ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ СТЕБЛЕЙ ЛЬНА-ДОЛГУНЦА В ПОТОКЕ

Полезная модель относится к измерительной технике и предназначена для измерения влажности электрическими способами, основанными на изменении диэлектрической проницаемости материала от влажности, и может быть использована для измерения влажности стеблей льна-долгунца в слое, например, при их первичной переработке в поточных технологических линиях.
Известен емкостный датчик для измерения влажности сыпучих материалов в потоке (А.с. СССР №1002933, Кл. G01N 27/22, 1981), содержащий ленточные электроды, подключенные к измерительной схеме переключателем и размещенные на изолирующей подложке, один конец которой закреплен шарнирно.
Существенным недостатком указанного датчика является низкая точность измерения, которая объясняется невозможностью обеспечения при проведении измерений постоянных параметров анализируемого материала: объемной плотности, толщины и т.п.
Известен емкостный датчик для измерения влажности, например, стеблей льна в потоке (Пат. РФ №2373528, Кл. G01N27/22, 2008, прототип), содержащий зубчатые диски и расположенные между ними ленточные электроды, размещенные ниже впадин зубьев зубчатых дисков на изолирующей подложке дугообразной формы, которая со стороны подачи материала подпружинена, а с другой стороны закреплена на шарнире, и переключатель, в виде электродов, замыкающий цепь подключения к измерительной схеме в момент расположения анализируемой порции материала над электродами.
Основным недостатком известного датчика является низкая точность измерения, которая объясняется также невозможностью обеспечения стабильных условий проведения измерений: объемной плотности материала, прижатия материала к поверхности электродов, распределения материала в зоне измерения.
Это связано со структурной неоднородностью подаваемого слоя, которая формируется за счет искривленности стеблей, их взаимной дезориентации, поэтому толщина слоя, а соответственно и объемная плотность материала в зоне измерения может варьировать. Кроме того, силы трения материала о поверхность датчика приводят к варьированию распределения материала в зоне измерения. Что связано с перемещением материала исключительно за счет воздействия на стебли боковой поверхности зубьев зубчатых дисков и отсутствием перемещающих воздействий на материал непосредственно в рабочей зоне датчика. Нестабильность прижатия материала к поверхности электродов связана с нестабильностью усилий воздействия материала на пружину в зоне зубчатых дисков. Это происходит из-за того, что в зависимости от особенностей структуры слоя, зубья создают различную величину сжатия стеблей при проколе материала, вызывая различную величину локальных уплотнений стеблей, а соответственно различное воздействие на пружину, изменяя величину прижатия материала к поверхности электродов.
Задача, решаемая данной полезной моделью, заключается в разработке датчика для измерения влажности стеблей льна-долгунца в потоке, позволяющего повысить точность измерения.
Технический результат заключается в повышении точности измерения влажности стеблей льна-долгунца в потоке при повышенной адаптивности к диапазону изменения параметров слоя: толщины и скорости его движения.
Поставленная задача достигается тем, что в датчике для измерения влажности стеблей льна-долгунца в потоке, содержащем зубчатые диски и расположенные между ними ленточные электроды, размещенные ниже впадин зубьев зубчатых дисков на изолирующей подложке дугообразной формы, которая с одной стороны подпружинена, а с другой стороны закреплена на шарнире, переключатель, замыкающий цепь подключения к измерительной схеме в момент расположения анализируемой порции материала над электродами подложки, зубчатые диски установлены на торцах барабана, выполненного с возможностью перемещения в вертикальной плоскости и с диаметром, равным диаметру впадин зубьев зубчатых дисков, а подпружиненная сторона изолирующей подложки расположена со стороны противоположной подачи материала в зону измерения. Барабан гуммирован полимерным материалом с повышенным коэффициентом трения, наружная поверхность гуммированного слоя снабжена продольными канавками.
