Способ измерения скорости струи сыпучего материала Советский патент 1985 года по МПК G01P5/06 

I

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости струи сыпучего материала, в частности для сьшучих сред, истекающих плотной струей, в том числе и частично содержащих элементы пыли.

Известен способ определения скорости движения разреженной струи сыпучего материала с помощью фотографирования или киносъемки L1J.

Однако применение фото- и киносъемки требует больших затрат времени и средств на вьтолнение испытания и обработку его результатов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения скорости струи сыпучего материала, включающий подачу материала на вращающиеся лопасти и определение количества материала, проскочившего через лопасти, по которому с учетом скорости вращения лопастей судят о скорости струи.

Скорость струи материала определяют данным способом для момента прекращения или начала просыпания материала в межлопастные пространства ротора. При этом плавно изменяют частоту вращения ротора. С помощью данного способа можно определить скорость плотной струи материала с примесью пыли без больших затрат времени и средств 2.

Однако известным способом практически невозможно уловить без больших погрешностей момент прекращения или начала просыпания материала в межлопастные пространства ротора, так как при увеличении частоты вращения ротора масса материала, проскочившего сквозь межлопастные пространства, уменьшается постепенно. Это объясняется тем, что в межпопастные пространства проскакивают частицы, обладающие максимальнь&ш скоростями. Частота вращения ротора, при которой прекращается прсм:ьтание частиц материала под лопасти, соответствует тому моменту, когда отбрасьгоаются в сторону частиЩ), имеющие максимальную скорость. Следовательно, в этом случае определяется максимальная скорость частиц. Для определения же средней скорости струи сыпучего материала необходимо знать вероятность распределения скорос559Д7 . 2

тей частиц, а знание только макси- мальной скорости недостаточно и только по ее значению невозможно определить среднюю скорость струи 5 с приемлемой точностью.

Цель изобретения - повьппение точности измерения средней скорости струи сьтучего материала.

Указанная цель достигается тем, 10 что .согласно способу, заключающемуся в том, что струю сыпучего материала подают на вращающиеся лопасти и определяют количество материала., проскочившего через лопасти, по которому с учетом скорости , вращения лопастей судят о скорости струи, дополнительно измеряют количество материала, отброшенного лопастями, а искомую скорость струи 20 определяют из выражения

V . и

где VCP средняя скорость

25струи сыпучего материала ;

Ьл- высота лопастей

i- число лопастей;

h- частота вращения ро30тора;

- °средняя массовая доля

nir,,

отраженного лопастями ротора материала от массы поданного

5на ротор материала;

УПр - масса отброшенного

материала; г масса материала,

проскочившего через 0лопасти.

