавка 84 может проходить по всей длине верхней поверхности 78. Канавка 84 соответствует нижней поверхности 16 преформированного кабеля 12 и/или постформированного кабеля 26. Во время работы часть длины L преформированного и/или постформированного кабеля 12, 26 может выйти за пределы устройства для формования кабеля с датчиками 60 (см. фигуры 6A, 6B и 8). Преформированный кабель 12 может или не может быть подвергнут действию первичного источника тепла до размещения в канавку 84. Верхняя поверхность 78 нижней пресс-формы 76 также включает нижние части пары полостей 86 торцевых заглушек, расположенных вдоль канавки 84. Нижние части полостей 86 торцевых заглушек соответствуют торцевым заглушкам 38 вдоль нижней поверхности 16 постформированного кабеля 26.
[0028] Как показано на фигуре 6A, как только преформированный кабель 12 помещен в канавку 84, верхняя пресс-форма 62 опускается на нижнюю пресс-форму 76 и прижимается к ней до тех пор, пока нижняя поверхности 66 верхней пресс-формы 62 не войдет в контакт с верхней поверхностью 78 нижней пресс-формы 76.
[0029] Верхняя пресс-форма 62 включает полость канавки 72 и соответствующие верхние части полостей 86 торцевых заглушек. Канавка 72 может быть аналогична канавке 84 и может быть расположена по всей длине нижней поверхности 66 верхней пресс-формы 62. Канавка 72 соответствует верхней поверхности 14 преформированного и/или постформированного кабеля 12, 26, соответственно. Верхние части полостей торцевых заглушек 86 расположены вдоль канавки 72 и соответствуют торцевым заглушкам 38 по верхней поверхности 14 постформированного кабеля 26.
[0030] Верхняя пресс-форма 62 дополнительно включает прямоугольный паз 70, расположенный перпендикулярно верхней поверхности 64. Конкретно, прямоугольный паз 70 может быть выровнен вдоль канавки 72, между полостями 86 торцевых заглушек, и может проходить по всей толщине верхней пресс-формы 62.
[0031] При контакте верхней пресс-формы 62 с нижней пресс-формой 76 канавки 72, 84 полностью закрывают и отхватывают преформированный кабель 12. Преформированный кабель 12 может быть подвергнут тепловому облучению от источника тепла, по меньшей мере, частично, что делает внешнюю оболочку 24 пластичной. Затем, прямоугольный формирующий механизм 88, установленный над верхней пресс-формой 62, может быть вставлен в прямоугольный паз 70.
[0032] Формирующий механизм 88, как правило, имеет вид прямоугольного блока и имеет верхнюю часть 90 и нижнюю часть 92. Нижняя часть 92 включает нижнюю поверхность 96. Верхняя часть 90 по размеру больше прямоугольного паза 70 и, как таковая, обеспечивает стопор 79, который определяет надлежащее положение формирующего механизма 88 относительно верхней и нижней пресс-форм 62, 76, соответственно, во время процесса прессования. Нижняя часть 92 имеет соответствующий размер, который позволяет нижней части 92 перемещаться вверх и вниз в прямоугольном пазу 70 в процессе прессования. Нижняя поверхность 96 имеет соответствующий размер для размещения между полостями 86 торцевых заглушек, чтобы сформировать углубленную часть 28 постформированного кабеля 26 во время процесса прессования.
[0033] Верхняя часть 90 формирующего механизма 88 также может включать пару каналов 94, которые проходят по всей длине формирующего механизма 88. Точно так же, нижняя пресс-форма 76 и верхняя пресс-пресс-форма 62 могут включать пару каналов 82, 68 для регулирования температуры. Нагреватель 93 установлен, по меньшей мере, в одном из каналов 94, 82, 68, а термостат 95 установлен в другом соответствующем канале 94, 82, 68. Нагреватель 93 и термостат 95 могут помочь регулировать температуру устройства для прессования кабеля с датчиками 60 во время работы. В этом случае нагреватель 93 и термостат 95 устанавливаются в каналы 94, как показано на фигуре 6A. Каналы 94, 82, 68, которые не содержат нагревателя 93 и/или термостата 95, могут использоваться для пропуска жидкости, такой как масло или вода, чтобы также управлять температурой устройства для прессования кабеля с датчиками 60 во время работы.