За счет одновременного воздействия на перемещаемый слой стеблей зубьев зубчатых дисков и барабана с диаметром, равным диаметру впадин зубчатых дисков, повышается равномерность структуры слоя подаваемого в рабочую зону датчика, обеспечивается возможность минимизации размеров сечения зубьев, что снижет уровень и вариабельность локальных уплотнений материала при проколе, обеспечивая этим снижение влияния краевых эффектов на результат измерения. Перемещение барабана в вертикальной плоскости позволяет обеспечить регулировку толщины подаваемого в зону измерения слоя, которая может изменяться в зависимости от используемого в поточной линии технологического оборудования и технологических свойств перерабатываемого сырья. Фиксация подложки на шарнире со стороны подачи материала делает ее «нечувствительной» к возмущающим воздействиям от локальных изменений уплотнения материала при проколе и обеспечивает стабильные условия прижима датчика к слою за счет воздействия пружины расположенной с противоположной стороны. Улучшение условий перемещения слоя, в том числе за счет гуммирования поверхности барабана полимерным материалом с повышенным коэффициентом трения и за счет снабжения наружной поверхности гуммированного слоя продольными канавками, обеспечивает снижение возмущающих, неинформативных воздействий на результат измерения краевых эффектов. Полезная модель иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 изображена схема датчика для измерения влажности стеблей льна-долгунца в потоке, продольный разрез, переключатель поз.6 не показан; на фиг. 2 - то же, вид сверху.
Датчик для измерения влажности стеблей льна-долгунца в потоке содержит зубчатые диски 1 и расположенные между ними ленточные электроды 2, подключенные к измерительной схеме и размещенные ниже впадин зубьев зубчатых дисков 1 на изолирующей подложке 3 дугообразной формы, которая со стороны противоположной подачи материала в зону измерения опирается на пружину 4, а с другой стороны закреплена на шарнире 5, переключатель 6, например, в виде электродов, замыкающий цепь подключения к измерительной схеме в момент расположения анализируемой порции материала над электродами 2 подложки 3, барабан 7 с установленными на торцах зубчатыми дисками 1, выполненного с возможностью перемещения в вертикальной плоскости и с диаметром, равным диаметру впадин зубьев зубчатых дисков 1. Барабан 7 гуммирован полимерным материалом с повышенным коэффициентом трения, наружная поверхность гуммированного слоя 8 в продольном направлении барабана 7 снабжена канавками 9. Барабан 7 имеет регулируемый привод, что позволяет синхронизировать скорость перемещения слоя стеблей в датчике со скоростью подаваемого слоя. Для снижения влияния краевых эффектов на результат измерения электроды 2 выполнены с длиной меньше шага зубьев зубчатых дисков 1. Рациональные размеры сечения зубьев зубчатых дисков 1 и длины электродов 2 определяются экспериментально.
Датчик для измерения влажности стеблей льна-долгунца в потоке работает следующим образом.
c
Датчик для измерения влажности стеблей льна-долгунца в потоке устанавливают в разрыв технологического потока перерабатывающей линии. На вход датчика дозатором подается слой стеблей с постоянной линейной плотностью q=const. Слой стеблей захватывается зубьями зубчатых дисков 1 и гуммированной полимерным материалом поверхностью 8 с продольными канавками 9 барабана 7 и перемещается со скоростью, равной скорости слоя стеблей на подаче, в рабочую зону датчика над электродами 2, подключенными к измерительной схеме и размещенными ниже впадин зубьев зубчатых дисков 1 на изолирующей подложке 3, в которой, предварительной регулировкой высоты барабана 7 над изолирующей подложкой 3 и его частоты вращения, обеспечивается заданная объемная плотность материала. Выполнение поверхности барабана 7 из полимерного материала с повышенным коэффициентом трения, с продольными канавками 9 и диаметром, равным диаметру впадин зубьев зубчатых дисков 1, рациональные размеры сечения зубьев зубчатых дисков 1 и длины электродов 2 улучшают условия перемещения слоя стеблей в рабочей зоне датчика и снижают влияние краевых эффектов на результат измерения. Фиксация изолирующей подложки 3 пружиной 4 со стороны противоположной подачи материала в зону измерения обеспечивает стабильные условия прижима электродов 2 к слою стеблей. Переключатель 6 замыкает цепь подключения к измерительной схеме в момент совпадения центра межзубной впадины зубчатых дисков 1 с центром по длине электродов 2 и происходит замер показателя влажности.
Все это, в конечном итоге, обеспечивает повышение точности измерения влажности стеблей льна-долгунца в поточных технологических