УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ВЗВЕШИВАНИЯ И СОРТИРОВКИ ШТУЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2007 года по МПК G01G11/00 

Изобретение относится к весоизмерительной технике.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для бесконтактного взвешивания и сортировки штучных изделий, состоящее из несущей и промежуточной платформы. Несущая платформа имеет гладкие цилиндрическую и коническую, шероховатую торцевую внутренние поверхности, дроссельные отверстия для подачи воздуха и шаровые опоры. Промежуточная платформа имеет шероховатую торцевую поверхность, оснащенную лопастями коническую поверхность, направляющий желоб с выходными отверстиями и кулачок, обеспечивающий гравитационную самоустановку промежуточной платформы, измерительное отверстие, соединенное с входом схемы выделения максимума давления /Патент RU №2127423 Устройство для бесконтактного взвешивания и сортировки штучных изделий. Авторы: Носов О.А., Чертов Е.Д., Жарков С.В. - опубл. в БИ 1999 г., №7/.

Устройство обеспечивает взвешивание и сортировку изделий в узком диапазоне масс изделий, что ограничивает его применение в технологических линиях быстро переналаживающихся на различные виды выпускаемых изделий.

Технической задачей изобретения является возможность быстрого переориентирования устройства на работу с изделиями разной массы, увеличение области использования устройства.

Техническая задача достигается тем, что в устройстве для бесконтактного взвешивания и сортировки штучных изделий контролируемой массы, включающем несущую и промежуточную платформы, новым является то, что промежуточная платформа состоит из верхней и нижней частей, которые образуют камеру, куда засыпаны сферические зерна из упругого материала, а верхняя часть подвижна в вертикальной плоскости относительно нижней, что в несущую платформу, имеющую гладкие цилиндрическую и коническую, шероховатую торцевую внутренние поверхности, дроссельные отверстия, шаровые опоры, и промежуточную платформу, выполненную с формой наружной поверхности, соответствующей внутренней поверхности несущей платформы с возможностью вращения в ней, имеющую шероховатую торцевую поверхность, коническую поверхность, оснащенную лопастями, направляющий желоб с выходными отверстиями и кулачок, обеспечивающий гравитационную самоустановку промежуточной платформы, новым является то, что промежуточная платформа состоит из верхней и нижней частей, которые образуют камеру, куда засыпаны сферические зерна из упругого материала, при этом верхняя часть промежуточной платформы подвижна относительно нижней в вертикальной плоскости.

Технический результат выражается в возможности быстрой переналадки устройства на работу с изделиями разной массы, расширении области применения.

Устройство для бесконтактного взвешивания и сортировки штучных изделий представлено на фиг.1; на фиг.2 - вид сверху устройства; фиг.3 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.5 - вид С на фиг.3.

Предлагаемое устройство для бесконтактного взвешивания и сортировки штучных изделий представляет собой несущую платформу 1, имеющую гладкие цилиндрическую и коническую и шероховатую торцевую внутренние поверхности, дроссельные отверстия 2 для подачи воздуха и шаровые опоры 3; сборочную промежуточную платформу 4, состоящую из верхней 5 и нижней 6 частей. Верхняя часть 5 промежуточной платформы 4 состоит из цилиндрической части с наружной резьбой и направляющего желоба 7 с выходными отверстиями 8, нижняя часть 6 представляет собой цилиндрический участок с внутренней резьбой, куда вкручивается верхняя часть 5 и конический участок, оснащенный лопастями 9. В торцевой части промежуточной платформы находится входное отверстие 10. Между нижней и верхней частями промежуточной платформы засыпаны сферические зерна из упругого материала 11. К нижней части 6 промежуточной платформы 4 крепится кулачок 12, обеспечивающий гравитационную самоустановку промежуточной платформы 4.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии контролируемой массы воздух свободно проходит через каналы между лопастями 9, полости между торцевыми поверхностями несущей платформы 1 и нижней части 6 промежуточной платформы 4, входное отверстие 10, слой упругих зерен 11 и выходные отверстия 8 направляющего желоба 7. 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 входе изделия 13 (контролируемой массы) на направляющий желоб 7 между нижней поверхностью изделия 13 и грузонесущей поверхностью направляющего желоба 7 верхней части 5 промежуточной платформы 4 образуется воздушная прослойка, обеспечивающая полную бесконтактность процесса взвешивания и сортировки. По мере движения давление в камере промежуточной платформы 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 торцевыми поверхностями несущей и промежуточной платформ. Сохраняется также и прослойка под изделием. Толщина прослойки при этом пропорциональна максимальной величине давления. В этот момент прекращается действие силы трения поверхностей промежуточной и несущей платформ, обусловленной их шероховатостью, и начинается вращательное движение промежуточной платформы вокруг своей центральной оси. При этом величины крутящего момента и угловой скорости пропорциональны радиусу конической поверхности промежуточной платформы, находящемуся в этот момент на высоте центральных осей дроссельных отверстий 2, а следовательно, и однозначно соответствуют величине массы изделия. Сохраняется также и прослойка под изделием. 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.

При уходе изделия с направляющего желоба давление в камере промежуточной платформы и между торцевыми поверхностями платформ падает, промежуточная платформа опускается и с помощью шаровых опор 3 и кулачка 12 возвращается в исходное положение.

