Способ отбраковки бытовых баллонов перед их заполнением сжиженным газом Советский патент 1987 года по МПК F17C5/02 F17C7/02 

Изобретение относится к технике заполнения баллонов сжиженным газом, а точнее к контролю количества жидкого остатка в баллонах с вертикальной осью и сферическим днищем по ГОСТ .18560-84 для бытового применения на 5,25 и 50 л перед их заполнением (далее - бытовые).

Целью изобретения является повыше- ние производительности и снижение трудоемкости за счет исключения операции считывания значения массы баллона оператором.

Определение количества жидкого ос- татка без считывания массы баллона позволяет высвободить оператора установки от неквалифицированного труда, а также благодаря одновременности взвешивания баллона и нахождения.коли чества жидкого остатка повысить производительность установки.

На фиг.1 - 3 изображены положения жидкости в баллоне в различные моменты времени; на фиг.4 - 6 - временные зависимости перемещения центра тяжести остатка, нагрузок на весовые измерительные элементы Q и Q соответственно.

По предлагаемому способу для отбраковки баллонов с недопустимым количеством жидкого остатка выполняют следующие операции. Подают баллон 1 (фиг.1) в вертикальном положении на платформу 2, и в баллоне 1 (фиг.1 -3) перед измерением создают колебания жидкости 3 надвижением баллона на. платформу 2 весов по направлению стрелки А (фиг.1) с резкой остановкой баллона за счет силы трения о платформу 2. При этих колебаниях свободная поверхность жидкости 3 (фиг,1 -3) в. некоторые моменты времени занимает крайние положения, изображенные на фиг.1 и 3, вызывая своим перемещением перераспределение нагрузок Q и Q на весовые измерительные средства 4 и 5 соответственно, соединенные с различными точками платформы 2., атак- же перемещение центра тяжести жидкости (ЦТж, фиг.1 - 3) на расстояние С и Cj от оси симметрии баллона. Зависимость этого перемещения от времени изображена на фиг.4, где по оси орди- нат отложено перемещение С, а по абсцисс. - время t. Опытным путем установлено, что перемещение центра тяжести с достаточной степенью точности прямо пропорционально зависит от массы жидкого остатка,

Зависимость нагрузки на весовые измерительные средства от времени показана на фиг.5 и б, где по оси ординат отложены нагрузки Q ., и Q, а по оси абсцисс - время t. Для определения массы баллона с остатком находят сумму нагрузок О +Q , которая не зависит, от положения центра тяжести системы баллон - жидкость на платформе 2 весов. Одновременно с этим находят разность нагрузок ,-Qj5 где Q Ир- нагрузки на весовые измерительные средства 4 и 5 (фиг,1) соответственно. Из полученного в ходе измерений множества значений Q находят максимальное ,c и минимальное /5Q и наибольшее изменение нагрузки, равное , .которое прямо пропорционально зависит от перемещения центра тяжести (фиг.4). Если D не превышает наибольшей допустимой величины Dfyon э то баллон от- .- правляют на заполнение, иначе его отправляют на слив. Величину , определяют опытным путем для каждого вида баллонов и типа газовой смеси. Например, для баллонов типа БСЖГ 5-16 емкостью 5 л на макетном образце установки определено, что Н,

Примеры числовых значений для бытовых газовых баллонов на 5,27, 50 л по ГОСТу,, на которых проводят измерения, приведены в табл.1.

Расчеты проводят следующим обра- зом.

Баллон надвигается на платформу весов со скоростью ,6 м/с, останавливается под действием трения о платформу. При таких условиях жидкий остаток поднимается на высоту R V ,018 м, чему соответствует смещение, определяемое профилем дна баллона. Не учитывая поТерь на тре- ние, получают величины мин соответственно. Находят D и, сравнивая с Вддп принимают решение, куда направить баллон. Значения примеров / и 8, приведенные в табл.1, определяют с помощью установки реализующей предлагаемый способ. В случае, когда в баллоне находится 40 г остатка (табл. 1), наг- рузки Q , и Q2 равны 15,63 Ни 13, 78 Н со- ответственно, в пр.отивоположном крайнем положении нагрузки равны 15,86 Н и 13,62 Н. Тогда лр,,., 2,24 Н и jQ ,,

13,62 Н. Так как 0,49 гО,50, то баллон можно заполнять.

