Способ определения объема транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала Российский патент 2018 года по МПК G01F23/28 

Описание патента на изобретение RU2648972C1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения объема сыпучего материала при его транспортировке конвейером снегоочистительной техники.

Известен способ определения количества сыпучего материала в емкости путем измерения степени ее опорожнения, при этом в свободном от контролируемого вещества пространстве емкости возбуждают акустический импульс и по параметрам возникших свободных колебаний находящегося над поверхностью материала воздуха судят о количестве содержащегося в емкости материала (Патент №321687 от 19.11.1971 г.).

Недостатком способа является невозможность определения количества сыпучего материала на открытой поверхности без боковых стенок.

Наиболее близким по совокупности признаков является способ определения объема транспортируемого конвейером сыпучего материала (Патент №1527499 от 07.12. 1989 г.), в котором поверхность сыпучего материала освещают узким плоским пучком света так, что на поверхности сыпучего материала образуется полоса света, ориентированная поперек движения конвейерной ленты. Над конвейерной лентой вдоль направления ее движения под некоторым углом к горизонтальной плоскости устанавливают передающую телевизионную камеру, с помощью которой получают телевизионный сигнал изображения узкой освещенной полосы, обработка которого позволяет получить информацию об объеме оттранспортированного за известное время сыпучего материала.

Недостатками способа являются техническая сложность реализации, а также зависимость точности получаемой об объеме сыпучего материала информации от светоотражающих свойств контролируемого сыпучего материала и степени освещенности его поверхности внешними источниками.

Разработанный способ направлен на решение актуальной задачи - повышения точности определения объема сыпучего материала, проходящего через конвейерную ленту, для оценки производительности снегоочистительной техники.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе определения объема транспортируемого конвейером сыпучего материала, включающем освещение поверхности сыпучего материала направленным излучением, регистрацию отраженного излучения с последующей обработкой полученного сигнала, по которому определяют объем транспортируемого сыпучего материала, освещение поверхности сыпучего материала осуществляют направленным электромагнитным излучением регистрацию отраженного электромагнитного излучения осуществляют с помощью n пар источников и приемников ультразвуковых волн, установленных параллельно конвейерной ленте, определяют разность времен регистрации отраженных от сыпучего материала ультразвуковых волн, площадь поперечного сечения сыпучего материала определяют, интегрируя аппроксимированные значения высоты слоя сыпучего материала в каждый момент времени, а высоту слоя сыпучего материала определяют по формуле:

h=hд-0,5Δtiνв,

где hд - расстояние между источниками ультразвуковых волн и поверхностью конвейерной ленты, м;

νв - скорость распространения ультразвуковой волны в воздухе, м/с;

Δti - разность времен регистрации отраженных от сыпучего материала ультразвуковых волн, с;

i - номер источника ультразвуковых волн.

Способ иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 представлена схема определения объема транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала при очистке железнодорожных путей, на фиг. 2 - вид по стрелке А:1 - сыпучий материал; 2 - контрольная область конвейерной ленты; 3 - конвейерная лента; 4 - источники ультразвуковых колебаний; 5 - приемники ультразвуковых колебаний; 6 - расстояние между источниками и приемниками ультразвуковых колебаний и поверхностью контрольной области конвейерной ленты; 7 - плоскость крепления источников и приемников ультразвуковых колебаний; 8 - ультразвуковые волны; 9 - микрокомпьютерная техника; 10 - датчик частоты вращения конвейера.

