УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ В ЦЕНТРИФУГАХ Российский патент 2002 года по МПК G01G9/00 G01G1/18 B04B1/00 B04B3/02 

Изобретение относится к устройству для измерения массы в центрифугах, предназначенных для разделения суспензий на их твердую и жидкую фазы и имеющих корпус, установленный в корпусе с возможностью вращения барабан, в который загружается разделяемая суспензия, и ведущую в барабан загрузочную трубу для подачи суспензии в этот барабан, при этом корпус установлен с возможностью качания вокруг соответствующей оси поворота и предусмотрен динамометрический элемент, чувствительный к зависящим от массы отклонениям положения корпуса, совершаемым вокруг оси поворота и обусловленным различной степенью заполнения барабана суспензией или различной степенью удаления влаги из твердой фазы суспензии и в соответствующем виде отображаемым индикатором измеряемых значений.

Устройство такого типа известно, например, из DE 4316081 С1. В передней части корпуса центрифуги может создаваться незначительное избыточное давление, чтобы исключить попадание отделенной жидкости в приемную камеру для твердой фазы. Во избежание попадания твердой фазы, когда последняя выгружается из центрифуги, в зоне отвода жидкости в передней части корпуса может быть создано небольшое разрежение. Кроме того, в барабане центрифуги создают, как известно (WO 89/05193, WO 92/04982), избыточное или пониженное давление, чтобы, например, определенным образом влиять на процесс фильтрации или сушки присутствующих в виде фильтровального осадка твердых компонентов суспензии. Однако при создании в барабане избыточного или пониженного давления возникают, как очевидно, паразитные силы, искажающие результаты измерения массы центрифуги, работающей в этом отношении по типу рычажных весов.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача усовершенствовать устройство указанного выше типа таким образом, чтобы даже при создании избыточного или пониженного давления в барабане исключить возникновение любых помех, препятствующих получению точных результатов при проведении в центрифуге зависящих от массы измерений.

Согласно п.1 формулы изобретения эта задача в отношении устройства указанного в начале описания типа решается благодаря тому, что предусмотрен трубопровод для создания в барабане избыточного или пониженного давления, при этом линия действия возникающей в этом трубопроводе вследствие избыточного или пониженного давления силы проходит таким образом, что она пересекается с осью поворота корпуса.

Согласно п.2 эта задача в отношении устройства указанного в начале описания типа решается благодаря тому, что предусмотрены трубопровод для создания в барабане избыточного или пониженного давления, а также датчик, измеряющий давление в барабане и корректирующий в зависимости от величины этого давления показания индикатора измеряемых значений.

Ниже изобретение более подробно поясняется на примере некоторых вариантов его выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - предназначенная для гравиметрического определения степени заполнения центрифуга с выворачиваемым фильтром, имеющая трубопровод для создания в барабане избыточного или пониженного давления,
на фиг.2 - первый вариант выполнения центрифуги,
на фиг. 3 - второй вариант выполнения центрифуги, несколько видоизмененный по сравнению с вариантом по фиг.2,
на фиг. 4 - третий вариант выполнения центрифуги, основанный на другом принципе действия, и
на фиг. 5 - вариант выполнения центрифуги, несколько видоизмененный по сравнению с вариантом по фиг.4.

Схематично показанная на фиг.1 центрифуга 1 с выворачиваемым фильтром, которая служит для переработки суспензий различной массы, имеет, как известно, установленный в корпусе 2 на валу 3 с возможностью вращения барабан 4, который приводится во вращение приводным двигателем 5 и закрывается перемещаемой в осевом направлении крышкой 6. С крышкой 6 распорками 7 жестко соединено промежуточное дно 8, перемещаемое вместе с ней. Между наружным краем промежуточного дна 8 и передним, смежным с крышкой 6 краем барабана 4 расположен слегка сходящийся на конус тканевый фильтр 9. Корпус имеет переднюю часть 2а и заднюю часть 2b, которые отделены друг от друга газонепроницаемой перегородкой 22.

