ИНДИКАТОР УРОВНЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1995 года по МПК G01F23/00 

Изобретение относится к приборостроению, в частности к индикаторам уровня сыпучих материалов, и может быть использовано в различных производствах.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому решению является индикатор уровня сыпучих материалов типа [1], содержащий синхронный электропривод со встроенным редуктором, червячную передачу, выходной вал с крыльчаткой, микропереключатель, помещенные в общий корпус устройства, и сигнализатор вращения.

Недостатками индикатора являются сложность конструкции и надежность при длительной работе в тяжелых условиях эксплуатации.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности.

Указанная цель достигается тем, что в индикаторе уровня сыпучих материалов, содержащем электропривод с крыльчаткой на выходном валу и сигнализатор вращения, электропривод выполнен безредукторным в виде моментного вентильного электродвигателя со встроенным коммутатором на герконах, управляемых в функции угла поворота ротора, и расположенным на валу электродвигателя индуктором с группами постоянных магнитов, установленными по окружности, при этом оба вывода каждого геркона подключены к соответствующим входам сигнализатора вращения, состоящего из последовательно соединенных дифференцирующего звена, входы которого являются входами сигнализатора вращения, диодного звена, интегратора, гистерезисного порогового устройства, электронного ключа и выходного реле, а в корпусе электропривода в зоне рабочего конца выходного вала выполнена камера избыточного давления, сообщающаяся с источником сжатого воздуха, выходная полость которой обращена к крыльчатке и свободно охватывает вал электропривода.

При этом индуктор коммутатора выполнен с четным числом групп магнитов, каждая из которых состоит из одного или нескольких постоянных магнитов с однонаправленной полярностью, охваченных двумя крайними магнитами с противоположным направлением полярности, при этом полярности соответствующих магнитов соседних групп противоположны.

Кроме того, корпус электродвигателя выполнен из магнитомягкого материала и является его наружным ярмом, образуя с торцевыми фланцами наружную часть корпуса индикатора.

На фиг.1 представлен заявляемый индикатор, продольный разрез; на фиг.2 - принципиальная электрическая схема индикатора; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1.

Предлагаемый индикатор уровня сыпучих материалов включает в себя электропривод, выполненный в виде моментного вентильного электродвигателя 1 постоянного тока со встроенным коммутатором 2, сигнализатор 3 вращения. На выходном валу 4 электропривода установлена крыльчатка 5.

Коммутатор 2, коммутирующий фазы обмотки электропривода 1, выполнен на установленных в корпусе 6 электропривода 1 герконах 7 с цепями искрогашения 8, управляемых в функции угла поворота ротора 9, и индукторе 10 с группами постоянных магнитов 11, обращенных полюсами к герконам 7 коммутатора 2. Фазы обмотки статора электропривода 1 подключены к источнику питания постоянного тока через контактные сердечники герконов 7 с цепями искрогашения 8, которые включены, например, параллельно герконам и выполнены как последовательно соединенные конденсатор и резистор.

При этом оба вывода каждого геркона подключены к соответствующим входам сигнализатора 3 вращения. Он состоит из последовательно соединенных дифференцирующего звена 12, входы которого являются входами сигнализатора 3, диодного звена 13, интегратора 14, гистерезисного порогового устройства 15, электронного ключа 16, выходного реле 17, фиксирующего прекращение или возобновление вращения крыльчатки 5. При этом дифференцирующее звено 12 представляет собой одну или несколько дифференцирующих цепочек, а диодное звено 13 состоит из одной или нескольких пар диодов прямого и обратного включения.

В корпусе 18 электропривода в зоне рабочего конца выходного вала 4, соединенного с валом электродвигателя, например, муфтой 19, перед уплотнением 20 этого вала выполнена камера 21 избыточного давления, сообщающаяся воздуховодом 22 с источником сжатого воздуха, выходное отверстие 23 которой обращено к крыльчатке 5 и свободно охватывает вал 4, сообщаясь со средой, заполняющей бункер.

Индуктор 10 коммутатора 2 выполнен с четным числом групп постоянных магнитов 11, каждая из которых состоит из одного или нескольких постоянных магнитов с однонаправленной полярностью, охваченных двумя крайними магнитами с противоположным направлением полярности, при этом полярности соответствующих магнитов соседних групп противоположны.

На всех сопрягаемых деталях корпуса установлены уплотняющие прокладки.

Выводы фаз обмотки статора электродвигателя и герконов 7 распаяны на контактах герметизированного соединителя 24.

Корпус 6 электродвигателя 1 выполнен из магнитомягкого материала и является его наружным ярмом, образуя с торцевыми фланцами наружную часть корпуса 18 индикатора.

Индикатор уровня сыпучих материалов работает следующим образом.

При подаче напряжения постоянного тока на зажимы электродвигателя 1, по крайней мере, по одной из фаз обмотки статора потечет ток, так как в любом положении ротора 9 один или два геркона 7, находящихся в зоне действия магнитов индуктора 10 коммутатора 2, будут замкнуты. В результате взаимодействия тока статора с магнитным потоком, создаваемым индуктором 10 ротора 9, возникает электромагнитный момент, поворачивающий ротор 9.