Предложенный способ реализуется следующим образом. Для определения объема транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала 1, прошедшего через контролируемую область 2 конвейерной ленты 3, n пар источников 4 и приемников 5 ультразвуковых колебаний стационарно устанавливают на одинаковом расстоянии 6 от поверхности контролируемой области конвейерной ленты на одной прямой 7. Источники ультразвуковых колебаний генерируют волну 8, направленную по нормали к поверхности конвейерной ленты. Средствами микрокомпьютерной техники 9 определяют разности времен Δti, с, между генерацией ультразвуковой волны источником и регистрацией отраженной от поверхности транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала в точке xi приемником. Определяют высоту слоя транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала в точке xi над поверхностью конвейерной ленты по формуле: hi=hд-0,5Δtiνв, м, где hд - расстояние между источниками ультразвуковых колебаний и поверхностью конвейерной ленты, м, νв - скорость распространения ультразвуковой волны в воздухе, м/с. После этого определяют площадь поперечного сечения слоя транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала в момент времени t, с, по формуле: , где ƒ(i) - функция, полученная аппроксимацией значений hi, высоты слоя транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала. Определяют скорость движения конвейерной ленты ν, м/с, по данным датчика частоты вращения 10 вала конвейерной ленты. Количество m измерений площади поперечного сечения слоя транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала определяют по формуле m=tT/tИ, где tT - время измерения объема транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала, с, tИ - длительность одного измерения, с. Объем транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала определяют по формуле:. Полученные значения объема транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала сохраняются в запоминающих устройствах микрокомпьютерной техники.

Предложенный способ был опробован на базе поезда снегоуборочного самоходного «ПСС-1К», прикрепленного к депо станции «Инская» Западно-Сибирской железной дороги в моменты выезда на пути необщего пользования для уборки снежных масс. На предусмотренной конструкцией самоходного поезда металлической перекладине, расположенной над контролируемой областью конвейерной ленты, были установлены три ультразвуковых датчика модели HC-SR04, представляющих собой источники и приемники ультразвуковых колебаний в общем корпусе. Датчики были направлены по нормали к поверхности контролируемой области конвейерной ленты для обеспечения минимального расстояния распространения ультразвуковой волны. Частота генерируемых ультразвуковых колебаний составляла 40 кГц. Разности времен между генерацией ультразвуковой волны и регистрацией отраженной от поверхности снежной массы в контролируемой области конвейерной ленты волны определялись специализированным программным обеспечением на базе микрокомпьютера Raspberry Pi 2. Площадь поперечного сечения слоя снежной массы определялась из результатов аппроксимации полученных значений высоты слоя снежной массы методом наименьших квадратов. Скорость движения конвейерной ленты определялась с помощью магнитного датчика частоты вращения вала и составляла 1 м/с. В течение одного часа работы суммарный объем снежной массы, прошедшей через контролируемую область конвейерной ленты,составил 400 м3. Полученные данные были подтверждены инструментальными и визуальными измерениями.

Преимущество предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключается в уменьшении технической сложности реализации способа, а также в увеличении точности определения объема сыпучих материалов со специфическими светоотражающими свойствами, в частности снега.

Похожие патенты RU2648972C1

название год авторы номер документа
Способ определения объема транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала 2021
  • Попков Артём Антонович
  • Абрамов Андрей Дмитриевич
  • Бехер Сергей Алексеевич
  • Гуляев Михаил Александрович
  • Кочетков Антон Сергеевич
  • Семенов Михаил Андреевич
RU2782165C1
Способ автоматического контроля крупности кускового материала 1990
  • Токмачев Валентин Алексеевич
  • Трушин Алексей Алексеевич
SU1749778A1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 2003
  • Ахобадзе Г.Н.
RU2240504C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКАНИРОВАНИЯ КОСТЕЙ В МЯСЕ 2015
  • Приступа Дэвид
RU2705389C2
СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ТРУБ И ТРУБОПРОВОДОВ 1997
  • Власов В.Т.(Ru)
  • Марин Б.Н.(Ru)
RU2117941C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНОЙ СКОРОСТИ ЛОКОМОТИВА 2001
  • Зарифьян А.А.
  • Кириевский Е.В.
  • Январев С.Г.
  • Колпахчьян П.Г.
RU2189599C1
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ 2000
  • Власов А.Н.
  • Долгих В.И.
  • Дроздов В.Д.
  • Зосимов В.В.
  • Маслов Б.В.
RU2156455C1
СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ПРОТЯЖЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2023
  • Рыбин Игорь Александрович
RU2825120C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНОЙ СКОРОСТИ ЛОКОМОТИВА 2001
  • Зарифьян А.А.
  • Кириевский Е.В.
  • Колпахчьян П.Г.
  • Январев С.Г.
RU2189600C1
Устройство для контроля качества транспортируемого ленточным конвейером сыпучего материала 1983
  • Грабов Павел Исаакович
  • Потапов Александр Борисович
  • Михайлов Геннадий Иннокентьевич
SU1105418A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 648 972 C1

