ПЕРВИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАСХОДОМЕРА СЫПУЧИХ ВЕЩЕСТВ

Изобретение относится к оборудованию для измерения массы сыпучих тел путем пропускания их через измерительные устройства непрерывным потоком и предназначено для применения в качестве первичного преобразователя в системах измерения (расходомерах) массового расхода потока сыпучего продукта, перевешивания больших партий сыпучего продукта в потоке или для фиксированного (заданного) отвеса определенной партии продукта в потоке. Устройство может быть использовано на предприятиях по хранению и переработке сыпучих материалов - зерна, строительных материалов и т.п.
Известен первичный преобразователь расходомера (см., например, Расходомер сыпучих веществ Milltronics серий L, М и МА фирмы Siemens).
Устройство содержит прикрепленный к крышке корпуса наклонно направляющий лоток и установленный вертикально плоский отражательный щиток, закрепленный на датчике горизонтального усилия. Поток сыпучего вещества, сформированный направляющим лотком, изменяет направление своего движения при ударе об отражательный щиток. Датчик формирует сигнал, пропорциональный величине силы давления потока сыпучего вещества на отражательный щиток. Устройство имеет недостаточную чувствительность, так как контролирует только силу давления потока при однократном изменении направления его движения.
Наиболее близким к предложенному техническому решению является первичный преобразователь расходомера, содержащий закрепленную на корпусе вертикально плоскую тангенциальную направляющую и расположенную под ней
измерительную деку, имеющую форму части цилиндра, ограниченной двумя образующими, закрепленную на датчике усилия. В этом устройстве падающий поток сыпучего продукта, попадая на измерительную деку, движется по круговой траектории. При изменении направления потока на измерительной деке возникает центробежная сила. Этим достигается увеличение чувствительности расходомера (см., например, Расходомер Centri Flow Meter Type 1 Configuration фирмы Eastern Instruments, www.easterninstruments.com)
Однако горизонтальная составляющая скорости потока не воздействует на направляющую деку, т.е. кинетическая энергия потока продукта используется для измерения расхода чувствительным элементом только частично.
Целью изобретения является повышение чувствительности устройства за счет более полного использования кинетической энергии потока.
С этой целью предлагается первичный преобразователь расходомера сыпучих веществ, содержащий размещенные в корпусе плоскую тангенциальную направляющую, преобразователь силы в электрический сигнал, выполненный в виде тензодатчика - упругого параллелограмма, измерительная ось которого перпендикулярна плоскости тангенциальной направляющей, основание тензодатчика закреплено на боковой стенке корпуса, расположенный под ней чувствительный элемент в форме части цилиндра, ограниченной двумя образующими, ось которого расположена горизонтально, прикрепленный к крышке корпуса наклонно направляющий лоток, плоская тангенциальная направляющая установлена вертикально и нижней кромкой сопряжена с верхней кромкой чувствительного элемента и выполнена с ним в виде единой детали, закрепленной на тензодатчике, радиус чувствительного элемента составляет 0.4-0.6 высоты тангенциальной направляющей, а его центральный угол составляет 45-60 угловых градусов, высота плоской тангенциальной направляющей составляет от 1,8 до 2,3 длины чувствительного элемента, плоскость направляющего лотка проходит через точку крепления единой детали на преобразователе силы в электрический сигнал под углом 50-65 угловых градусов к вертикали.
Проведенные патентные исследования не выявили идентичных и сходных технических решений, а совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели не следует явным образом из изученного уровня техники, имеет существенные отличия от рассмотренных аналогов. Поэтому заявитель считает,
что заявляемый первичный преобразователь расходомера сыпучих веществ соответствует критерию «новизна» и имеет изобретательский уровень.
Опытный образец предлагаемого устройства изготовлен и испытан заявителем. Испытания устройства подтвердили достижение поставленной цели предложения и возможность его промышленного изготовления и использования. По результатам испытаний достигнуто двукратное увеличение чувствительности устройства по отношению к раздельно применяемым плоскому и цилиндрическому чувствительным элементам идентичных размеров, установленных поочередно на одном и том же преобразователе усилия в электрический сигнал.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 показано сечение предлагаемого первичного преобразователя расходомера сыпучих веществ, на фиг.2 - общий вид устройства со снятой боковой стенкой.
