ВЛАГОМЕР-РАСХОДОМЕР ЗЕРНОПОТОКА
MOISTURE METRE-FLOWMETRE FOR GRAIN STREAM

Предлагаемое изобретение относится к области электрических измерений неэлектрических величин и может быть использовано для измерения состава и свойств материалов по их диэлектрической проницаемости непосредственно в технологическом процессе, а именно для измерения влажности и массового расхода зерна в процессе увлажнения зерна перед его размолом.
На зерноперерабатывающих предприятиях определение влажности и расхода зернопотоков достигается использованием отдельно влагомера и устройства измерения расхода зерна, например весовых датчиков массового расхода, имеющих большие массогабаритные размеры, которые существенно усложняют конструкцию.
Известны устройства для измерения массового расхода зерна, содержащие один или три весоизмерительных тензорезисторных датчика, соединенные с весовым терминалом, являющимся вторичным преобразователем. Сила тяжести (вес) взвешиваемого продукта преобразуется в аналоговый сигнал весоизмерительного тензорезисторного датчика и после аналого-цифрового преобразования и обработки сигнала вторичным преобразователем результаты взвешивания выдаются на табло индикации (Глебов Л.А. Технологическое оборудование предприятий отрасли (зерноперерабатывающие предприятия): учебник / Л.А.Глебов, А.Б.Демский, В.Ф.Веденьев, М.М.Темиров, Ю.М.Огурцов; I и III части под ред. Л.А.Глебова, II часть под ред. А.Б.Демского. - М.: Де Ли принт, 20006. - Глава 21, с.691-693).
Основным недостатком описанных устройств являются большие массогабаритные размеры, существенно усложняющие конструкцию.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является диэлькометрический влагомер, предназначенный для измерения влажности сыпучих материалов, в частности для измерения влажности зерна, содержащий емкостный первичный преобразователь с расположенными по ходу движения зернопотока потенциальными и измерительным электродами, высокочастотный генератор с основным и инверсным выходами, подключенными к потенциальным электродам, и измеритель тока, подключенный к измерительному электроду (см. патент RU 2314520 С2, МПК G1N 27/22 (2006.01)).
Однако известный диэлькометрический влагомер не обладает широкими функциональными возможностями, так как его можно использовать только для измерения влажности зерна.
Поэтому задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.
Эта задача решается тем, что влагомер-расходомер зернопотока, содержащий емкостный первичный преобразователь с расположенными по ходу движения зернопотока потенциальными и основным измерительным электродами, высокочастотный генератор с основным и инверсным выходами, подключенными к потенциальным электродам, и измеритель тока, подключенный к измерительному электроду, согласно изобретению снабжен дополнительным измерительным электродом, установленным последним по ходу движения зернопотока, источником импульсов воды, связанным с емкостным первичным преобразователем и установленным перед дополнительным измерительным электродом, дополнительным измерителем тока, который подключен к дополнительному измерительному электроду, компаратором тока, вход которого подключен к выходу дополнительного измерителя тока, ждущим одновибратором, выход которого подключен к источнику импульсов воды, а вход запуска подключен к выходу компаратора тока, и электронным частотомером, вход которого подключен к выходу ждущего одновибратора.
Кроме того, источник импульсов воды выполнен в виде плоского сопла, установленного перпендикулярно движению зернопотока.
Расширение функциональных возможностей устройства объясняется введением источника импульсов воды, связанным с емкостным первичным преобразователем и расположенным дополнительным измерительным электродом для нанесения на зернопоток водной метки, которая регистрируется названным электродом и фиксируется компаратором, что позволяет определять число срабатываний ждущего одновибратора в единицу времени и объем зернового потока по формулам (1) и (2) и, следовательно, позволяет использовать предложенное устройство не только для измерения влажности, но и расхода зерна.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен влагомер-расходомер зернопотока, на фиг.2 - общий вид плоского сопла, на фиг.3 показаны сформированные влагомером-расходомером импульсы при пониженной скорости движения зернопотока, на фиг.4 показаны сформированные влагомером-расходомером импульсы при повышенной скорости движения зернопотока. Влагомер-расходомер зернопотока конструктивно представляет собой участок зернопровода.
