УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1998 года по МПК G01F23/00 

Изобретение относится к технике и может быть использовано для измерения уровня сыпучих материалов.

При измерении уровня сыпучих материалов наиболее простым и (резисторный, емкостный, электромагнитный, звуковой, ультразвуковой, радиоизотопный) является лотовые уровнемеры.

Известны уровнемеры, в которых уровень измеряется посредством закрепленного на трос груза-щупа, а точка отсчета (начала измерения) определяется посредством контактов датчиков при касании поверхности сыпучих материалов [1, 2, 3]. Однако диапазон таких лотовых уровномеров ограничен и они имеют сложную конструкцию.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения уровня сыпучих материалов [4].

Устройство содержит щуп-груз, размещенный на барабане, связанном с двигателем, разноплечий рычаг (коромысло), установленный на опоре, датчик концевого выключателя предназначенный для фиксации окончания измерения, выполненный на рычаге с парой геркон-магнит, преобразователь перемещения в виде сельсина.

Недостатками наиболее близкого аналога является ограниченный диапазон измерения, возможность самопроизвольного раскручивания двигателя за счет подвешенного щупа-груза. Недостаточная точность определения начала и конца измерения.

Техническим результатом заявленного устройства является повышение функциональной надежности устройства, расширение диапазона измерения и точность преобразования перемещений.

Указанный результат достигается тем, что устройство содержащее двигатель кинематически связанный с барабаном, на котором намотан трос, на свободной конце которого закреплен щуп-груз, коромысло, установленное на опоре, датчик концевого выключателя и преобразователь перемещения, снабжено шкивом, зубчатым колесом, грузом для поддержания равновесия коромысла и датчиком концевого выключателя, выполненным в виде подпружиненного штока, установленного в зоне вертикального перемещения конца однако плеча коромысла, на котором установлен магнит, над магнитом расположен геркон, для включения обратного хода двигателя, контакты подпружиненного штока является соответственно первыми и вторыми выводами датчика концевого выключателя, на другом плече коромысла установлены двигатель с барабаном и груз для поддержания равновесия коромысла, трос размещен в желобе шкива жестко скрепленного с зубчатым колесом и установлен на плече коромысла со стороны датчика концевого выключателя, первые и вторые выводы которого соединены соответственно с выводами включения двигателя и выводом реверсивного тормоза, в зоне прохождения зубьев зубчатого колеса установлен преобразователь перемещения. Величину диаметра шкива с размещенным в его желобе тросом определяют таким образом, чтобы величина угла поворота одного зуба соответствовала заданной величине линейного перемещения. Диапазон измерения уровня в предложенной конструкции практически органичен только длиной троса.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства, на фиг.2 приведена принципиальная электрическая схема устройства измерения.

Устройство содержит коромысло 1, шарнирно соединенное с опорой 2, установленной на основе 3 с выходным отверстием для троса. На коромысле с одной стороны установлены двигатель 4 с червячным редуктором, с барабаном 5, на барабане намотан щуп-трос 6, переброшенный через шкив 7, например, из текстолита. К шкиву жестко прикреплено металлическое зубчатое колесо 8 с зубьями прямоугольной формы шириной и шагом достаточным для срабатывания преобразователя перемещения 9, который считает проходящие в зоне его действия прямоугольные зубья и формирует сигнал, соответствующий величине линейного перемещения. Профиль желоба соответствует размеру троса и охватывает его таким образом, чтобы исключить проскальзывание. Преобразователь перемещения 9 подсчитывает число зубьев, проходящих в зоне его действия и формирует сигнал, соответствующий величине линейного перемещения груза на конце щупа-троса. Щуп-трос 10 имеет коническую форму и определенный вес.

На конце правого плеча коромысла установлен магнит 11, входящий в состав датчика 12 концевого выключателя, содержащего подпружиненный шток 13 и геркон 14, установленный над магнитом 11. Для настройки равновесия коромысла 1 установлен груз 15, а на противоположном плече - шкив 7 зубчатым колесом 8, установленным соосно на опоре 16. На основании 3 размещена опора 17 для ограничения перемещения коромысла 1. Вся конструкция заключена в кожух 18.

