ДАТЧИК РАСХОДА СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2013 года по МПК G01F1/00 G01G11/00 

Описание патента на изобретение RU2480715C1

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в химической, микробиологической, фармацевтической промышленности, а также в нанотехнологиях.

Известен лотковый универсальный расходомер (патент РФ на изобретение №2029914 от 27.02.1995 г.), содержащий лоток, два упругих элемента, силоизмерительный датчик, консольный элемент, датчик изгибающих моментов, устройства для вычисления скорости, расхода, массы, а также вторичный прибор и счетчик.

Недостатком данного устройства является значительная погрешность при пульсирующем характере потока измеряемого материала ввиду использования нескольких преобразователей, датчиков и вычислительных устройств.

Известен также датчик расхода (патент РФ на изобретение №2262080 от 10.10.2005 г.), содержащий закрепленную одним краем пластинку под углом α к вертикали и первичный измерительный преобразователь в виде оптрона с открытым каналом связи, в котором находится шторка, соединенная с пластиной. В конструкцию оптрона интегрирован температурный сенсор. Первичный измерительный преобразователь через устройство сопряжения подключен к вычислительному модулю.

Недостатком данного устройства является конструктивная сложность регулирования чувствительности ввиду необходимости уменьшения сечения пластины либо увеличения ее длины, что приводит к увеличению погрешности измерений и, в частности, к увеличению периода собственных колебаний пластины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является датчик расхода сыпучего материала (полезная модель к патенту датчика расхода сыпучего материала RU 87011 U1, МПК G01F 1/100 (2006.01), опубл. 20.09.2009, Бюл. №26), заключающаяся в том, что датчик содержит изгибающийся под действием потока материала упругий элемент в форме пластины, при этом один край пластины жестко закреплен под прямым углом к вертикали, а на противоположном краю пластины закреплен плоский отражатель под углом к вертикали, равным углу естественного откоса сыпучего материала, первичным измерительным преобразователем является оптрон в аналоговом режиме с воздушным каналом связи, содержащим шторку, один край которой соединен с пластиной и интегрированным в конструкцию оптрона температурным сенсором.

Недостатком данного датчика расхода сыпучего материала является значительная погрешность измерения, обусловленная отсутствием отрицательной обратной связи.

Технической задачей заявляемого датчика является повышение точности его работы.

Технический результат достигается тем, что в датчик расхода сыпучего материала, содержащий упругий элемент в форме пластины, один край которой жестко закреплен под прямым углом к вертикали, а противоположный край жестко связан с плоским отражателем под углом к вертикали, равным углу естественного откоса сыпучего материала, при этом первичным измерительным преобразователем является оптрон в аналоговом режиме с воздушным каналом связи, в котором находится шторка, один край которой соединен с пластиной и интегрированным в конструкцию оптрона температурным сенсором, дополнительно введены пластины конденсатора и усилитель постоянного тока, вход которого соединен с выходом оптрона, а выход связан с пластинами плоского конденсатора, которые через диэлектрические материалы (изоляторы) соответственно жестко закреплены на неподвижной опоре под прямым углом к вертикали и на упругом элементе в форме пластины, и выходом датчика.

На чертеже представлена схема датчика расхода сыпучего материала.

Один край пластины 1 жестко закреплен под прямым углом к вертикали, а на противоположном ее краю закреплен плоский отражатель 2, расположенный под углом α к вертикали, который равен углу естественного откоса сыпучего материала. В месте соединения пластины и отражателя (под рабочей поверхностью) располагается шторка 3, свободный край которой находится в щели оптрона с открытым каналом связи, состоящего из излучателя 4, фотоприемника 5, температурного сенсора 6, защитного корпуса 7, при этом выход оптрона соединен с входом усилителя 8, подключенного своим выходом к пластинам 9 и 10 конденсатора, которые через диэлектрические материалы 11 и 12 жестко связаны соответственно с пластиной 1 и неподвижной опорой под прямым углом к вертикали, а сыпучий материал находится в бункере 13.

Датчик расхода сыпучего материала работает следующим образом.

Поток сыпучего материала весом Р падает из бункера 13 на рабочую поверхность отражателя 2 в месте соединения его с пластиной 1, создавая упругую силу N, равную

N=-Psin90°=-P

и изгибающий момент Мизг, равный

Мизг=-N·L=Р·L,

где L - длина пластины от закрепленного края до точки падения материала.

Под действием изгибающего момента Мизг шторка 3 оптрона перемещается, что приводит к изменению напряжения на выходе оптрона. Это напряжение усиливается усилителем постоянного тока 8 и подается на пластины 9 и 10 конденсатора, одна из которых жестко закреплена на горизонтальной поверхности, а вторая жестко связана с пластиной 1. К плоскому электрическому конденсатору, состоящему из пластин 9 и 10, подается напряжение Uвых. Напряжение Uвых компенсирует прогиб пластины 1, возвращая ее в исходное состояние (с погрешностью, определяемой статической ошибкой следящей системы).

