УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ВЗВЕШИВАНИЯ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1998 года по МПК G01G11/00 G01G11/04 G01F1/30 

Изобретение относится к устройствам для непрерывного взвешивания сыпучего материала.

Такие весы известны, например, из [1]. Основная идея этой публикации заключается в том, что сыпучий материал падает с определенной высоты на установленный под углом к вертикали отражательный щит, и определяется возникающий при этом изгибающий момент в эластичном шарнире этого отражательного щита. Описанный там метод с использованием отражательных щитов имеет один недостаток: при одном и том же взвешиваемом материале обеспечивается относительно высокая точность измерений.

Однако, применение одного взвешивающего устройства для различных материалов, например при дозировании, представляется проблематичным. Это связано с тем, что по указанной известной технологии измеряются моменты, поэтому не только важна сила удара, возникающая через изменение импульса, но и место, где сыпучий материал попадает на отражательный щит. В зависимости от свойств материала здесь могут быть значительные отклонения. Кроме того, существенное значение имеет характер передачи импульса: при упругом ударе передаваемое усилие больше, чем при неупругом. В зависимости от сыпучего материала и его мгновенных свойств изменяется учитываемый коэффициент восстановления. Описанные устройства дают удовлетворительные результаты только при тарировке применительно к взвешиваемому материалу.

Наиболее близким к заявленному устройству является устройство для взвешивания сыпучего материала, известное [2], которое содержит отражательный щит, выполненный, по меньшей мере, частично вертикальным и снабженный динамометром для восприятия параллельного смещения отражательного щита в горизонтальном направлении и измерения горизонтального усилия, действующего на отражательный щит, лоток для скатывания сыпучего материала, установленный под углом α к горизонтали, и электронные средства обработки данных.

Недостатком данного устройства является зависимость плотности результатов измерения от свойств сыпучего материала.

Задача изобретения состоит в том, чтобы устранить указанные недостатки путем создания такого взвешивающего устройства, которое обеспечивало бы точность результатов независимо от свойств сыпучего материала и в пределах разных диапазонов производительности.

На фиг. 1 изображает первый пример выполнения предлагаемого устройства; на фиг. 2 - второй пример выполнения; на фиг. 3 - деталь устройства согласно фиг. 1 или 2, первый вариант; на фиг. 4 - то же, второй вариант.

На фиг. 1 показана принципиальная схема первого примера конструктивного выполнения предлагаемого устройства. На станине 1 расположена верхняя направляющая 2 скольжения, по которой сползает сыпучий материал, поступающий из элеватора или с транспортерной ленты. Затем сыпучий материал падает на нижнюю направляющую скольжения 3, которая расположена с наклоном к горизонтали под углом α. По направляющей 3 сыпучий материал попадает на лоток 4, который укреплен на станине 1 посредством проходящего параллельно динамометра 5. Ссыпаясь с лотка 4, сыпучий материал ударяется в вертикальный отражательный щит 6, который также через проходящий параллельно динамометр 7 закреплен на станине 1.

Отражательный щит 6 жестко соединен с проходящим параллельно направляющим щитом 8, который расширяется кверху в виде воронки, располагаясь под концом лотка 4. После отражательного щита 6 сыпучий материал падает в воронку 9, которая схематично изображает устройство для дальнейшей обработки сыпучего материала. Функция направляющих 2 и 3 заключается в том, чтобы унифицировать поток сыпучего материала, который независимо от поступающего в единицу времени количества должен иметь в начале лотка 4 скорость V_o. Количество M, которое (при равномерном потоке сыпучего материала) располагается на лотке 4, создает на динамометре 5 усилие F_R:
F_R= M•g•cosα (1)
Если лоток 4 имеет длину а количество поступающего и ссыпающегося в секунду материала обозначить через μ то,
M = μ•t_d, (2)
где t_d - средняя продолжительность пребывания частиц сыпучего материала на лотке 4, зависимость между и t_d описывается выражением

где V_e - конечная скорость сыпучего материала на лотке 4.

Если теперь сыпучий материал отражается на отражательный щит 6, то благодаря направляющему щиту 8 обеспечивается, что передача горизонтальной компоненты импульса происходит неупруго.

Для силового удара имеет место в этом случае:
,
откуда


Так как

то усилие F_P на отражательном щите 6 равно:

Решение системы уравнений (1) - (4) дает:

при этом
V_e + V_o = V_e • (1 + e)
и следовательно, после подстановки

В качестве динамометров, обозначенных позициями 5 и 7, могут быть, в принципе, использованы все известные типы, если они содержат интегрированный параллелограммный механизм или снабжены таковым, т.е. встроены в него.

Второй пример выполнения изобретения показан на фиг. 2. Здесь вертикальный отражательный щит 6 заменен угловым отражательным щитом 10. Сыпучий материал сыплется с наклоненного под углом α лотка 4 (как и в первом примере, показанном на фиг. 1), ударяется о верхнюю, вертикальную часть отражательного щита 10 и нижней, также наклоненной под углом α частью отражательного щита 10 поворачивается в обратном направлении. Сыпучий материал передает на отражательный щит 10, во-первых, двойное усилие по сравнению с предыдущим примером выполнения (вследствие двойного изменения импульса), а, во-вторых, дополнительное усилие вследствие увеличения импульса в результате увеличения скорости Δ на участке от конца лотка до конца отражательного щита 10. В этом случае вместо уравнения (4) имеет место:
F_P= 2μv_e•cosα(1+f) (8)
где

То

Как , так и являются определяемыми выбранной геометрией параметрами, которые лишь в незначительной степени зависят от взвешиваемого сыпучего материала и от количества μ в единицу времени.