[0034] На фигуре 6B и фигуре 7, нижняя часть 92 формирующего механизма 88 вставлена в прямоугольный паз 70 верхней пресс-формы 62, пока нижняя поверхность 96 не вступит в контакт с внешней оболочкой 24 преформированного кабеля 12. Тепло может быть передано от формирующего механизма 88 к внешней оболочке 24, вызывая, таким образом, по меньшей мере, частичное плавление внешней оболочки 24, которая становится пластичной и сгибаемой. Формирующий механизм 88 продолжает давить на преформированный кабель 12, вытесняя материал внешней оболочки 24 и, таким образом, формируя углубленную часть 28 постформированного кабеля 26. Вытесненный материал внешней оболочки 24 стекает в полости 86 торцевых заглушек. Объем вытесненного материала может быть равен объему, требуемому для заполнения обеих полостей 86 торцевых заглушек.
[0035] Как показано на фигуре 6B и фигуре 7, множество штырьков 98 проводов питания и штырьков 100 сигнального провода проходят вниз от формирующего механизма 88, чтобы сформировать множество отверстий или углублений 34 во внешней оболочке 24. Отверстия 34 обеспечивают доступ к проводам питания и сигнальным проводам 20, 22, соответственно, через внешнюю оболочку 24 для сборки сигнального пакета 44 постформированного кабеля 26, как описано ниже. Проксимальный конец каждого штырька 98, 100 смещается пружиной 104 к местоположению ниже нижней поверхности 96 формирующего механизма 88. Каждый штырек 98, 100 может иметь вогнутую форму на дистальном конце, соответствуя дугообразной форме проводов питания и сигнализации 98, 100.
[0036] Когда формирующий механизм 88 вдавлен во внешнюю оболочку 24, образуя углубленную часть 28, формирующий механизм 88 может передавать тепло внешней оболочке 24. Пружины 104 смещают штырьки 98, 100 во внешнюю оболочку 24 до тех пор, пока штырьки 98, 100, в конечном счете, не вытесняют материал внешней оболочки 24 и не войдут в контакт с проводами питания и сигнализации 20, 22. Как только контакт установлен, провода питания и сигнализации 20, 22 сопротивляются силе смещения пружин 104 и прекращают сжатие штырька 98, 100 к проводам 20, 22.
[0037] Материал внешней оболочки 24, вытесненный штырьками 98, 100, также течет в полости 86 торцевых заглушек и вместе с вытесненным материалом внешней оболочкой 24 от углубленной части 28 формирует торцевые заглушки 38 постформированного кабеля 26. Таким образом, торцевые заглушки 38 могут стать одной неотъемлемой частью внешней оболочки 24.
[0038] Вспомогательный канал 58 может проходить через верхнюю пресс-форму 62 в полости 86 торцевых заглушек. Вспомогательный канал 58 показан только на фигуре 8, чтобы обеспечить четкий вид его расположения на верхней пресс-форме 62. Чтобы дополнительно пояснить расположение вспомогательного прохода 58, жидкие каналы 68 были удалены только на фигуре 8. Вспомогательный канал 58 может помочь заполнить полости 86 торцевых заглушек дополнительным материалом, если из преформированной кабельной оболочки 24 не вытеснено достаточного объема материала, чтобы заполнить полости 86 торцевых заглушек. Вспомогательный канал 58 может также использоваться для удаления избыточного материала, если в полости 86 торцевых заглушек вытеснено избыточное количество материала внешней оболочки 24.
