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

Изобретение может быть использовано преимущественно для контроля уровня сыпучих продуктов при автоматизации производственных процессов в химической промышленности и производстве хлебопродуктов.

Известен сигнализатор уровня вибрационного типа (патент ПНР N 253865, кл. G 01 F), выполненный в виде вибрационного датчика для определения уровня сыпучих тел и уровня жидкостей. Датчик имеет мембрану, колебания которой вызывает возбудитель, а также детектор колебаний, соединенный с системой сигнализации.

Известно устройство для измерения уровня (заявка Франции N 2593282), содержащее два вибрирующих стержня, закрепленных одним концом на расстоянии один от другого на мембране. Имеется система возбуждения для приведения стержней в колебательное движение в поперечном направлении с собственной частотой резонанса и система обработки, управляющая замыканием переключателя. Стержни закреплены на стороне мембраны, противоположной продукту, заполняющем резервуар, а на другой стороне мембраны, обращенной к продукту, закреплен стержневой детектор или зонд. При этом собственная резонансная частота вибрирующей системы, содержащей зонд и мембрану, больше, чем собственная частота системы, содержащей мембрану и вибрирующие стержни.

Недостатком известных устройств является невысокая надежность при контроле сыпучих продуктов, имеющих высокую степень налипаемости. Налипание на датчики контролируемого сыпучего продукта нарушает их работоспособность и требует проведения периодической их чистки, что требует дополнительных затрат и не всегда выполнимо.

Наиболее близким к изобретению является сигнализатор уровня сыпучих материалов, содержащий чувствительный элемент в виде щупа и преобразователь перемещений, причем щуп установлен с возможностью маятникообразного качания и наклонно относительно продольной оси самотечного трубопровода, при этом конец щупа, расположенный во внутренней полости трубопровода, снабжен наконечником в виде лепестка, а конец, выходящий за пределы стенки трубопровода в месте крепления щупа, использован в качестве чувствительного элемента преобразователя перемещений щупа.

Однако этот сигнализатор имеет недостаточную надежность при контроле сыпучих продуктов, имеющих высокую степень налипаемости.

Целью изобретения является повышение надежности работы сигнализатора уровня.

Для этого в сигнализатор введены электромагнит и пружина, первый конец которой соединен с якорем, причем электромагнит и электромагнитный преобразователь перемещения установлены симметрично относительно щупа, а второй конец пружины закреплен на корпусе со стороны преобразователя перемещений.

На чертеже приведен пример выполнения сигнализатора уровня. На нем показаны лопатка 1, щуп 2, уплотнитель 3, корпус 4, накладка 5, крышка 6, гайка 7, электромагнит 8, якорь 9, пружина 10, планка 11, индукционный преобразователь 12 перемещения, ось 13 щупа и уплотнитель 14.

Сигнализатор уровня содержит щуп 2, на конце которого укреплена лопатка 1. Щуп может совершать вибрирующие движения вокруг оси 13 относительно корпуса 4. На другом конце щупа расположен якорь 9. Его движение ограничено справа и слева жесткими упорами, роль которых выполняют сердечники электромагнита 8 и индукционного преобразователя 12 перемещения с первичной и вторичными обмотками, которые закреплены на корпусе 4 гайками 7. В исходном положении щуп с якорем с помощью пружины 10 притянут к сердечнику преобразователя 12 перемещений, поскольку пружина одним концом соединена со щупом, а вторым через планку 11 с корпусом 4. Электромагнит 8, преобразователь 12 перемещений и пружина закрыты крышкой 6, с помощью которой и уплотнителей 3 и 14 они изолированы от окружающей среды. Датчик может крепиться с помощью накладки 5 к стенке бункера с сыпучим материалом или к специальному тросу так, что щуп с лопаткой 1 направлен вниз по оси корпуса по направлению засыпки сыпучего продукта.

Сигнализатор уровня сыпучих продуктов работает следующим образом.

В исходном положении якорь 9 со щупом 2 пружиной 10 притянут к левому жесткому упору. При подаче на обмотку электромагнита 8 однополярных импульсов якорь в момент прихода импульса притягивается к электромагниту, т.е. к правому жесткому упору до удара. Во время паузы между импульсами питания якорь со щупом с помощью пружины возвращается в исходное положение. В момент касания якорем левого жесткого упора вновь происходит удар, а поскольку в этом положении сила, развиваемая пружиной, минимальна, якорь после удара совершает отскок и быстро затухающие колебания. Во время следующего импульса питания электромагнита цикл движения щупа повторяется. Изменение зазора между якорем 9 и индукционным преобразователем 12 перемещений приводит к изменению взаимоиндуктивности между его первичной и вторичной обмотками, поэтому при питании первичной обмотки током во вторичной наводится ЭДС.

При засыпке продукта его уровень достигает лопатки 1. Наступает момент, когда усилие, развиваемое электромагнитом 8, недостаточно для преодоления сопротивления сыпучего продукта, уровень которого контролируется. Щуп затормаживается, поэтому в выходной обмотке индукционного преобразователя 12 перемещений перестает наводиться ЭДС, что и сигнализирует об уровне продукта. Если уровень продукта опустится, щуп с лопаткой 1 освобождается и снова начинает вибрировать. Наведенная ЭДС, снимая с преобразователя перемещений, сигнализирует о том, что уровень сыпучего продукта, опустился ниже контролируемого.

При контроле уровня сыпучих продуктов, имеющих высокую степень налипаемости, таких как цемент, мука, комбикорма и т.п. происходит их налипание на щуп и лопатку. Аналогичный эффект происходит при контроле ряда химических продуктов, например гранулированного полиситола из-за его электризации. В известных индикаторах уровня налипание со временем выводит их из строя (нарушает работоспособность). В описываемом сигнализаторе уровня при вибрации щупа в момент удара якоря о жесткие упоры происходит "отряхивание" щупа 2 с лопаткой 1 от налипшего продукта, особенно при ударе о левый упор, так как за счет отскока происходит резкое изменение направления движения щупа. Таким образом, введение электромагнита и пружины обеспечивает отрыв налипшего продукта, т. е. самоочищение сигнализатора уровня, что обеспечивает его надежную работу при контроле уровня любых сыпучих продуктов.

Сущность изобретения: сигнализатор уровня содержит чувствительный элемент в виде вибрируещего щупа 2 с наконечником в форме лопатки 1, второй конец щупа использован в качестве якоря преобразователя 12 перемещений, два жестких упора, расположенных с разных сторон щупа, электромагнит 8 и пружину 10. Электромагнит и преобразователь перемещений расположены по разные стороны вибрирующего якоря щупа, а с помощью пружины якорь подпружинен к упору со стороны преобразователя перемещений, в качестве жестких упоров использованы сердечники электромагнита и индукционного преобразователя перемещений. 1 ил.

ВИБРАЦИОННЫЙ СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий установленный по оси корпуса чувствительный элемент, выполненный в виде вибрирующего щупа с наконечником в форме лопатки, два жестких упора, закрепленных на корпусе симметрично относительно щупа, и индуктивный преобразователь перемещения, причем второй конец вибрирующего щупа выполнен в виде якоря индуктивного преобразователя перемещения, отличающийся тем, что в него введены электромагнит и пружина, первый конец которой соединен с якорем, причем электромагнит и индуктивный преобразователь перемещения установлены симметрично относительно щупа, а второй конец пружины закреплен на корпусе со стороны индуктивного преобразователя перемещения.