Как на фиг. 1, так и на фиг. 2 показаны две линии 11 и 12, которые соединяют два динамометра 5 и 7 со счетным устройством 13. В счетном устройстве 13 заложена формула обработки данных, а в памяти хранятся конструктивные параметры, а также специфические поправки. Такие счетные устройства известны и широко применяются.

На фиг. 3 показан вариант выполнения одного из узлов устройства, показанного на фиг. 1 и 2. Здесь направляющая 3 располагается не над лотком 4, а соединена с ним соединительным щитком 14 с двумя упругими шарнирами 15. В режиме с постоянным массовым потоком, который, как правило, устанавливается на очень короткое время, половина силы тяжести, действующей на соединительный щиток 14, передается на лоток 4, что по расчетам немного увеличивает его длину. Формулы обработки - уравнения (4) и (10) сохраняют (с модифицированным L) свою действительность.

На фиг. 4 показан тот же узел, что на фиг. 3, но с другим вариантом соединения направляющей 3 и лотка 4.

Здесь лоток 4 направлен не параллельно через динамометр 5, а силовое воздействие происходит точечно через упругий шарнир 16. Вверху лоток 4 через другой упругий шарнир 17 соединен с концом направляющей 3, поэтому определяется вращательный момент, создаваемый находящейся на лотке 4 массой. Но так как распределение массы постоянно и в широком диапазоне независимо от количества, то это конструктивный вариант изобретения влияет только на расчетное значение L лотка 4.

Варианты согласно фиг. 3 и 4 можно комбинировать с обоими примерами выполнения согласно фиг. 1 и 2.

Лоток 4 может устанавливаться таким образом, что сыпучий материал сначала падает на отражательные щит 6 или 10 и после этого скатывается по лотку 4. Функция направляющей 3 в этом случае заключается в определении конечной скорости V_e. Существенные для лотка 4 значения начальной и конечной скоростей могут быть легко найдены из выбранных геометрических параметров.

Устройство для непрерывного взвешивания сыпучего материала используется в измерительной технике. Сыпучий материал, количество которого в секунду или суммарное количество необходимо определить, поступает через верхнюю направляющую скольжение (2) на нижнюю направляющую скольжения (3), которая определяет скорость сыпучего материала. Нижняя направляющая скольжения (3) направляет сыпучий материал на лоток (4), который имеет тот же угол наклона, что и нижняя направляющая скольжения (3). Действующая перпендикулярно на лоток (4) компонента веса находящегося на лотке (4) количества сыпучего материала фиксируется первым динамометром (5). После лотка (4) сыпучий материал попадает на вертикальный отражательный щит (6), который связан с направляющим щитом (8), и в результате изменения импульса создает там усилие, которое фиксируется вторым динамометром (7). Динамометр (7) измеряет лишь горизонтальную компоненту изменения этого импульса и, как и первый динамометр (5), смещается параллельно или снабжен па- раллелограммным механизмом. Оба динамометра (5, 7) через линии (11, 12) связаны со счетным устройством (13), в память которого заложены формулы обработки данных и корректирующие параметры. Обе направляющие скольжения (2, 3) и динамометры (5, 7) расположены на станине (1). После взвешивания сыпучий материал падает в воронку (9). 7 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для непрерывного взвешивания сыпучего материала, содержащее отражательный щит, выполненный по меньшей мере частично вертикальным и снабженный динамометром для восприятия параллельного смещения отражательного щита в горизонтальном направлении и измерения горизонтального усилия, действующего на отражательный щит, лоток для скатывания сыпучего материала, установленный под углом α к горизонтали и электронные средства обработки данных, отличающееся тем, что в него введены второй динамометр для измерения усилия, производимого сыпучим материалом перпендикулярно к поверхности лотка, и направляющая скольжения для придания сыпучему материалу заданной скорости, установленная под тем же углом наклона α к горизонтали, что и лоток. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что направляющая скольжения расположена перед лотком, размещенным перед отражательным щитом. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что направляющая скольжения размещена перед отражательным щитом, а лоток расположен за отражательным щитом таким образом, что сыпучий материал попадает на лоток с отражательного щита. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что лоток соединен с параллельной направляющей скольжения с возможностью параллельного смещения в направлении, параллельном его плоскости. 5. Устройство по п.2 или 4, отличающееся тем, что в него введен соединительный щит для соединения направляющей скольжения через упругие шарниры с лотком. 6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в него введены первый и второй упругие шарниры, причем лоток соединен с направляющей скольжения через первый упругий шарнир, а лоток опирается на второй динамометр через второй упругий шарнир. 7. Устройство по одному из пп.1 - 6, отличающееся тем, что отражательный щит снабжен проходящим параллельно ему направляющим щитом с расширением сверху в виде воронки. 8. Устройство по одному из пп.1 - 6, отличающееся тем, что отражательный щит в своей нижней части отогнут, причем отогнутая часть расположена по отношению к горизонтали под тем же углом α, что и лоток.