Величину D ддг можно определить как теоретически, так и прямым измерением. Покажем сначала теоретическое определение .

Пусть баллон находится на платформе весов, и в данньш момент времени жидкость занимает крайнее положение 1 (фиг,2). Так как баллон . покоится, то записывают следующие уравнения моментов сил, действующих в системе, В системе действуют сила тяжести mg, приложенная к центру тяжести жидкости; масса m жидкого остатка; сила тяжести Mg, приложенная к центру тяжести баллона;- масса М баллона; силы реакции Q,,Q.s приложенные к весовым измерительным элементам 5 и 6 соответственно. Запишем уравнения моментов относительно точек приложения сил Q , и Qj: относительно Q.

(| -)+MgP, , относительно Q

Q,(| +C)+Mgf

.2 - .2.

где t - расстояние между весовыми измерительными элементами; С - смещение центра тяжести ж щкости;

1 2 - расстояние от центра тяжести баллона до весовых измерительных элементов 5 и 6 соответственно;ускорение свободного падения

g Тогда

I - ,,

Q,mg -р- + Mg -

V

+С 2

-р + Mg -gНаходит разность 4Q: -2Р

klfl

SQ Qi -Ql mg -р- + Mg р В другом крайнем положении (фи обозначено пунктиром) нагрузки и QL равны (если не учитьшать энергии):

Р 2

S

1г

2

Mg-f;

J- + Mg-|-.

отсюда

0

5

0

2С

lull

4Q mgY + Mg -jpЕсли указанные положения жидкости - максимальные отклонения от оси симметрии баллона, то ( ЛС1 .M4H5 отсюда получаем, что D

QA,«KC - QM H 18pТаким образом, величина D не зависит от положения баллона на платформе, что подтверждается и измерениями на установке.

Так как в баллон налито максимально допустимое количество остатка, то полученное D равно Вд для данного типа баллонов. Следовательно, величину Од,п оценивают по формуле

D

,4оп

ingj.

где tn - максимально допустимая масса остатка, кг;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

С - смещение центра тяжести жидкости, м;

I - расстояние между весовьми измерительными элементами. Для баллонов БСЖГ-5-16 ,042 кг, ,065 м, расстояние между весовыми средствами ,16 м, ,81 м/с, тогда получаем 0,0,52 Н. Однако эта оценка несколько завьшена из-за того, что при выводе формулы не учитываются потери энергии на трение в жидкости и между стенками и жидкостью.

В реальных условиях нет необходимости в теоретическом определении Вдд„ , поэтому его. определяют экспери- .ментально.

- В баллон наливают наибольшее допустимое количество остатка (2%

от массы сжиженного газа в заполненном баллоне) и по показаниям установки определяют знач ение , . Для баллонов типа БСЖГ-5-16 наибольший допустимый остаток 42 г, Одоп

0,50 Н.

Теоретические и практические значения D кои6 для разных баллонов приведены в табл.2.

Для пояснения множества значений ,Q и Q, которые замеряются, процесс изменения нагрузок Q и Q при пустом баллоне и при наличии в нем жидкого остатка следутощий.

При надвижении на платформу 2 баллон 1 (фиг.1), двигаясь по стрелке А, проходит вначале над весовым измери- тель41ым средством 5, при этом нагрузка Qj возрастает, достигая веса баллона, затем нагруз ка Q уменьшается, а Q увеличивается, К моменту остановки баллона его вес примерно поровну распределяется между ВЕСОВЫМИ средствами 4 и 5. Остановка баллона сопровождается некоторым дребезгом (вибрацией), искажающим показания ве- совьк средетб, поэтому измерения проводят через 0,5-1 с, после остановки .баллона, когда вибрации платформы 2 и баллона 1 затухнут. Если баллон пуст, то после прекращения вибраций устанавливается статическое распределение веса баллона между весовыми средствами 5 и 6 (фиг.З), и их выходные сигналы Q ; и Qj при существующей технике заполнения баллонов суммируются для определения веса баллона

