УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ СЫПУЧИХ СРЕД Российский патент 2002 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении влажности сыпучих материалов в лабораторных условиях.

Данное изобретение может найти применение в сельском хозяйстве, на агрометеорологических постах, в различных хранилищах сыпучих продуктов, в дорожном строительстве, для контроля влажности стройматериалов, рудных концентратов и т.п.

Одной из важных проблем при измерении влажности сыпучих сред является предварительное формирование проб одинаковой плотности для обеспечения необходимой точности измерения.

Для учета фактора плотности используют различные приемы. Например, перед измерением влажности формируют измерительную дозу заданной массы непосредственно в полости датчика-конденсатора с использованием взвешивающих подпружиненных подвесок [1]. Однако такое решение является достаточно сложным.

В устройстве [2] для измерения влажности измеряемый образец, размещенный между двумя емкостными преобразователями, сжимают до определенной величины, контролируемой по индикатору давления. Емкостные преобразователи размещены на верхнем и нижнем элементах уплотнителя. Недостаток - в необходимости контролирующего прибора и в неблагоприятных условиях работы измерительных преобразователей.

В качестве прототипа можно рассмотреть емкостный датчик влажности [3], содержащий изолированные электроды, пробоприемную камеру и установленное над пробоприемной камерой устройство для уплотнения пробы, содержащее ходовой винт и поршень. Уплотнение образца до заданной плотности производят в пробоприемной камере с основанием в виде заполненной газом герметичной оболочки из эластичного материала при помощи поршня, в торцевой части которого размещены электроды. Поршень приводят в поступательное движение с помощью ходового винта и фрикционной предохранительной муфты.

Недостатком прототипа является использование фрикционной муфты для сохранения заданного давления. При многократном использовании емкостного датчика фрикционная муфта начинает давать погрешности в сохранении заданного давления.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для измерения влажности сыпучих сред с простым и надежным механизмом точного сохранения заданного давления при многократных измерениях влажности, а также создание наиболее благоприятных условий для работы электродов емкостного преобразователя.

Настоящая задача решается тем, что в устройстве для измерения влажности сыпучих сред, содержащем изолированные электроды, пробоприемную камеру и установленное над пробоприемной камерой устройство для уплотнения пробы, содержащее ходовой винт и поршень, согласно изобретению, электроды размещены в полости пробоприемной камеры и зафиксированы в отверстиях. Отверстия выполнены в донной части пpoбoприемной камеры с обеспечением связи электродов с измерительным преобразователем. Устройство для уплотнения пробы выполнено съемным и содержит тарированную пружину сжатия, взаимодействующую одним концом с ходовым винтом, а другим с поршнем. Поршень снабжен ограничительным винтом, выступающим над его поверхностью на заданное расстояние и размещенным соосно с торцом ходового винта, противоположный конец которого выполнен с рукояткой, поворачиваемой вручную.

Технический результат сохранения точности заданного давления достигается благодаря способу задания давления. Пружина, создающая давление, предварительно тарирована, a ограничительный винт установлен в положении, рассчитанном на заданное давление, и жестко закреплен, например, с помощью контргайки или клея. При многократных измерениях всякий раз создается одно и тоже давление на пробу, так как пружина сжимается при одном и том же усилии до одного и того же положения, установленного ограничительным винтом.

Создание наиболее благоприятных условий для работы электродов емкостного преобразователя достигается тем, что электроды размещены в полости пробоприемной камеры и зафиксированы в отверстиях, выполненных в ее донной части, которая неподвижна при работе датчика влажности. Это исключает трение и изгиб проводов, присоединенных к электродам, в результате движения поршня.

Кроме того, электроды выполнены в виде двух полуцилиндров, плотно примыкающих к противоположным участкам боковой поверхности пробоприемной камеры. Благодаря этому, при нагнетании давления в пробоприемной камере оно будет равномерно распределяться по поверхности электродов.

Кроме того, торцы ограничительного винта и ходового винта снабжены взаимодействующими друг с другом элементами сцепления. Благодаря этому исключается прокручивание ходового винта относительно ограничительного винта после их соприкосновения в процессе нагнетания давления и обеспечивается необходимая точность сжатия пружины.

Кроме того измерительный преобразователь размещен непосредственно в донной части пробоприемной камеры, снабженной опорой. Благодаря этому обеспечивается дополнительная устойчивость датчика влажности, компактность и отсутствие длинных соединительных проводов между электродами и преобразователем.

На чертеже приведено заявляемое устройство для измерения влажности сыпучих сред.

В днище пробоприемной камеры 1, выполненной в форме стакана, закреплены дна полуцилиндрических электрода 2, между которыми помещена проба 3 сыпучего материала. Измерительный преобразователь 4 находится непосредственно под днищем пробоприемной камеры 1 и электрически соединен с электродами 2 через загерметизированные отверстия 5. Съемное устройство для уплотнения пробы выполнено в виде цилиндра 6, фиксируемого, например, с помощью резьбы или байонетного соединения на пробоприемной камере 1, и содержит поршень 7, ходовой винт 8 с рукояткой 9, предварительно калиброванную пружину 10 и ограничительный винт 11. Поршень 7, на который воздействует сжимаемая ходовым винтом 8 пружина 10, упирается в пробу 3 и уплотняет ее до тех пор, пока торец ходового винта 8 не упрется в ограничительный винт 11. Пружина 10 сжимается на заранее заданную длину, ограниченную винтом 11. Предварительно пружина 10 калибруется, а ограничительный винт 11 устанавливается под данную длину пружины и жестко фиксируется с помощью контргайки 12 или клея (не показано). На торцах ходового винта 8 и ограничительною винта 11 выполнены элементы сцепления 13 прямоугольной формы.