Кроме того, на чертеже дополнительно обозначено следующее:
- вертикальными линиями со стрелками показано направление дижения зернопотока;
- горизонтальными линиями со стрелками показано направление подачи воды.
Влагомер-расходомер зернопотока (фиг.1) содержит емкостный первичный преобразователь 1 с двумя парами потенциальных 2, 3 и основным измерительным 4 электродами, расположенными по ходу движения контролируемого зернопотока 5, блок управления 6 с высокочастотным генератором 7 с основным 8 и инверсным 9 выходами, подключенными к соответствующим потенциальным электродам 2 и 3, измеритель тока 10, подключенный к основному измерительному электроду 4. С емкостным первичным преобразователем 1 связан источник 11 импульсов воды, после которого в емкостном первичном преобразователе 1 установлен дополнительный измерительный электрод 12, являющийся последним по ходу движения зернопотока 5.
Блок управления 6 также содержит дополнительный измеритель тока 13, вход которого подключен к дополнительному измерительному электроду 12, компаратор тока 14, вход которого подключен к выходу дополнительного измерителя тока 13, ждущий одновибратор 15, выход которого подключен к источнику 11 импульсов воды, а вход запуска подключен к выходу компаратора тока 14, и электронный частотомер 16, вход которого подключен также к выходу ждущего одновибратора 15.
Источник 11 импульсов воды выполнен в виде плоского сопла 17, установленного перпендикулярно движению зернопотока 5 (фиг.2). Последнее необходимо для того, чтобы водные метки источником 11 импульсов воды наносились на зернопоток 5 плоской струей; это дает выровненную по границе водную метку для дальнейшей регистрации ее дополнительным измерительным электродом 12.
Влагомер-расходомер зернопотока работает следующим образом. С помощью емкостного первичного преобразователя 1, высокочастотного генератора 7 и измерителя тока 10 измеряется емкостной ток между потенциальными электродами 2, 3 и основным измерительным электродом 4. Этот ток является функцией диэлектрической проницаемости контролируемого вещества - зернопотока 5, а следовательно и его влажности. Затем на этот зернопоток 5 наносится водная метка с помощью источника 11 импульсов воды, установленного перпендикулярно движению зернопотока 5. Поскольку источник 11 импульсов воды расположен после основного измерительного электрода 4, то наличие нанесенной влаги на зернопоток 5 не влияет на результат измерения влажности зернопотока 5. Однако нанесенная водная метка, перемещаясь с зернопотоком 5 к дополнительному измерительному электроду 12, приводит к увеличению тока дополнительного измерителя тока 13. Увеличение этого тока приводит к срабатыванию компаратора тока 14. Сигнал с компаратора тока 14 поступает на запускающий вход ждущего одновибратора 15, которым включается источник 11 импульсов воды. Этот же импульс поступает и на вход электронного частотомера 16. При этом частота подачи импульсов воды определяется скоростью перемещения зернопотока 5 в емкостном первичном преобразователе 1. Так, участок сформированных устройством импульсов, изображенный на фиг.3, соответствует пониженной скорости движения зернопотока 5, а участок сформированных устройством импульсов, изображенный на фиг.4, соответствует повышенной скорости движения зернопотока 5. При этом объем зернопотока 5, проходящего от момента нанесения водной метки до ее фиксации компаратором тока 14, определяется числом срабатываний ждущим одновибратором 15 в единицу времени и определяется следующим выражением:
где n - число срабатываний ждущего одновибратора 15 в единицу времени;
V - объем зернового потока 5, находящегося между соплом и дополнительным измерительным электродом 12, являющийся постоянной величиной, определяемой следующим выражением:
где D - диаметр зернопровода, в котором установлен дополнительный измерительный электрод 12 и плоское сопло 17;
L - расстояние между соплом и дополнительным измерительным электродом 12.
Массовый расход зернопотока формируется в результате полученного объемного расхода с поправкой на влажность зернового потока.
Таким образом, предложенный влагомер-расходомер зернопотока, являясь частью зернопровода, позволяет контролировать не только влажность зернопотока, но и расход контролируемого вещества, с минимальным конструктивным оформлением.