Реферат патента 2018 года Способ определения объема транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала

Использование: для определения объема транспортируемого конвейером сыпучего материала. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют освещение поверхности сыпучего материала направленным излучением, регистрацию отраженного излучения с последующей обработкой полученного сигнала, по которому определяют объем транспортируемого сыпучего материала, при этом освещение поверхности сыпучего материала осуществляют направленным ультразвуковым излучением, регистрацию отраженного ультразвукового излучения осуществляют с помощью приемников ультразвуковых волн, при этом n пар источников и приемников ультразвуковых колебаний стационарно устанавливают на одинаковом расстоянии от поверхности контролируемой области конвейерной ленты на одной прямой, определяют разность времен регистрации отраженных от сыпучего материала ультразвуковых волн, площадь поперечного сечения сыпучего материала определяют, интегрируя аппроксимированные значения высоты слоя сыпучего материала в каждый момент времени, при этом высоту слоя сыпучего материала определяют по определенной математической формуле. Технический результат: повышение точности определения объема сыпучего материала, проходящего через конвейерную ленту. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 648 972 C1

Способ определения объема транспортируемого конвейером сыпучего материала, включающий освещение поверхности сыпучего материала направленным излучением, регистрацию отраженного излучения с последующей обработкой полученного сигнала, по которому определяют объем транспортируемого сыпучего материала, отличающийся тем, что освещение поверхности сыпучего материала осуществляют направленным ультразвуковым излучением, регистрацию отраженного ультразвукового излучения осуществляют с помощью приемников ультразвуковых волн, при этом n пар источников и приемников ультразвуковых колебаний стационарно устанавливают на одинаковом расстоянии от поверхности контролируемой области конвейерной ленты на одной прямой, определяют разность времен регистрации отраженных от сыпучего материала ультразвуковых волн, площадь поперечного сечения сыпучего материала определяют, интегрируя аппроксимированные значения высоты слоя сыпучего материала в каждый момент времени, при этом высоту слоя сыпучего материала определяют по формуле:

hi=hд-0,5ΔtiVв,

где hд - расстояние между источниками ультразвуковых волн и поверхностью конвейерной ленты, м;

Vв - скорость распространения ультразвуковой волны в воздухе, м/с;

Δti - разность времен регистрации отраженных от сыпучего материала ультразвуковых волн, с;

i - номер источника ультразвуковых волн.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2648972C1

Способ определения объема транспортируемого конвейером сыпучего материала 1986
  • Молчанов Олег Николаевич
  • Климов Валентин Викторович
  • Семыкин Михаил Анатольевич
  • Колесник Владимир Леонидович
SU1527499A1
СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ УРОВНЯ СЫПУЧИХ СРЕД В ЕМКОСТИ 2001
  • Казинцев В.А.
  • Соловьев Ю.Ф.
  • Вольнов А.С.
  • Фокин М.Ю.
RU2188398C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ ЖИДКИХ И СЫПУЧИХ СРЕД В РЕЗЕРВУАРАХ 1999
  • Щеглов Г.А.
RU2180434C2
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКИХ И СЫПУЧИХ СРЕД 2002
  • Жмылев А.Б.
  • Титов С.В.
  • Тоом К.Э.
  • Топунов А.В.
RU2195635C1
DE 2935143 A1, 19.03.1981
DE 3411540 A1, 10.10.1985.

RU 2 648 972 C1

Авторы

Попков Артём Антонович

Бехер Сергей Алексеевич

Кочетков Антон Сергеевич

Даты

2018-03-28Публикация

2016-10-05Подача