Если баллон содержит жидкий оста- ток, то после затухания вибраций продолжаются возникшие при остановке баллона свободные колебания жидкости, вызывающие динамические изменения нагрузок Q QZ )

Время измерения этих нагрузок ограничено интервалом t j-t ,когда вибрации конструкции затухли, а колебания сохраняют еще достаточную амплитуду. Для баллонов типа БСЖГР5-1б t, 2с. По наблюдениям наиболее удобным является второй период колебаний, в течение которого нагрузки Q д и Q принимают наибольшее и наименьшее значения, причем) Q соответствует р и наоборот.

Измеряемый параметр - динамическое изменение нагрузки, характеризуется величиной D 4Q «Q мин Эта величина (D) может быть измерена различными методами, например многократным (8-10 раз за период колебаний) и равномерно распределенным- по времени (квантованным) измерениям Q и Q j, выбором среди них наибольших и наименьших и получением значения D по указанной формуле. Тот же

5 0

g

5

0

0

результат можно получить путем квантования по уровням и фиксаций максимальных и минимальных значений. Таким образом, выбор числа измерений определяется не описьшаемым способом, а применяемой аппаратурой., Важно лишь, чтобы погрешность определения не была меньше точности, установленной ГОСТом для измерений масс пятилитровых баллонов ±20 г.

Формула изобретения

1.Способ отбраковки бытовых баллонов перед их заполнением сжиженным газом, включающий взвешивание баллона с жидким остатком и определение его соответствия норме с последующей подачей на заполнение или запрещением его, отличающийся тем, что, с целью повьшения производительности и снижения трудоемкости за счет исключения операции считывания значения массы баллона оператором, предварительно в баллоне соз дают колебания жидкого остатка, при взвешивании осуществляют измерение нагрузки на весовые измерительные .средства и

,находят их наибольшее изменение, определение соответствия количества жидкого остатка норме проводят путем сравнения найденного наибольшего изменения . нагрузки с допустимым.

2.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что колебания жидкого остатка создают путем надвижения баллона на платформу весовых измерительных средств вдоль горизонтальной линии с последующей остановкой баллона или поворотом баллона на платформе весовых измерительных средств в вертикальной плоскости.

3.Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что находят ,-Q2, где Q и Q, нагрузки на весовые измерительные средства в различных точках платформы, выбирают из них максимальное 4Q мякс минимальное QMHH значения и определяют наибольшее изменение нагрузки, равное 4Рмо1кс Рмин135044610

Таблица2

Способ относится к технике за- полнения сосудов сжиженным газом, а именно к контролю количества жидкого остатка в сосудах перед их заполнением. Цель изобретения - снижение трудоемкости, повышение, производительности труда при контроле количества жидкого остатка. Способ отбраковки бытовых баллонов с недопустимым количеством жидкого остатка перед их заполнением сжиженным газом включает взвешивание баллона с остатком и пропускание на заполнение баллонов с допустимым остатком. Предварительно в баллоне создают колебания жидкости, одновременно со взвешиванием баллона с остатком измеряют перераспределение нагрузок на весовые измерительные средства, вычисляют наибольшее динамическое изменение этих нагрузок.и, если о.но превышает допустимое, запрещают заполнение баллона. Колебания жидкости в баллоне создают либо над- вижением баллона на платформу весов с последующей резкой остановкой его, либо установкой баллона на платформу весов с поворотом в вертикальной плоскости. Наибольшее динамическое изменение нагрузки определяют по формуле ддкн, где /SQ taxci наибольшее и наименьшее значения разности нагрузок на весовые измерительные элементы. Связанные с различными точками платформы. 2 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл. (Л со СП о 4;; NU О5

№И

//////Y////

ФагЛ

Фиг. 5

/7/////////

Фиг.г

////////7/ // Фиг. 3

Редактор Н.Гунько

Составитель Г.Ольшанская /

Техред И.Попович Корректор О.Кравцова

Заказ 5246/37Тираж 453

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектйая, 4

Подписное