РАСХОДОМЕР САСОВА Российский патент 1998 года по МПК G01F3/26 

Изобретение относится к области микроэлектроники, а точнее к технологии изготовления резисторов путем вакуумного напыления тонких пленок термическим методом при непрерывной подаче порошка испаряемого материала на испаритель.

Известно устройство для измерения расхода сыпучих материалов, содержащее горизонтальный шток, смонтированный на двух плоских пружинах, на одном конце которого закреплен наклонный лоток, а на другом - плунжер дифференциально-трансформаторного датчика (см. авт. св. N 263191, МКИ G 01 F 3/16, БИ 7, 1970). Поток вещества, падая на лоток, оказывает на него динамическое воздействие, горизонтальная составляющая которого вызывает перемещение штока с плунжером. Это перемещение регистрируется вторичным прибором. Чтобы привести в движении шток, вес свободно падающего на лоток вещества должен превышать массу подвижной части устройство и силу упругости плоских пружин. Для работы в потоках с малым расходом сыпучих материалов чувствительность такого устройства будет недостаточна.

Известно, что расход сыпучих материалов из вибропитателя контролируют путем измерения амплитуды пульсирующего напряжения, подаваемого на обмотку электромагнита (Установка вакуумного напыления, УВН-71-ПЗ. Техническое описание 3.273.007.ТО, Калининград, ПО "Кварц", 1989). Необходимо отметить, что скорость подачи порошка в этом технологическом процессе очень мала и регулируется в интервале от 4,8•10^-3 до 17,5•10^-3 г/с. В состав такого вибропитателя входит чашка с расходным патрубком, установленная на якоре, который удерживается над электромагнитом на плоских пружинах, закрепленных на основании вибропитателя. Под воздействием колебаний чашки порошок резистивного материала по лотку, спирально расположенному на ее внутренней боковой поверхности, поднимается от дна к верхней кромке и через разгрузочный патрубок подается на испаритель. Колебания чашки возникают в момент совпадения частоты собственных колебаний подвижной части вибропитателя с частотой пульсирующего напряжения, которое получают от трансформатора, включенного в промышленную электросеть с частотой 50 Гц. Настройка колебательной системы в резонанс производится при изготовлении вибропитателя путем подбора плоских пружин с определенной силой упругости. Более точная подстройка осуществляется регулированием зазора между электромагнитом и якорем. Скорость расхода порошка оценивают по величине амплитуды напряжения, которое подают на электромагнит. Больше амплитуда - больше расход, и наоборот. При заполнении чашки расходуемым материалом ее масса увеличивается. Поэтому частота собственных колебаний вибропитателя уменьшается, в то время как частота питающего напряжения остается всегда неизменной. В результате колебательная система выходит из резонанса, амплитуда колебаний чашки уменьшается и, как следствие, скорость подачи порошка падает. По мере освобождения чашки от порошка частота колебательной системы приближается к резонансной и расход порошка произвольно увеличивается.

Недостатком такого устройства является неудовлетворительная точность регулирования расхода сыпучих материалов, так как контроль расхода сыпучих материалов по величине амплитуды питающего электромагнит напряжения носит субъективный характер и весьма приблизителен.

Задача, решаемая настоящим изобретением, - повышение точности измерения расхода сыпучих материалов.

Поставленная задача решается тем, что расходомер, содержащий чашку вибропитателя, закрепленную на якоре электромагнита над основанием вибропитателя, снабжен датчиком амплитуды колебаний чашки вибропитателя, состоящим из постоянного магнита, закрепленного на чашке вибропитателя, и катушки индуктивности, установленной в зоне действия магнитного поля постоянного магнита, и соединенной с входом измерителя максимальной амплитуды импульса напряжения, включающего полупроводниковый выпрямитель, параллельно входу которого подключен конденсатор и измерительный прибор.

На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема работы расходомера.

Предлагаемый расходомер содержит чашку 1 вибропитателя с расходным патрубком 2, которая закреплена на якоре 3, удерживаемом над электромагнитом 4 при помощи трех смещенных относительно друг друга на 120^o плоских пружин 5, закрепленных на основании 6 наклонно относительно якоря 3; постоянный магнит 7 и катушку индуктивности 8, представляющих собой датчик амплитуды колебаний чашки вибропитателя; полупроводниковый выпрямитель 9, конденсатор 10 и измерительный прибор 11, представляющих собой измеритель максимальной амплитуды импульсов напряжения. Постоянный магнит с помощью кронштейна 12 установлен на чашке 13, которая с помощью стойки 14 крепится к основанию вибропитателя.