В показанном на чертеже рабочем положении центрифуги 1 барабан 4 заполняется через загрузочную трубу 11 фильтруемым материалом, а именно состоящей из твердых веществ и жидкости суспензией. При вращении барабана 4 твердая фаза скапливается с внутренней стороны тканевого фильтра 9 в виде так называемого "кека" (фильтровального осадка), тогда как вытесняемая сквозь тканевый фильтр 9 и перфорированные стенки барабана жидкость выходит с наружной стороны барабана 4 и отводится через отводящий патрубок 12 для фильтрата. Для отделения кека от тканевого фильтра 9 по окончании фильтрации крышка 6 вместе с промежуточным дном 8 после отключения подачи суспензии сдвигается по фиг.1 влево, в результате чего тканевый фильтр 9 выворачивается наружу, а кек с его внутренней стороны оказывается с наружной стороны фильтра. При дальнейшем вращении барабана 4 с вывернутым наружу тканевым фильтром 9 кек под действием центробежных сил сбрасывается с тканевого фильтра 9 в переднюю часть 2а корпуса, падая в съемную емкость 13. После отделения кека путем центрифугирования от тканевого фильтра крышка 6 снова закрывается, а центрифуга вновь устанавливается в первоначальное рабочее положение, после чего по загрузочной трубе 11 в барабан 4 можно снова подавать фильтруемую суспензию.

Вышеописанное устройство, состоящее из корпуса 2, барабана 4, приводного двигателя 5 и загрузочной трубы 11, является как таковое жесткой конструкцией и может качаться (балансировать) вокруг горизонтальной оси 14 поворота, т. е. в вертикальной плоскости. Ось 14 поворота со своей стороны расположена на упругих амортизирующих элементах 15, которые установлены на неподвижном, соединенном с фундаментом 16 основании 17. В качестве амортизирующих элементов 15 можно использовать, например, обычные резинометаллические виброизоляционные опоры, служащие для поглощения и амортизации вибрации, которая может возникнуть при вращении барабана 4. Ось 14 поворота в виде отдельной детали можно не использовать, если сами амортизирующие элементы 15 одновременно допускают качательное движение устройства в вертикальной плоскости.

Между корпусом 2 и еще одним неподвижным основанием 18 расположен работающий на растяжение или сжатие динамометрический элемент 19 известной конструкции, например датчик силы (месдоза). Тем самым все устройство работает по типу рычажных весов следующим образом. Подаваемая по загрузочной трубе 11 в барабан 4 суспензия нагружает расположенную слева от горизонтальной оси 14 поворота сторону центрифуги 1, воздействуя таким путем на расположенный справа от оси 14 поворота динамометрический элемент 19. Динамометрический элемент 19 по электрической цепи 34 соединен с проградуированным в единицах массы или уровня заполнения индикатором 35 измеряемых значений, имеющим шкалу 36 с передвигающейся по ней стрелкой.

С целью кинематически отделить работающую по типу рычажных весов центрифугу 1 от внешних устройств и тем самым избежать появления ошибок в измерениях корпус 2 соединен с емкостью 13 гибким газонепроницаемым соединительным приспособлением 21, например сильфоном, благодаря чему левая сторона устройства может свободно качаться вокруг оси 14 поворота. Соединенный с загрузочной трубой 11 трубопровод 10 для подачи суспензии также имеет соответствующий гибкий участок 30, благодаря которому также обеспечивается свободное качание устройства вокруг оси 14 поворота.

При применении устройства в определенных целях может оказаться целесообразным проводить фильтрацию в барабане 4 при избыточном или пониженном давлении. В рассматриваемом варианте подобное давление, соответственно разрежение создается через трубопровод 10 и загрузочную трубу 11 в полости барабана 4, заключенной в тканевый фильтр 9. Под действием этого давления, как очевидно, возникает сила P₁, величина которой зависит от площади поперечного сечения загрузочной трубы 11 и которая вследствие горизонтального в примере по фиг. 1 подвода давления действует также в горизонтальном направлении, обозначенном двунаправленной стрелкой 40, и создает с учетом расстояния а (плеча приложения силы) от загрузочной трубы 11 до оси 14 поворота соответствующий вращающий момент Р₁•а, вращательное действие которого направлено вправо или влево в зависимости от преобладания избыточного либо пониженного давления. С другой стороны от оси 14 поворота в динамометрическом элементе 19 под действием силы Р₁ в виде реакции возникает вращающий момент Р₂•b, при этом справедливо следующее равенство:
P₁•a = Р₂•b, (1)
где b обозначает плечо рычага между осью 14 поворота и динамометрическим элементом.