Устройство работает следующим образом.

Давление, необходимое для измерения влажности, определяется заранее эмпирически и выставляется для каждой группы сыпучих сред с помощью ограничительного винта 11. Винт 11 после установки жестко фиксируется, например, с помощью контргайки 12. Для этой же группы сред определяются тарировочные кривые зависимости влажности от электрической емкости и жестко программируются в измерительном преобразователе.

Специально приготовленную пробу 3 насыпают в пробоприемную камеру 1 до кромок. Сверху надевают съемное устройство 6 для уплотнения пробы и фиксируют его на пробоприемной камере 1 с помощью резьбы или байонетного соединения таким образом, чтобы поршень 7 упирался в пробу 3. Начинают вращать рукоятку 9 ходового винта 8, который сжимает предварительно калиброванную пружину 10. Разжимаясь, пружина 10 воздействует на поршень 7. Поршень 7 уплотняет пробу 3 до тех пор, пока ходовой винт 8 не упрется в ограничительный винт 11, при этом торцы винта 8 и винта 11 зацепляются друг с другом элементами сцепления 13, что предотвращает прокручивание винта 8 относительно винта 11. При этом в пробе 3 создается давление, необходимое для измерения влажности. После этого измеряется электрическая емкость пробы 3 с помощью электродов 2. Сигналы емкости поступают в измерительный преобразователь 4, где обрабатываются с помощью жестко запрограммированных тарировочных кривых зависимости влажности от емкости и выводятся на табло (не показано) в виде величины, показывающей влажность пробы.

Таким образом, данное устройство обеспечивает формирование заданного давления пробы простым механическим сжатием непосредственно в измерительном объеме устройства.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1037763, МПК G 01 N 27/22, авторы Ю.И. Степанов, Ю.М. Урамовский и др., опубл. 1999 г.

2. Авторское свидетельство СССР 830225, МПК G 01 N 27/22, автор Э. В. Кузьминых, опубл. 1981 г.

3. Авторское свидетельство СССР 1636756, МПК G 01 N 27/22, авторы А.В. Кудрявцев и др., опубл. 1991 г.

Использование: в измерительной технике для контроля влажности сыпучих материалов в лабораторных условиях. Сущность: устройство для измерения влажности сыпучих сред содержит изолированные электроды, размещенные в полости пробоприемной камеры и зафиксированные в отверстиях, выполненных в ее донной части с обеспечением связи электродов с измерительным преобразователем. Над пробоприемной камерой установлено съемное устройство для уплотнения пробы, содержащее ходовой винт и поршень, между которыми установлена тарированная пружина, взаимодействуя одним концом с ходовым винтом, а другим с поршнем. По оси поршня против ходового винта установлен ограничительный винт, выступающий над его поверхностью на заданное расстояние. Противоположный конец ходового винта выполнен с рукояткой, поворачиваемой вручную. Электроды выполнены в виде двух полуцилиндров, плотно примыкающих к противоположным участкам боковой поверхности пробоприемной камеры, а торцы ограничительного винта и ходового винта снабжены взаимодействующими друг с другом элементами сцепления. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и упрощение точного сохранения заданного давления при многократных измерениях влажности, а также создание наиболее благоприятных условий для работы электродов емкостного преобразователя. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для измерения влажности сыпучих сред, содержащее изолированные электроды, пробоприемную камеру и установленное над пробоприемной камерой устройство для уплотнения пробы, содержащее ходовой винт и поршень, отличающееся тем, что электроды размещены в полости пробоприемной камеры и зафиксированы в отверстиях, выполненных в ее донной части с обеспечением связи электродов с измерительным преобразователем, устройство для уплотнения пробы, выполненное съемным, содержит тарированную пружину сжатия, взаимодействующую одним концом с ходовым винтом, а другим с поршнем, снабженным ограничительным винтом, выступающим над его поверхностью на заданное расстояние и размещенным соосно с торцом ходового винта, противоположный конец которого выполнен с рукояткой, поворачиваемой вручную. 2. Устройство для измерения влажности сыпучих сред по п. 1, отличающееся тем, что электроды выполнены в виде двух полуцилиндров, плотно примыкающих к противоположным участкам боковой поверхности пробоприемной камеры. 3. Устройство для измерения влажности сыпучих сред по п. 1 или 2, отличающееся тем, что торцы ограничительного винта и ходового винта снабжены взаимодействующими друг с другом элементами сцепления. 4. Устройство для измерения влажности сыпучих сред по пп. 1, 2 или 3, отличающееся тем, что измерительный преобразователь размещен непосредственно в донной части пробоприемной камеры, снабженной опорой, обеспечивающей ее устойчивость.