Принцип действия расходомера следующий. В исходном состоянии якорь 3 удерживается над электромагнитом 4 тремя плоскими пружинами 5, расположенными вокруг электромагнита через 120^o и установленными наклонно относительно направления действия силы притяжения якоря к электромагниту. Каждая пружина одним своим концом с помощью винта жестко крепится к скошенному выступу на якоре, а другим концом - к скошенной площадке основания 6.

В момент прохождения импульса тока через обмотку электромагнита возникающее магнитное поле воздействует на якорь в вертикальной плоскости. Благодаря наклонной установке пружины, изгибаясь, поворачивают якорь в горизонтальной плоскости на угол α , якорь как бы ввинчивается. После окончания действия импульса тока пружины возвращают якорь в исходное состояние - якорь "вывинчивается". Так возникают колебательные движения якоря.

Под воздействием колебаний чашки порошок резистивного материала по лотку, спирально расположенному на ее внутренней боковой поверхности, поднимается от дна к верхней кромке и через разгрузочный патрубок 2 поднимается на испаритель. Скорость расхода порошка зависит от амплитуды колебаний, т.е. от угла α ; чем больше α , тем больше скорость расхода порошка.

Таким образом, зная величину угла α , можно судить о скорости расхода сыпучего материала. На диаметрально противоположной стороне от расходного патрубка, на чашке, закреплен кронштейн 12 с постоянным магнитом 7. К основанию вибропитателя на стойке 14 закреплена диэлектрическая плата 13, на которой установлена катушка индуктивности 8. Катушка располагается таким образом, что в момент отсутствия тока, протекающего через обмотку электромагнита 4, чашка 1 находится в состоянии покоя, и постоянный магнит 7 максимально удален от катушки 8. В момент прохождения через обмотку электромагнита импульса тока чашка поворачивается на угол α , при этом постоянный магнит вводится в катушку индуктивности. Его магнитное поле, пересекая витки катушки, наводит в них ЭДС. Чем больше амплитуда колебаний чашки, тем больше величина угла α , тем глубже магнит погружается в катушку, тем большее число витков будет взаимодействовать с магнитным полем и, значит, больше будет величина ЭДС. В момент окончания импульса тока чашка под воздействием пружин 5 возвращается в исходное состояние. При обратном ходе постоянного магнита ЭДС на выходах катушки изменяет свою полярность. Таким образом, при работе вибропитателя на выходах катушки возникает переменное напряжение, которое подается на полупроводниковый выпрямитель 9. К выходу выпрямителя подключен конденсатор 10, который заряжается пульсирующим напряжением до его амплитудного значения. Измерение его величины осуществляется измерительным прибором 11. Величина измеряемого напряжения пропорциональна амплитуде колебаний чашки и поэтому является показателем скорости расхода сыпучего материала из чашки.

Пример реализации предлагаемого устройства. Постоянный магнит изготовлен из сплава KC37A (ГОСТ 21559-76) и имеет размеры (1•1•10) мм. Этот магнит закреплен на кронштейне, изготовленном из сплава Д16, который с помощью винтов устанавливается на чашке. Катушка индуктивности закреплена на плате, изготовленной из керамики марки 22XC. Плата установлена на стойке, которая с помощью винтов крепится к основанию вибропитателя. Выпрямитель собран из четырех диодов марки Д9А, в качестве измерительного прибора использован вольтметр ВК7-9, шкала которого проградуирована в единицах расхода сыпучих материалов.

Расходомер содержит чашку 1 вибропитателя с расходным патрубком 2, которая закреплена на якоре 3, удерживаемом над электромагнитном 4 при помощи трех смещенных относительно друг друга на 120^o плоских пружин 5, закрепленных на основании 6 наклонно относительно якоря 3; постоянный магнит 7 и катушку индуктивности 8, представляющих собой датчик амплитуды колебаний чашки вибропитателя; полупроводниковый выпрямитель, конденсатор и измерительный прибор, представляющий собой измеритель максимальной амплитуды импульсов напряжения. Постоянный магнит с помощью кронштейна 12 установлен на чашке 13, которая с помощью стойки 14 крепится к основанию вибропитателя. Изобретение направлено на повышение точности измерения расхода. 2 ил.

Расходомер сыпучих материалов, содержащий чашку вибропитателя, закрепленную на якоре электромагнита над основанием вибропитателя на плоских пружинах, отличающийся тем, что он снабжен датчиком амплитуды колебаний чашки вибропитателя, состоящим из постоянного магнита, закрепленного на чашке вибропитателя, и катушки индуктивности, установленной в зоне действия магнитного поля указанного постоянного магнита и соединенной с входом измерителя максимальной амплитуды импульса напряжения, включающего полупроводниковый выпрямитель, параллельно выходу которого подключен конденсатор и измерительный прибор.