Устройство для вибрационной очистки стенок емкостей Советский патент 1992 года по МПК B08B7/02 

(а

o-tf

IT

m0 + Am(t)

где К - коэффициент жесткости стенки;

mo собственная масса стенки; A m(t) - текущее значение налипшей массы, имеющее значение A m(t - 0) A mo на начало очистки.

Соответственно, и собственная резонансная частота колебания очищаемой стенки изменяется от

Из (1) и (4) видно, что в выражении (З)мзме- 35 кение частоты и амплитуды A(t) во времени определяется законом изменения Am(t).

Экспериментально установлено, что скрость очистки налипшей массы пропорциональна ее количеству. В произвольный мо- 40 мент времени At отделяется масса А(А т).

Отношение

А (А т)

-т-з- есть средняя скорость очистки. Предел этого отношения4 при A

Сущность изобретения: устройство содержит вибратор 3, возбудитель 4, датчик 5 вибрации, усилитель 6, амплитудный детектор 7, формирователь 8 импульсов, блок. 9 умножения, два фильтра 10,14 нижних частот, электродный ключ 11, генератор 12, компаратор 15, таймер 16.1 ил.

Cfj(t 0)

Ofe

f

Amc

mo

до

--Ј

Независимо от амплитуды сигнала датчика 5 вибрации по его частотному параметру усилитель 6 формирует гармонический электрический сигнал с постоянной амплитудой и частотой ft(t), который в вмбровозбуди- теле 4 и вибраторе 3 преобразуется в механические колебания P(t) Ро sin w(t) t

itm m lim -jr-f

At-jo t

dm ЦТ

есть скорость очистки в момент времени t. Так как скорость очистки пропорцио- нальнг налипшей массе и при увеличении времени она убывает, то

d m

55

- am

или

JE -«

m

(5)

где G -коэффициент пропорциональности.

Решение дифференциального уравнения (5) дает зависимость изменения налипшей массы как функции времени

Л m(t) - Л то е

-tft

Таким образом, значение a(t) в формуле (3) с учетом (4) и (6) можно записать как

8(t) ло-в) ,5,„

OJbt

4

1 + Am° . e-«rt

ГЛо

Так как

и 4.Дм..-

11 + то в (7)

Аош

2 m0 & (t)o

то формула (7) преобразуется к виду

a(t)-A,(1-e)

OJbt

J

.t.Amo.0-tft

ГПо

После включений устройства очистка начнется только после достижения амплитудой колебания очищаемой стенки 2 своего установившегося значения

л

.еГПо

,tt

Шо

когда закончится переходной процесс (е Ц)в системе 1, вызванный реакцией стенки 2 на воздействие силы P(t).

Практически это происходит после нескольких периодов колебания стенки 2.

С учетом описанного колебания очищаемой стенки 2 в процессе очистки в зависимости от величины оставшейся налипшей массы описываются формулой

,ч Арfifet

J « - - - - :-L-гт ----т- - ЗтП г.-1 ±L--- г-ь : ,-i 1

4-3,. +4..

из которой видно, что амплитуда и частота колебаний изменяются по одному закону

1

+

Дгоо . -tf-t

ГПо

е

е

to

15

20

Для контроля процесса очистки достаточно контролировать изменение во времени амплитуды или частоты и прекращение их изменения фиксировать как окончание очистки.

В устройстве с целью расширения динамического диапазона измерения и повышения информативности сигнала об изменении параметров вибрации сигналы с выходов амплитудного детектора 7 и формирователя 8 импульсов предварительно перемножаются в блоке 9 умножения. Длительность импульсов Art, формируемых в формирователе импульсов 8, не должна превышать периода их следования при максимальной частоте оь, т.е.

л- %л

25

например

(8)

Art

1,8я

-оЗьГ

Блок 9 умножения представляет собой ключ, управляемый импульсами формирователя 8. На выходе блока 9 умножения м- учэется импульсная последовательность с амплитудой A(t). длительностью Art и частотой f(t)- $ЈЈ. Первым фильтром 10 нижних

частот выделяется постоянная составляющая

iftW

Uio S«j/a A(t) Art dt« A(t) f(t) An,

(Ю)

или с учетом закона изменения налишИей массы сигнал на выходе фильтра равен

АО

.t+Јa

rrfc

55

где Sto- коэффициент передачи фильтра 10, Так как требуется зафиксировать окончание изменения параметров очищаемой стенки 2 во времени, то произведение сигналов дает большую достоверность результата и больший диапазон изменения произведения по сравнению с отдельно взятым сигналом. Первая производная произведения больше в

+

Amp

ГПо

,

раз производной отдельно взятого сигнала А(г)или а) (г).

Выход фильтра 10 через ключ 11. управляемый генератором 12, подключается поочередно к прямому и инверсном/ входам операционного усилителя 13. На выходе операционного усилителя 13 получаются разнополярные импульсы, частота следования которых определяется частотой генератора 12, а их амплитуда изменяется по закону сигнала на выходе фильтра 10. Сигнал с выхода операционного усилителя 13 подается на вход второго фильтра 14 нижних частот, который выделяет постоянную составляющую. Как только сигнал на выходе фильтра 10 перестанет изменяться, что свидетельствует о том, что амплитуда и частота вибрации очищаемой стенки 2 остаются постоянными, т.е. очистка закончилась, то постоянная составляющая на выходе фильтра становится равной нулю. Компаратор 15 срабатывает при нулевом входном сигнале и запускает таймер 16, который через время Дтз если за это время на входе компаратора 15остается нулевой сигнал, выключает усилитель 6.

Если окажется, что таймер 16 запущен сигналом с выхода компаратора 15 случайным сигналом в результате действия помех, то он вернется в исходное состояние и будет ожидать следующего запуска.

Таким образом, в устройстве очистка производится на резонансной частоте. Контроль процесса очистки и его окончание производятся по результатам анализа параметров вибрации, что важно при очистке

закрытых емкостей, где недоступны другие виды контроля. Параметры вибрации предварительно преобразуются (перемножаются), что повышает достоверность результата. Выключение устройства в каждом цикле производится практически сразу по окончании очистки.

В результате этого повышается производительность очистки и снижаются энергозатраты на единицу очищаемой поверхности.

Формула изобретения Устройство для вибрационной очистки стенок емкостей, содержащее последовательно подключенные датчик вибрации, усилитель, возбудитель и вибратор, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и экономичности путем определения момента окончания очистки по анализу параметров колебания, в него введены амплитудный детектор, формирователь импульсов, блок умножения, первый и второй фильтры нижних частот, электронный ключ, генератор импульсов, операционный усилитель, компаратор, таймер, при этом первый и второй входы блока умножения подключены соответственно через амплитудный детектор и формирователь импульсов к выходу датчика вибрации, вход

электронного ключа через первый фильтр нижних частот подключен к выходу блока умножения, управляющий вход электронного ключа подключен к генератору, а первый и второй выходы электронного ключа подключены соответственно к первому и второму входам операционного усилителя, выход которого через второй фильтр нижних частот и компаратор подключен к входу таймера, а выход таймера подключен к второму

0 входу усилителя.