[0039] Как показано на фигуре 4, пакет датчиков 44 установлен между вертикальными стенками 40 торцевых заглушек 38, захватывая, таким образом, пакет датчиков 44 между ними. Пакет датчиков 44 включает подпружиненные штырьки типа «поуго», соединенные с проводами питания и сигнальными проводами 20, 22, соответственно, через отверстия 34 в углубленной части 28. Состоящий из двух частей внешний корпус 46 (фигура 1) расположен вокруг пакета датчиков 44, создавая, таким образом, сенсорную сборку 50. Две части внешнего корпуса 46, охватывающие пакет датчиков 44, соединены вместе крепежными элементами 48, например, винтами с резьбой. Корпус 46 соединен с торцевыми заглушками 38, обеспечивающими надежное соединение пакета датчиков 44 с кабелем 26. Внутреннее пространство между пакетом датчиков 44 и внешним корпусом 46 может быть заполнено пеной или гелем (не показано), чтобы защитить пакет датчиков 44 от вибрации, удара и окружающей среды, например влаги. Подробности упаковки примерного датчика влажности приведены в патентной заявке США номер 13/569,814 "Система емкостных датчиков влажности для зернохранилища", поданная Блоемендаалом (Bloemendaal) от компании СТВ, Inc., которая включена здесь в качестве ссылки.
[0040] Вышеприведенное описание вариантов воплощения было выполнено в целях иллюстрации изобретения. Оно не является исчерпывающим или ограничивающим изобретение. Отдельные элементы или признаки конкретного воплощения, в основном, не ограничены этим конкретным воплощением изобретения. Любой элемент (элементы) или признаки одного воплощения могут быть объединены или заменены элементами или признаками любого другого воплощения, и даже если такая комбинация или взаимосвязь конкретно не показаны на чертежах или не описаны в описании, все такие возможные комбинации входят в объем настоящего изобретения. То же самое также может быть осуществлено различными способами. Такие изменения не должны расцениваться как отклонение от изобретения, и все такие модификации и изменения предназначены для включения в объем изобретения.
[0041] Используемая здесь терминология с целью описания конкретных вариантов воплощения используется только в качестве примера и не предназначена для ограничения изобретения. Как они используются здесь (включая формулу изобретения), формы единственного числа в английском тексте ("a", "an" и "the") также могут включать формы множественного числа, если в контексте ясно не указано иначе. Термины "содержит", "содержащий", "включающий" и "имеющий", являются охватывающими и, следовательно, определяют присутствие установленных признаков, целых чисел, стадий, операций, элементов и/или компонентов, но не препятствуют наличию или добавлению одного или нескольких других признаков, целых чисел, стадий, операций, элементов, компонентов и/или их групп. Описанные здесь стадии способа, процессы и операции не должны рассматриваться как необходимое требование их выполнения в определенном порядке, обсужденном или иллюстрированном на чертежах, если такой порядок конкретно не указан как порядок выполнения. Следует также понимать, что могут использоваться дополнительные или альтернативные стадии.
[0042] Когда элемент или уровень упоминаются как установленный "на", "соединенный с" или "присоединенный к" другому элементу или уровню, он может быть непосредственно подключен, соединен или объединен с другим элементом или уровнем, или могут присутствовать промежуточные элементы или уровни. Другие слова, используемые для описания зависимости между элементами, должны быть интерпретированы аналогичным образом (например, "между" вместо "непосредственно между", "смежный" вместо "примыкающий к" и т.д.). Как он использующийся здесь, термин "и/или" включает любой и все комбинации одного или нескольких связанных перечисленных элементов.
[0043] Пространственно относительные термины, такие как "внутренний", "внешний", "ниже", "выше", "под", "над", "верхний" и т.д. могут быть использованы здесь для простоты описания, чтобы описать один элемент или зависимость признака или элемента от другого признака или элемента, как показано на фигурах. Пространственно относительные термины могут быть использованы, чтобы определить различные ориентации устройства при использовании в дополнение к ориентации, изображенной на фигурах. Например, если устройство на фигуре перевернуто, элементы, описанные как "ниже" или "под" другими элементами, были бы тогда ориентированы "над" другими элементами. Таким образом, примерный термин "ниже" может означать «ниже» и «выше». Устройство может быть ориентировано иным образом (повернуто на 90 градусов или быть в другой ориентации), и используемые здесь пространственно относительные идентификаторы должны быть соответственно интерпретируемы.