Погрешность измерения уменьшается за счет того, что в результате снижения частоты вращения ротора появилась возможность объективно 5 определять массовую долю материала, отброшенного лопастями ротора в сторону. Вследствие этого учитьгоается вероятность распределения частиц по скорости. При этом определяется средняя за время измерения скорость струи сыпучего материала. На фиг.1 схематично изображено устройство для осуществления предлага1емого способа, фронтальный раз55 1зез; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Для измерения скорости струи сыпучего материала подают материал на вращающийся от механизма привода ротор с жесткими лопастями желобоч HOFO профиля. Отброшенный лопастям под действием центробежных сил материал собирают и определяют его массовую долю от всего количест материала, поданного на ротор. Есл полученное значение Р не входит в рекомендуемый интервал от 0,2 до 0,8, то изменением или частоты вра щения ротора, или числа лопастей на нем, или их высоты, или двумя-т мя изменениями сразу, доводят значение Р|, до рекомендуемого. Например если полученное при эк перименте значение больше ре комендуемого, то скорость струи материала ниже предельно допустимой границы возможности ее определения по принятым параметрам и режимам работы ротора. И для того, чтобы стало возможньи измерить ско рость этой , необходимо или снизить частоту вращения ротора,ил сократить число лопастей на нем,ил уменьшить высоту лопастей, или произвести два-три таких изменений сразу. И наоборот, если экспериментальное значение , меньше рекомендуемого, то производят те же действия, но в противоположном направлении. Как только значение Pfy, вошло в рекомендуемый интервал, производят вычисление скорости стр значение которой прямо пропорционально частоте вращения ротора, числу лопастей на нем, их высоте и обратно пропорционально экспери, ментально определенногсу значеншоСкорость является средней скоростью струи сыпучего саатериала, так как она определяется в среднем для многих циклов за время измерения. Для ее определения,как это видно из уравнения, необходимо знать высоту лопастей h к их число L, частоту вращения и ротора и среднюю массовую долю отброшенного лопастями материала Для того, чтобы погрешности измерения были минимальньа и, значения РП, не должны превышать 0,8, но и не должны быть ниже .0,2. Как уже было показано выше, при больших значениях Р погрешности измерения увеличиваются из-за того, что среди просыпавшегося под лопасти ма териала искусственно увеличивается доля частиц, имеющих максимальную скорость. Погрешность измерения при этом приближается к таким же значениям, как и у прототипа. При малых значениях Р одна и та же абсолютная погрешность в определеНИИ массовой доли, вызванная естественными причинами при рассеве, сбросе материала и его взвешивании, приводит к все более резкому увеличению погрешности измерений. Предлагаемый способ позволяет опр(еделить скорости струй одноименных фракций или отдельных компонентов материала. Для этого нужно выделить эти фракции из обцей совокупности и определить для каяпой из их значения коэффициента Р , Способ также позволяет определять скорость струи материала и в нестационарных условиях, например У1ри движении машины, при воздействии тряски. Наконец, его гораздо проще осуществить, гак как он не требует плавного изменения частоты вращения ротора. Снижение частоты вращения ротора по сравнение со способом-прототипом обусловливает меньшее механическое воздействие на струю материала, так- как число пересечении струи лопастями и ударное воздействие на нее лопастей уменьпмлось. В результате создаются условия для полного исключения случаев разрушения или повреждения материала лопастями, уменьшается погрешность измерения. Устро«1ство для осуществления способа включает ротор 1 с прикрепленными к нему жесткими лопастями 2 желобчатого профиля высотой Ил При этом верхние и нижние кромки 3 каждой из лопастей 2 расположены одной плоскости, перпендикулярной плоскости вращения ротора 1. Ротор I соединен с механизмом 4 привода, оторый при необходимости распгирения иапазона измерения скорости струи пособен ступенчато изменять частоу вращения ротора 1. С этой же елью лопасти 2 на роторе 1 могут ыть выполнены съемньгми в виде наора, состоящего из двух или нескольих комплектов лопастеГ 2. Каждый омплект включает лопасти 2 одинакоовой высоты, но не обязательно авное число лопастей 2. Сменные омплекты лопастей 2 могут быть 5 выполнены и совместно с роторами 1 Для сбора материала, отброшенного лопастями 2 ротора 1, вокруг после него установлен улавливатель 5. Улавливатель 5 вьтолнен в виде охватывающего ротора 1 полого кольца со стенкой с внешней стороны. Для сбора материала, просыпавшегося в меяспопастныё пространства, под ротором 1 установлен поддон 6 с емкостью 7. На фиг.1 изображен также насадок 8, из которого истекает струя сыпучего материала. Устройство работает следующим образом. Струю сыпучего материала подают из насадка 8 на приведенный во вра щение от механизма 4 привода ротор 1 в зону воздействия желобочных лопастей 2. Лопасти 2 захватывают сыпучий материал в границах по высоте h между верхними и нижними кромками 3 и отбрасывают его в улавливатель 5. Часть сыпучего материала, незахваченная лопастями 2, просыпается вниз под лопасти 2 в поддон 6 и далее в емкость 7. Если, например, просыпания материа не происходит, то снижают частоту вращения н ротора 1, уменьшают на нем число лопастей 2 и их высоту H до значений, необходимых для обеспечения устойчивого просыпания материала в межпопастные пространства. Затем собирают (атериал раз7дельно из улавливателя 5 и поддона 6 с емкостью 7. По результатам взвешивания навесок материала, собранн ых из улавливателя 5 и емкости 7, определяют массовую долю Р отраженного лопастями 2 ротора 1 материала от всей его массы, поданньй на ротор 1 за время измерения скорости струи. По массовой доле Р частоте вращения -И ротора 1, высоте h л лопастей 2 и их числу L с помощью .ука:занной формулы определяют среднюю скорость Vcp струи сыпучего материала. Масса высыпанного на ротор материала зависит от массового расхода струи и продолжительности измерения. Лопасти 2 могут быть вьтолнены из металла, резины или пластических масс, но они должны сохранять жесткость при работе. Механизм 4 привода должен обеспечивать постоянство частоты вращения ротора 1 на одном или нескольких скоростных режимах . Применение предлагаемого способа позволяет определять скорость плотной струи сьтучего материала с примесью пьши без больших затрат времени и средств, при этом погрешность измерений составляет менее 1,5%.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ СТРУИ СЬШУЧЕГО МАТЕРИАЛА, заключающийся в том, что струю сыпучего материала подают на вращающиеся лопасти и определяют количество материала, проскочивше.е через лопасти, по которому с учетом скорости вращения лопастей судят о скорости струи, отличающий-с я тем, что, с целью повьппения точности измерения средней скорости струи, дополнительно измеряю.т количество материала, отброшенного лопастями, а искомую скорость определяют из вьфажения -Ьл-г и - VCPгде средняя скорость Ср струи сыпучего материала-, Ид высота лопастей; число лопастей; , г и частота вращения ротора , Ш(, сл Р средняя массовая до ля отраженного лопастями ротора материала от массы поданного на ротор, материала; масса отброшенного ИПо материала; ел сл г массй материала; проскочившего через со 1 лопасти.

-т7

/

Фиг.2