При работе устройства с изделиями разной массы необходимо, чтобы угол поворота промежуточной платформы, при входе на нее кондиционного изделия, был постоянным. Так как вращающий момент и угловая скорость пропорциональны радиусу конической поверхности промежуточной платформы, находящемуся в этот момент на высоте центральных осей дроссельных отверстий 2, то для работы устройства с изделиями разной массы, при которой сохранялся бы постоянный угол поворота промежуточной платформы, необходимо, чтобы высота воздушной прослойки, образующейся между торцевыми поверхностями несущей и промежуточной платформ, также была постоянной, а давление в ней изменялось пропорционально массе изделия.

Это достигается следующим образом. Как следует из уравнения Бернулли, записанного для начального зазора между торцевыми поверхностями несущей и промежуточной платформ, давление в нем зависит от давления на выходе из отверстий 8 несущего желоба 7 и сопротивления зернистого слоя 11:

где ρ - плотность воздуха, кг/м³;

V_n и V_к - скорость воздуха соответственно между торцевыми поверхностями платформ и на выходе из отверстий 8 направляющего желоба 7, м/с;

Р_n и P_к - давление воздуха соответственно между торцевыми поверхностями платформ и на выходе из отверстий 8 направляющего желоба 7, Па;

ΔР - сопротивление слоя упругих зерен, зависящее от порозности слоя, Па:

где H - высота слоя, м; Н=Н_н-ΔН;

Н_н - начальная высота зернистого слоя, м;

ΔН- изменение высоты зернистого слоя, м;

ε - порозность зернистого слоя;

ε_н - начальная порозность зернистого слоя;

ω₀ - фиктивная скорость газа, рассчитываемая как отношение объемного расхода воздуха ко всей площади поперечного сечения, м/с;

λ - общий коэффициент сопротивления зернистого слоя.

При небольших скоростях течения воздуха, которые имеют место в устройствах с воздушной прослойкой, слагаемыми и можно пренебречь. Тогда при отсутствии изделия на направляющем желобе давление на выходе из отверстий 8 направляющего желоба 7 будет равно атмосферному:

Причем условие невсплывания, когда изделие не перекрыло ни одного отверстия направляющего желоба, имеет вид:

где S - площадь торцевой поверхности нижней части промежуточной платформы, м²;

m_n - масса промежуточной платформы, кг;

g - ускорение свободного падения, м/с².

При поступлении изделия на направляющий желоб давление на выходе из отверстий 8 направляющего желоба 7 увеличивается до значения Р_к, рассчитываемого по формуле:

где А_u - площадь опорной поверхности изделия, м²;

η - коэффициент расхода;

Q_0i - расход воздуха через одно отверстие под изделием, м³/с;

n - количество отверстий под изделием;

m_u - масса изделия, кг.

В этом случае условие всплывания примет вид:

Из выражения (6) видно, что для всплывания платформы с изделиями разной массы на постоянную величину воздушной прослойки между торцевыми поверхностями несущей и промежуточной платформ необходимо изменять сопротивление зернистого слоя ΔР, то есть его порозность. Это достигается вкручиванием верхней части 5 промежуточной платформы 4 в нижнюю 6, в результате чего изменяется высота Н зернистого слоя 11, а следовательно, и его порозность.

При этом устройство работает с изделиями максимальной массы при несжатом зернистом слое и с изделиями минимальной массы при максимально сжатых упругих зернах, когда порозность слоя мала, но не равна нулю.

Преимуществом устройства для бесконтактного взвешивания и сортировки штучных изделий является возможность быстрой настройки устройства на работу с изделиями разной массы, увеличение области использования устройства.

Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано для бесконтактного взвешивания и сортировки штучных изделий контролируемой массы. Устройство содержит несущую платформу, промежуточную платформу, дроссельные отверстия, шаровые опоры и направляющий желоб и кулачок. Несущая платформа имеет гладкие цилиндрическую и коническую, шероховатую торцевую внутренние поверхности. Промежуточная платформа выполнена с формой наружной поверхности, соответствующей внутренней поверхности несущей платформы, и имеет шероховатую торцевую поверхность и коническую поверхность, оснащенную лопастями. При этом промежуточная платформа состоит из верхней и нижней частей, которые образуют камеру, куда засыпаны сферические зерна из упругого материала. Верхняя часть промежуточной платформы подвижна относительно нижней в вертикальной плоскости. Технический результат заключается в возможности быстрой настройки устройства на работу с изделиями разной массы. 5 ил.

Устройство для бесконтактного взвешивания и сортировки штучных изделий контролируемой массы, включающее несущую платформу, имеющую гладкие цилиндрическую и коническую, шероховатую торцевую внутренние поверхности, дроссельные отверстия, шаровые опоры и промежуточную платформу, выполненную с формой наружной поверхности, соответствующей внутренней поверхности несущей платформы с возможностью вращения в ней, имеющую шероховатую торцевую поверхность, коническую поверхность, оснащенную лопастями, направляющий желоб с выходными отверстиями и кулачок, обеспечивающий гравитационную самоустановку промежуточной платформы, отличающееся тем, что промежуточная платформа состоит из верхней и нижней частей, которые образуют камеру, куда засыпаны сферические зерна из упругого материала, при этом верхняя часть промежуточной платформы подвижна относительно нижней в вертикальной плоскости.