В этой формуле сила Р₂ действует как паразитная сила, искажающая результаты измерения массы. Эту паразитную силу Р₂ можно рассчитать исходя из вышеприведенной формулы следующим образом:
P₂ = Р₁•a/b. (2)
Таким образом, паразитная сила Р₂ является по своей природе линейной функцией, напрямую зависящей от создаваемого избыточного или пониженного давления силы Р₁, и поэтому влияние этой паразитной силы Р₂ на процесс измерения следует исключить.

В показанном на фиг.2 варианте загрузочная труба 11 в месте ее входа в корпус 2 жестко соединена с коленом 41, которое в свою очередь присоединено к гибкому участку 30 трубопровода 10. Угол изгиба колена 41 выбран таким образом, чтобы при создании избыточного или пониженного давления показанная на фиг.2 штрихпунктиром линия 50 действия возникающей в результате силы Р₁, обозначенной двунаправленной стрелкой 40, пересекалась с осью 14 поворота. Благодаря этому показанное на фиг.1 плечо а, характеризующее создаваемый силой P₁ вращающий момент, становится равным нулю, а вместе с ним в соответствии с вышеприведенной формулой (2) исчезает и паразитная сила Р₂, что позволяет в результате беспрепятственно проводить измерение массы.

На фиг. 3 показан несколько видоизмененный по сравнению с вариантом по фиг. 2 вариант в том отношении, что удлиненная и дважды изогнутая под прямым углом загрузочная труба 11 проходит над корпусом 2, опираясь на него через стойку 42. Изогнутый вертикально вверх конец загрузочной трубы 11, который в свою очередь соединен с гибким участком 30 трубопровода 10, расположен таким образом, что его показанная штрихпунктирной линией ось пересекается с осью 14 поворота. Таким образом, если на соединенном с участком 30 конце загрузочной трубы 11 при создании избыточного или пониженного давления возникает сила Р₁, ориентированная вверх или вниз по одному из направлений двунаправленной стрелки 40, то линия 50 ее действия снова будет проходить через ось 14 поворота, и поэтому по причинам, указанным выше при описании фиг.2, не возникнет никакой паразитной силы P₂.

В варианте по фиг.4, на которой те элементы, которые идентичны таковым по фиг.1-3, обозначены теми же позициями, из-за горизонтального подвода избыточного или пониженного давления и действия обусловленной этим силы Р₁ снова справедливо вышеописанное уравнение (2), согласно которому паразитная сила Р₂ зависит от силы P₁, определяемой создаваемым избыточным или пониженным давлением. Однако сила P₁ непосредственно зависит от преобладающего в трубопроводе 10 и, следовательно, в загрузочной трубе 11 и барабане 4 давления. Это давление определяет датчик 43 на трубопроводе 10. В других вариантах датчик 43 можно было бы установить также на загрузочной трубе 11 или на барабане 4. Датчик 43 соединен с индикатором 35 измеряемых значений электрической цепью 44, в которую включен известный электронный блок 45, который в зависимости от преобладающего избыточного или пониженного давления вычисляет в варианте по фиг.4 возникающую паразитную силу Р₂ и каждый раз соответственно корректирует положение стрелки 37 в зависимости от рассчитанной величины указанной паразитной силы Р₂, благодаря чему стрелка 37 всегда показывает истинное измеренное значение (например, в единицах массы или уровня заполнения). Таким образом, и в устройстве по фиг.4 обеспечивается компенсация паразитной силы Р₂, действующей в барабане 4 при избыточном или пониженном давлении.