Связь между изгибающим моментом Мизг и разностью потенциалов Uвых можно определить в результате приравнивания сил, создающих изгибающие моменты

Мизг=Р·L, M'изг=F1·L1,

где L1 - длина пластины 1 от закрепленного края до середины пластин конденсатора; - сила притяжения между пластинами конденсатора, С - емкость конденсатора, образованного пластинами 9 и 10; h - расстояние между пластинами (подвижным 10 и неподвижным 9 электродами), следовательно

или

,

Таким образом, поток сыпучего материала весом Р, падающий из бункера 13 на рабочую поверхность отражателя 2, прямо пропорционален квадрату напряжения на выходе усилителя постоянного тока 8.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность измерения расхода сыпучего материала за счет введения отрицательной обратной связи, охватывающей датчик. Погрешность работы предлагаемого датчика оценивается статической ошибкой следящей системы автоматического управления, которая обратно пропорциональна коэффициенту усиления следящей системы.

Похожие патенты RU2480715C1

название год авторы номер документа
ДАТЧИК РАСХОДА 2003
  • Першин В.Ф.
  • Подольский В.Е.
  • Однолько В.Г.
  • Егоров С.А.
RU2262080C2
ДАТЧИК ВЕСА 2003
  • Першин В.Ф.
  • Подольский В.Е.
  • Однолько В.Г.
  • Егоров С.А.
RU2257551C2
ВИХРЕВОЙ РАСХОДОМЕР 2004
  • Ветров Владимир Викторович
  • Молдаванов Михаил Юрьевич
RU2279638C2
Датчик уровня сыпучих сред 1983
  • Андрианов Геннадий Александрович
  • Виленский Яков Еремеевич
  • Доронин Владимир Васильевич
SU1281908A1
ПЬЕЗОРЕЗОНАНСНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ 2004
  • Симонов Валерий Николаевич
  • Поляков Владимир Борисович
  • Поляков Александр Владимирович
RU2282837C2
РЕЗОНАНСНЫЙ СЕНСОР ДАВЛЕНИЯ, УСИЛИЯ ИЛИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2008
  • Симонов Валерий Николаевич
  • Симонова Любовь Ивановна
RU2379638C1
ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА ОДНОПЛОСКОСТНОЙ 2006
  • Зотов Михаил Витальевич
  • Тищенко Сергей Георгиевич
  • Евтушенко Сергей Иванович
  • Рудов Никита Владимирович
RU2344369C2
Устройство для формирования потока сыпучего материала на ленте конвейера 1982
  • Кравец Анатолий Ильич
  • Клемпнер Ким Семенович
  • Сапунов Георгий Петрович
SU1082716A1
Датчик разности давлений 1989
  • Раков Виталий Алексеевич
  • Тимошенко Владислав Григорьевич
SU1679227A1
Детектор вихрей 2017
  • Чернышев Валерий Александрович
RU2672819C1

Реферат патента 2013 года ДАТЧИК РАСХОДА СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в химической, микробиологической, фармацевтической промышленности, в том числе связанных с нанотехнологиями. Изобретение направлено на повышение точности работы датчика расхода сыпучего материала при его использовании в системах автоматического контроля и измерения, а также при выполнении дистанционных измерений, что обеспечивается за счет того, что датчик расхода сыпучего материала содержит упругий элемент в форме пластины, который жестко закреплен под прямым углом к вертикали, а противоположный край упругого элемента в форме пластины жестко связан с плоским отражателем под углом к вертикали, равным углу естественного откоса сыпучего материала. Первичным измерительным преобразователем является оптрон в аналоговом режиме с воздушным каналом связи, в котором находится шторка, один край которой соединен с пластиной и интегрированным в конструкцию оптрона температурным сенсором. Выходное напряжение оптрона подключено к входу усилителя постоянного тока, выход которого соединен с пластинами плоского конденсатора, которые через изоляторы соответственно жестко закреплены на неподвижной опоре под прямым углом к вертикали и на упругом элементе в форме пластины, и выходом датчика. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 480 715 C1

Датчик расхода сыпучего материала, содержащий упругий элемент в форме пластины, один край которой жестко закреплен под прямым углом к вертикали, а противоположный край жестко связан с плоским отражателем под углом к вертикали, равным углу естественного откоса сыпучего материала, при этом первичным измерительным преобразователем является оптрон в аналоговом режиме с воздушным каналом связи, в котором находится шторка, один край которой соединен с пластиной, и интегрированным в конструкцию оптрона температурным сенсором, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен пластинами конденсатора и усилителем постоянного тока, вход которого соединен с выходом оптрона, а выход связан с пластинами плоского конденсатора, которые через диэлектрические материалы соответственно жестко закреплены на неподвижной опоре под прямым углом к вертикали и на упругом элементе в форме пластины, и выходом датчика.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2480715C1

Подающий механизм врубовой или комбинированной машины для добычи полезных ископаемых 1949
  • Альшиц Я.И.
SU87011A1
JP 0008233625 А, 13.09.1996
УСТРОЙСТВО ПОДАВЛЕНИЯ УЗКОПОЛОСНЫХ ПОМЕХ 1984
  • Зыков Ю.В.
  • Чуркин В.В.
SU1205737A2
WO 9215848 А1, 17.09.1992
US 2010324838 А1, 23.12.2010
Приспособление для извещения станции о месте нахождения поезда 1924
  • Ремез Л.Н.
  • Теунин И.И.
SU1168A1

RU 2 480 715 C1

Авторы

Мищенко Сергей Владимирович

Фесенко Александр Иванович

Пручкин Владимир Аркадьевич

Даты

2013-04-27Публикация

2011-11-30Подача