УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ВЗВЕШИВАНИЯ И СОРТИРОВКИ ШТУЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1999 года по МПК G01G11/00 

Изобретение относится к весоизмерительной технике.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения сортировки штучных изделий по массе на позиции взвешивания.

Техническая задача достигается тем, что в устройстве для бесконтактного взвешивания штучных изделий за счет конструктивных особенностей несущей и промежуточной платформ, обеспечивающих при попадании изделия в пневможелоб устройства поворот промежуточной платформы относительно ее вертикальной центральной оси на угол, пропорциональный массе изделия, достигается возможность бесконтактного сортирования штучных изделий по массе в потоке.

Технический результат выражается в достижении поставленной задачи, а именно: расширении функциональных возможностей за счет непрерывной отбраковки некондиционных изделий.

Устройство представлено на чертежах, где:
на фиг. 1 - вид устройства спереди,
на фиг. 2 - вид устройства сверху,
на фиг. 3 - разрез по А-А на фиг. 1,
на фиг. 4 - увеличенный фрагмент I на фиг. 3.

Устройство для бесконтактного взвешивания и сортировки штучных изделий содержит несущую платформу 1, имеющую гладкие цилиндрическую и коническую, шероховатую торцевую внутренние поверхности, дроссельные отверстия 2 для подачи сжатого воздуха и шаровые опоры 3, промежуточную платформу 4 с входным отверстием 5, имеющую шероховатую торцевую поверхность A, оснащенную лопастями коническую поверхность B, направляющий желоб 6 с выходными отверстиями и кулачок 7, обеспечивающий гравитационную самоустановку промежуточной платформы 4, измерительное отверстие 8, соединенное со входом схемы 9 выделения максимума давления, выход которой соединен с входом регистратора 10.

Устройство работает следующим образом.

Контролируемые изделия 11 движутся на воздушной прослойке, образованной сжатым воздухом, поступающим в камеру промежуточной платформы 4. При отсутствии контролируемой массы воздух, подаваемый из воздушной магистрали через дроссельные отверстия 2, свободно проходит через каналы между лопастями, полости между торцевыми поверхностями несущей платформы 1 и промежуточной платформы 4, входное 5 и выходные отверстия последней. В такие моменты значительная величина силы трения шероховатых поверхностей промежуточной и несущей платформы обеспечивает состояние их взаимного покоя, а давление в камере грузонесущей части имеет некоторое начальное значение.

При движении изделия 11 (контролируемой массы) вдоль грузового желоба между нижней поверхностью изделия 11 и грузонесущими поверхностями промежуточной платформы 4 существует воздушная прослойка. По мере движения давление в камере последней увеличивается. При этом повышается и давление между ее торцевой поверхностью и торцевой поверхностью несущей платформы.

В момент, когда все изделие будет находиться в направляющем пневможелобе, давление воздуха достигает величины, достаточной для образования воздушной прослойки между поверхностями несущей и промежуточной платформ. Толщина прослойки при этом пропорциональна максимальной величине давления. Сохраняется также и прослойка под изделием. В этот момент прекращается действие силы трения поверхностей промежуточной и несущей платформ, обусловленной их шероховатостью, и начинается вращательное движение первой вокруг своей центральной оси. При этом величины крутящего момента и угловой скорости пропорциональны радиусу конической поверхности промежуточной платформы, находящемуся в этот момент на высоте h центральных остей дроссельных отверстий 2, а следовательно, и однозначно соответствуют величине массы изделия. Тогда, если время прохождения изделиями направляющего желоба не зависит или пренебрежимо мало зависит от их массы, угол поворота промежуточной платформы за это время также однозначно соответствует массе изделия, что указывает на возможность использования устройства для сортировки штучных изделий в потоке.

При этом давление воздуха в зазоре между первой и промежуточной платформами отбирается измерительным отверстием 8, выполненным в днище несущей платформы, совпадающим с входным отверстием 5 промежуточной платформы 4, и соединенным со схемой выделения максимума давления, с которой выделенный максимум подается на вход регистратора 10, фиксируя его значение.