Вариант по фиг. 5 отличается от варианта по фиг.4 лишь тем, что загрузочная труба 11 имеет не горизонтальную концевую часть, а изогнутое вертикально вверх колено 46, в результате чего возникающая при избыточном или пониженном давлении сила P₁ действует вертикально, создавая вращающий момент, который определяется плечом а, ориентированным в ином по сравнению с фиг. 4 направлении. Однако и в этом варианте на трубопроводе 10 установлен датчик 43, который совместно с электронным блоком 45 осуществляет, как и в варианте по фиг.4, текущую (следящую) коррекцию показаний индикатора 35, обеспечивая таким путем в любой момент времени компенсацию паразитной силы Р₂ и точность показания соответствующего измеренного значения.

Изобретение относится к весоизмерительной технике. Устройство для измерения массы в центрифугах, предназначенных для разделения суспензий на их твердую и жидкую фазы, содержит корпус (2), установленный в корпусе с возможностью вращения барабан (4), в который загружается разделяемая суспензия, и ведущую в барабан загрузочную трубу (11) для подачи суспензии в барабан (4). Корпус (2) установлен с возможностью качания вокруг соответствующей оси поворота. Предусмотрен динамометрический элемент (19), чувствительный к зависящим от массы отклонениям положения корпуса, совершаемым вокруг оси поворота и обусловленным различной степенью заполнения барабана суспензией или различной степенью удаления влаги из твердой фазы суспензии. Устройство содержит также трубопровод (10) для создания в барабане (4) избыточного или пониженного давления. При этом линия (50) действия возникающей в этом трубопроводе (10) вследствие избыточного или пониженного давления силы Р₁ проходит таким образом, что она пересекается с осью (14) поворота корпуса (2), или же предусмотрен датчик, измеряющий давление в барабане и корректирующий в зависимости от величины этого давления показания индикатора (35) измеряемых значений. Технический результат - повышение точности измерения. 2 с.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для измерения массы в центрифугах, предназначенных для разделения суспензий на их твердую и жидкую фазы и имеющих корпус, установленный в корпусе с возможностью вращения барабан, в который загружается разделяемая суспензия, и ведущую в барабан загрузочную трубу для подачи суспензии в этот барабан, при этом корпус установлен с возможностью качания вокруг соответствующей оси поворота и предусмотрен динамометрический элемент, чувствительный к зависящим от массы отклонениями положения корпуса, совершаемым вокруг оси поворота и обусловленным различной степенью заполнения барабана суспензией или различной степенью удаления влаги из твердой фазы суспензии и в соответствующем виде отображаемым индикатором измеряемых значений, отличающееся тем, что барабан закрывается крышкой и предусмотрен трубопровод (10, загрузочная труба 11) для создания в барабане (4) избыточного или пониженного давления, при этом линия (50) действия возникающей в этом трубопроводе (10, загрузочной трубе 11) вследствие избыточного или пониженного давления силы (Р₁) проходит таким образом, что она пересекается с осью (14) поворота корпуса (2). 2. Устройство для измерения массы в центрифугах, предназначенных для разделения суспензий на их твердую и жидкую фазы и имеющих корпус, установленный в корпусе с возможностью вращения барабан, в который загружается разделяемая суспензия, и ведущую в барабан загрузочную трубу для подачи суспензии в этот барабан, при этом корпус установлен с возможностью качания вокруг соответствующей оси поворота и предусмотрен динамометрический элемент, чувствительный к зависящим от массы отклонениям положения корпуса, совершаемым вокруг оси поворота и обусловленным различной степенью заполнения барабана суспензией или различной степенью удаления влаги из твердой фазы суспензии и в соответствующем виде отображаемым индикатором измеряемых значений, отличающееся тем, что барабан закрывается крышкой и предусмотрен трубопровод (10, загрузочная труба 11) для создания в барабане (4) избыточного или пониженного давления со стороны загрузки барабана, а также датчик (43), измеряющий давление в барабане со стороны загрузки и корректирующий в зависимости от величины этого давления показания индикатора (35) измеряемых значений.