В устройстве предусмотрена кнопка "пуск" 19, связанная посредством управляющего ключа (на чертеже не показан) с клеммой источника питания V. Реле 20, группы контактов 21 и 22 реле 23, реле 24, транзистор 25, контакты 26, 27 и 28 соответственно реле 20, 23 и 24, каскад 29 настройки скорости вращения двигателя контакт 30 реле 20, контакт 31 реле 23, контакт 32 реле 20, контакты 33 и 34 подпружиненного штока 13 датчика концевого выключателя 12, диоды 35 - 37, резисторы 38 - 43.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении правое плечо коромысла 1 опирается, но не нажимает на подпружиненный шток 13 датчика 12 (равновесное положение коромысла). При нажатия кнопки "пуск" 19 срабатывает реле 20 и становится на блокировку через замыкающий контакт 30 и размыкающий контакт 31 реле 23. При этом включается двигатель 4 через группы контактов 21, 22 и контакт 26 соответственно реле 23, 20 и преобразователь 9 перемещения. Щуп-груз 10 опускается на тросе 6, охватывает шкив 7, заставляя его вращаться. Вместе со шкивом вращается зубчатое колесо 8. Преобразователь 9 фиксирует прохождение зубьев в зоне его действия, формирует счетные импульсы и преобразует их в сигнал, соответствующий величине перемещения троса в вертикальном направлении.

При достижении щупом-грузом 10 определяемого уровня происходит ослабление троса 6. Коромысло 1 опрокидывается на опору 17, магнит входит в зону срабатывания геркона 14 датчика 12, транзистор 25 открывается через размыкающий контакт 33 датчика 12, реле 23 срабатывает и отключает через контакт 31 реле 20.

Преобразователь 9 отключается при размыкании контакта 32 реле 20 и прекращает подсчет импульсов. Двигатель 4 включается на обратный ход (реверс) соответственно через группу контактов 21 и 22 контакт 27 реле 23. Коромысло 1 возвращается в исходное положение, трос 6 наматывается на барабан, щуп-груз 10 поднимается и упирается в основание 3 кожуха 18.

Плечо коромысла начинает давить на подпружиненный шток 13 датчика 12, контакт 33 которого размыкается и отключает реле 23. Контакт 27 реле 23 отключает двигатель 4. Но затем через контакт 34 двигатель включается на обратный ход, т.к. срабатывает кратковременно реверсивный тормоз двигателя. Конусный груз 10 закрывает выходное отверстие основания 3 устройства. На этом цикл измерения уровня заканчивается.

Использование: устройство относится к измерительной технике и может найти применение для измерения уровня сыпучих материалов. Сущность изобретения: устройство содержит коромысло с разными плечами, на котором с одной стороны установлен двигатель с барабаном, на котором намотан трос и груз для поддержания равновесия коромысла, на другом плече шкив с зубчатым колесом и датчик концевого выключателя, включающий постоянный магнит и геркон. Под постоянным магнитом установлен подпружиненный шток, выходы которого являются выходами управления работой двигателя. Преобразователь перемещения установлен в контакте с зубьями зубчатого колеса. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для измерения уровня сыпучих материалов, содержащее барабан, двигатель, кинематически связанный с барабаном, трос, намотанный на барабан, щуп-груз, закрепленный на свободном конце троса, контргруз, коромысло, установленное на опоре, преобразователь перемещения, датчик концевого выключателя, включающий в себя постоянный магнит, установленный на одном конце коромысла, и расположенный в зоне действия постоянного магнита геркон, отличающееся тем, что в него введены жестко скрепленные между собой шкив и зубчатое колесо, датчик концевого выключателя имеет установленный под концом коромысла в зоне расположения постоянного магнита контакт в виде подпружиненного штока, выводы которого являются соответственно выходом управления отключением двигателя и выходом управления реверсивным тормозом, трос размещен в желобе шкива, преобразователь перемещения установлен в зоне прохождения зубьев зубчатого колеса, причем постоянный магнит датчика концевого выключателя и шкив с зубчатым колесом установлены на одном конце коромысла, а двигатель, барабан и контргруз на другом его конце. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диаметр шкива рассчитывают из условия соответствия величины угла поворота одного зуба зубчатого колеса заданной величины линейного перемещения щупа-груза.