ДАТЧИК РАСХОДА СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА

Полезная модель предназначена для измерения расхода сыпучих материалов и может быть использована в химической, микробиологической, фармацевтической промышленности, а также при производстве и использовании наноматериалов.
Аналогом данной модели является лотковый универсальный расходомер (патент РФ на изобретение №2029914 от 27.02.1995 г.), заключающийся в том, что расходомер содержит лоток, два упругих элемента, силоизмерительный датчик, консольный элемент, датчики изгибающих моментов, устройство для вычисления скорости, устройство для вычисления расхода, устройство для вычисления массы, вторичный прибор и счетчик. Недостатком данного расходомера является то, что в нем используются несколько преобразователей, датчиков и вычислительных устройств, что ведет к существенной погрешности измерения, особенно при пульсирующем характере потока измеряемого материала
Прототипом данной модели является датчик расхода (патент РФ на изобретение №2262080 от 10.10.2005 г.), содержащий элемент в форме закрепленной одним краем пластины, расположенной под углом α к вертикали, и первичный измерительный преобразователь (ПИП) в виде оптрона с открытым каналом связи, в котором находится шторка, соединенная с пластиной. В конструкцию оптрона интегрирован температурный сенсор. ПИП через устройство сопряжения подключен к вычислительному модулю (ПЭВМ).
Недостатком данного способа является то, что при измерении малого расхода сыпучего вещества может возрасти погрешность измерения в связи с тем, что для увеличения чувствительности датчика придется либо уменьшать сечение пластины, либо увеличивать ее длину, что не всегда возможно конструктивно, а в последнем случае приведет, кроме того, к увеличению периода собственных колебаний пластины.
Целью создания полезной модели является увеличение чувствительности датчика и повышение точности измерения.
В прототипе датчика Фиг.1 поток сыпучего материала весом Р падает на пластину 1, расположенную под углом α (20°-60°) к вертикали создавая таким образом упругую силу N равную
N=-P·Sinα
из
и изгибающий момент М равный
из
M=-N·L=P·L·Sinα
из
где L - длина пластины от закрепленного края до точки падения материала. Под действием изгибающего момента М, шторка оптрона перемещается, что приводит к изменению напряжения на выходе оптрона. Изменение этого напряжения является мерой расхода сыпучего материала.
На Фиг.2 показана схема датчика расхода, у которого один край пластины 1 жестко закреплен под прямым углом к вертикали, а на противоположном ему краю жестко закреплен плоский отражатель 8, расположенный под углом α к вертикали, который равен углу естественного откоса сыпучего материала. В месте соединения пластины и отражателя (под рабочей поверхностью) располагается шторка 2, свободный край которой находится в щели оптрона с открытым каналом связи, состоящего из излучателя 3, фотоприемника 4, температурного сенсора 5 и защитного корпуса 6. В этом случае поток сыпучего материала весом Р падает из бункера 7 на рабочую поверхность отражателя в месте его соединения с пластиной, создавая таким образом упругую силу N равную
N=-Р·Sin90°=-Р
из
и изгибающий момент М равный
из
M=-N·L=P·L
из
где L - длина пластины от закрепленного края до точки падения материала. Под действием изгибающего момента М, шторка оптрона перемещается, что приводит к изменению напряжения на выходе оптрона. Изменение этого напряжения является мерой расхода сыпучего материала.
Таким образом, при прочих одинаковых условиях, изгибающий момент увеличивается на величину равную 1/Sinα, а это, при α=20°÷60°, приводит к увеличению чувствительности датчика на 14÷66%.