Первичный преобразователь расходомера сыпучих веществ содержит корпус 1, в котором размещены преобразователь 2 силы в электрический сигнал, выполненный в виде тензодатчика - упругого параллелограмма, измерительная ось которого перпендикулярна плоскости тангенциальной направляющей, основание 3 которого закреплено на боковой стенке 4 корпуса 1, прикрепленный к крышке 5 корпуса 1 наклонно направляющий лоток 6, ось φ которого проходит через точку крепления единой детали 7 на преобразователе 2 силы в электрический сигнал под углом β=50-65 угловых градусов к вертикали, единая деталь 7 состоит из плоской тангенциальной направляющей 8, которая нижней кромкой 9 сопряжена с верхней кромкой чувствительного элемента 10 в форме части цилиндра, ограниченной двумя образующими 11 и 12, ось 13 которого расположена горизонтально, центр 14 единой детали 7 закреплен на преобразователе 2 силы в электрический сигнал, радиус R чувствительного элемента 10 составляет 0.4-0.6 высоты Н тангенциальной направляющей 8, а его центральный угол α составляет 45-60 угловых градусов, высота Н тангенциальной направляющей 8 составляет от 1,8 до 2,3 длины L=πRα:180 чувствительного элемента 10, к крышке 4 корпуса 1 прикреплен входной патрубок 15. Пример выполнения преобразователя 2 силы в электрический сигнал в виде тензодатчика - упругого параллелограмма описано, например, в книге С.М.Горлин и И.И.Слезингер Аэромеханические измерения. Методы и приборы, М., «Наука», 1964 г., стр.489-491.
Устройство работает следующим образом:
Поток сыпучего продукта через входной патрубок 14 поступает в направляющий лоток 6 и падает на единую деталь 7. Сила реакции единой детали 7 на изменение направления потока сыпучего продукта воспринимается вертикально расположенным тензодатчиком 2, преобразующим силу реакции в электрический сигнал. Вначале поток сыпучего продукта создает ударное воздействие на плоскую тангенциальную направляющую 8, которая является частью единой детали 7, а затем происходит воздействие центробежной силы на чувствительный элемент 10 в форме части цилиндра, который также является частью единой детали 7. Поэтому величина силы реакции единой детали 7 на воздействие на нее потока сыпучего продукта оказывается больше, чем в известных устройствах, где на преобразователе силы в электрический сигнал закреплен только вертикальный отражательный щиток (см., например, Расходомер сыпучих веществ Milltronics серий L, М и МА фирмы Siemens) или только измерительная дека, имеющая форму цилиндрического сектора (см., например, Расходомер Centri Flow Meter Type 1 Configuration фирмы Eastern Instruments, www.easterninstruments.com). Выполнение преобразователя 2 силы в электрический сигнал в виде вертикально расположенного тензодатчика - упругого параллелограмма, измерительная ось которого перпендикулярна плоскости тангенциальной направляющей 8, позволяет получить выходной сигнал независимо от точки приложения силы воздействия сыпучего продукта на единую деталь 7. Экспериментально установлено, что указанное в заявке соотношение размеров и взаимное расположение элементов, а именно: центр 14 единой детали 7 закреплен на преобразователе 2 «сингл - пойнт», радиус R чувствительного элемента 10 составляет 0.4-0.6 высоты Н тангенциальной направляющей 8, а его центральный угол α составляет 45-60 угловых градусов, высота Н тангенциальной направляющей 8 составляет от 1,8 до 2,3 длины L=πRα:180 чувствительного элемента 10, ось φ направляющего лотка 6, наклонно прикрепленного к крышке 5 корпуса 1, проходит под углом β=50-65 угловых градусов к вертикали через точку крепления единой детали 7 на преобразователе 2, выполненном в виде тензодатчика - упругого параллелограмма, измерительная ось которого перпендикулярна плоскости тангенциальной направляющей 8, обеспечивает наибольшую чувствительность первичного преобразователя расходомера. Сыпучий продукт под собственным весом удаляется из расходомера.