Если допустить, что до всплытия грузонесущей части давление в начальном зазоре (между торцевыми поверхностями промежуточной и несущей платформ) распределяется от периферии к оси O линейно, то справедливо выражение

где величина, характеризующая суммарное давление в прослойке, Па;
S - площадь торцевой поверхности, м²;
P_к - абсолютное давление в камере промежуточной платформы, Па;
P_а - атмосферное давление, Па;
R - радиус торцевой поверхности, м;
d - диаметр входного отверстия промежуточной платформы, м.

Условие всплывания грузонесущей части имеет вид
(2),
где m_и - масса самого тяжелого из подлежащих сортировке изделия, кг;
где m_гч - масса грузонесущей части;
g - ускорение свободного падения, м/с².

Из уравнения (2) легко найти величину суммарного давления воздуха в момент, предшествующий всплыванию грузонесущей части, и, подставив его значение в выражение (1), получить величину максимального давления в камере промежуточной платформы.

Величину необходимого расхода воздуха, подаваемого через дроссели, можно получить из выражения

где Q'₁, Q'₂, ..., Q'_n - значения расходов воздуха через выходные отверстия грузонесущей части, м³/с;
коэффициенты истечения воздуха через выходные отверстия;
f₁, f₂, ... f_n - величины площадей выходных отверстий, м²;
ρ - плотность воздуха, кг/м³;
P_о - среднее давление в прослойке под изделием, Па, определяемое из условия:
P_о - P_а = m_и • g/S_и (4),
S_и - площадь нижней поверхности изделия, м².

Так как величина давления воздуха во входном отверстии промежуточной платформы равна величине P_к, а на периферии начального зазора - величине давления воздуха, поступающего через дроссели P, уравнение Бернулли для начального зазора имеет вид
P+ρV²/2 = P_к+ρV2к

/2+ΔP (5),
где V, V_к - скорости воздуха на входе и выходе начального зазора, рассматриваемого как канал, м/с;
ΔP - величина, характеризующая сопротивление движению воздуха по начальному зазору, связанная с размером и характером неровностей соприкасающихся поверхностей, ПА;
V = Q_n/2πR•[δ₁+δ₂]. (6)
V_к= Q_n/πd•[δ₁+δ₂], (7)
δ₁,δ₂ - характеристики величины неровностей соприкасающихся поверхностей.

Зная величину давления воздуха в питающей магистрали, из выражения (4) легко получить величины [δ₁+δ₂] и ΔP.
Условие невсплывания в случае, когда изделие не перекрыло одно из выходных отверстий желоба,
(8).

При этом P_к в выражении (1) определяется из условия

где Q_n - расход воздуха через "открытое" отверстие, м³/с;
α_n,f_n - соответственно коэффициент истечения воздуха через "открытое" отверстие и его площадь, м².

Изобретение относится к весоизмерительной технике. Внутренняя поверхность несущей платформы имеет форму сужающегося книзу усеченного конуса с шероховатым днищем. Для подачи сжатого воздуха в боковой стенке несущей платформы выполнены отверстия. Центральные оси дроссельных отверстий направлены по касательной к образующей конуса промежуточной платформы, выполненной снаружи в форме соответственно внутренней поверхности несущей платформы с возможностью вращения в ней. Верхняя часть промежуточной платформы выполнена в виде направляющего желоба, под которым размещены три кулачковых профиля, расположенных над шаровыми опорами несущей платформы. Техническим результатом является возможность сортировки штучных изделий на позиции взвешивания. 4 ил.

Устройство для бесконтактного взвешивания и сортировки штучных изделий, содержащее несущую платформу с тремя дросселями для подачи сжатого воздуха и с отверстием в днище, сообщающимся со схемой выделения максимального давления, расположенную под промежуточной платформой, имеющей входное отверстие в днище и выходные отверстия в верхней части, при этом несущая платформа выполнена внутри в виде сужающегося книзу усеченного конуса с шероховатым днищем, а в ее верхней плоскости расположены три равноудаленных друг от друга шаровых опоры, промежуточная платформа выполнена с формой наружной поверхности, соответствующей внутренней поверхности несущей платформы с возможностью вращения в ней, дроссели для подачи сжатого воздуха расположены горизонтально в боковой стенке несущей платформы и направлены по касательной к образующей конической поверхности промежуточной платформы, которая имеет наружный венец с тремя кулачковыми профилями, расположенными над шаровыми опорами несущей платформы, причем верхняя часть промежуточной платформы выполнена в виде направляющего желоба, а схема выделения максимального давления подключена к регистратору.