При повороте ротора 9 электромагнитный момент уменьшается, однако повернувшиеся вместе с ротором магниты коммутатора 2 переключают соответствующие герконы 7. При этом ось намагничивающей силы обмотки статора электродвигателя скачкообразно меняет свое направление в пространстве, электромагнитный момент вновь возрастает, и ротор 9 продолжает движение в ту же сторону.

Особенность описанного двигателя состоит в том, что ось зоны возбуждения герконов 7 жестко связана с осью полюсов индуктора 10 электродвигателя, что обеспечивает равенство частот вращения и коммутации герконами 7 фаз обмотки и линейно уменьшающуюся частоту вращения машины при увеличении тормозного момента на валу.

При вращении электродвигателя 1 с крыльчаткой 5 осуществляется поочередная коммутация герконами 7 фаз обмотки статора. При остановке же электродвигателя 1 коммутация герконов 7 прекращается. Эта особенность используется для определения предельного уровня материала в бункере. До тех пор пока уровень контролируемого материала ниже определенного значения, крыльчатка 5 вращается, при погружении ее в материал частота вращения ее уменьшается и при определенном уровне ее погружения вал 4 электродвигателя с крыльчаткой 5 останавливается.

Прекращение и возобновление вращения, а стало быть прекращение и возобновление коммутации герконов, определяются электронным сигнализатором 3 вращения следующим образом.

Сигналы, снимаемые с герконов 7 и поступающие на дифференцирующее звено 12, преобразуются в импульсы определенной полярности, соответствующие процессам замыкания и размыкания герконов 7. Эти импульсы через диодное звено 13 соответствующей проводимости поступают на соответствующие входы (прямой и инверсный) аналогового интегратора 14, где преобразуются в пропорциональное частоте вращения напряжение, поступающее на пороговое устройство 15. При увеличении частоты вращения крыльчатки 5 и, стало быть, частоты коммутации герконов 7 напряжение на выходе интегратора 14 увеличивается и при определенном его значении U₁ произойдет срабатывание электронного ключа 16 и выходного реле 17, фиксирующего вращение крыльчатки 5.

Дальнейшее увеличение частоты вращения не изменяет положение контактов выходного реле 17. При уменьшении частоты вращения крыльчатки 5 напряжение на выходе интегратора 14 будет уменьшаться и при напряжении U₂<U₁ пороговое гистерезисное устройство 15, электронный ключ 16 и выходное реле 17 сработают в другую сторону, фиксируя остановку крыльчатки 5 и тем самым предельный уровень заполнения бункера материалом.

При этом гистерезисное пороговое устройство, имеющее характеристику в виде петли гистерезиса, при которой достигается неравенство напряжений срабатывания при возрастании и уменьшении входных напряжений, позволяет обеспечить без "дребезга" срабатывание электронного ключа 16 и выходного реле 17.

Сущность изобретения: индикатор уровня сыпучих материалов содержит моментный вентильный электродвигатель постоянного тока 1 со встроенным коммутатором 2, построенным на герконах 7 и индукторе 10 с постоянными магнитами 11. Оба вывода каждого геркона подключены к соответствующим входам сигнализатора вращения 3, состоящего из последовательно соединенных дифференцирующего звена 12, входы которого являются входами сигнализатора, диодного звена 13, интегратора 14, гистерезисного порогового устройства 15, электронного ключа 16, выходного реле 17. В корпусе электродвигателя в зоне рабочего конца выходного вала выполнена камера избыточного давления, сообщающаяся с источником сжатого воздуха, выходное отверстие камеры обращено к крыльчатке и свободно охватывает вал электродвигателя. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. ИНДИКАТОР УРОВНЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий электропривод с крыльчаткой на выходном валу и сигнализатор вращения, отличающийся тем, что электропривод выполнен безредукторным в виде моментного вентильного электродвигателя со встроенным коммутатором, состоящим из блока герконов и индуктора с несколькими расположенными по окружности группами постоянных магнитов, при этом оба вывода каждого геркона подключены к соответствующим входам сигнализатора вращения, а в корпусе электропривода в зоне рабочего конца выходного вала выполнена камера избыточного давления, сообщающаяся с источником сжатого воздуха, выходная полость которой обращена к крыльчатке и свободно охватывает вал электропривода. 2. Индикатор по п.1, отличающийся тем, что индуктор коммутатора выполнен с четным числом групп постоянных магнитов, каждая из которых состоит из одного или нескольких с однонаправленной полярностью постоянных магнитов, охваченных двумя крайними магнитами с противоположным направлением полярности, при этом полярности соответствующих магнитов соседних групп противоположны. 3. Индикатор по п.1, отличающийся тем, что корпус электродвигателя выполнен из магнитного материала и является его наружным ярмом, образуя с торцевыми фланцами наружную часть корпуса индикатора. 4. Индикатор по п.1, отличающийся тем, что сигнализатор вращения выполнен в виде последовательно соединенных дифференцирующего звена, входы которого являются входами сигнализатора вращения, диодного звена, интегратора, гистерезисного порогового устройства, электронного ключа и выходного реле.