Емкостной датчик для измерения влажности сыпучих материалов на ленте транспортера Советский патент 1982 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению влажности сыпучих материалов, например силикатной массы, и может быть использовано в технологическом потоке при изготовлении силикатного кирпича.

Известно устройство для измерения влажности сыпучих материалов на ленте транспортера, выполненное в виде латунных колец и медно-графитовых пустот tl.

Однако в -этом устройстве вращающиеся дисковые измepитeJft,ныe электроды не обеспечивают надежный и постоянный «контакт с измеряемым материалом в условиях, когда слой материала на ленте постоянно меняется, а материал электродов обладает большой адгезией к измеряемому материалу. Указанные недостатки снижают точность измерения.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является емкостной датчик для измерения-влажности сыпучих материалов на ленте транспортера, содержащий корпус с измерительными электродами, снабженными электронагревательным элемен- тами, и измерительную схему С25.

В известном датчике вопрос налипания решается введением в его кон- . струкцию специального подогревающего устройства, что усложняет дат-чик и снижает его надежность, требует дополнительных энергетических расходов. Кроме того, поверхности электродов, выполненных в виде пластин, подвержены абразивному износу, что снижает точность измерения.

Целью изобретения является повышение надежности и точности измерения.

Цель достигается тем, что в емкостном датчике для измерения влажности сыпучих материалов на ленте транспортера, содержащем корпус с измерительными электродами, снабженными электронагревательными эле20менталт, и измерительную схему, электроды выполнены подвижными в виде параллельных струн, соединенных на их уровне высокочастотным коаксиальным кабелем с измерительной схе25мой и установленных с помощью измеряющих опор на корпусе датчика, закрепленного на поворотном рычаге с передвижным грузом.

На чертеже изображен предлагаемый

30 емкостной датчик.

Он состоит из корпуса 1, на котором закреплены две неподвижные изолирующие опоры 2, на которых крепятся неподвижные измерительные электроды-струны 3. Эти электроды соединены высокочастотным коаксиальным кабелем 4 с измерительным устройством. Корпус 1 крепится на поворотном рычаге 5 с подвижным грузом б. Рычаг 5 закреплен на оси 7. На транспортной ленте 8 размещается измеряемый материал 9.

Датчик работает следующим образом.

С изменением влажности измеряемого материала 9 меняется емкость датчика, которая измеряется измерительным устройством, градуированным в единицах влажности. При изменении сл или удельного веса измеряемого матерала 9 натранспортной ленте 8 изменя тся сила давления на переднюй стенку Корпуса 1 и заставляет датчик поворачиваться на оси 7 до тех пор, пока сумма моментов от силы давления на переднюю стенку и нижнюю поверхность датчика не уравновесится суммой .моментов от веса датчика и передвижного груза. Система посредством передвижного груза б настраивается, таким образом, что при изменении в рабочих пределах слоя или удельного веса измеряемого материала датчик, поворачиваясь, выводит измерительные электроЛ)ы 3 в зону заданной плотности, но при этом глубина погружения может изменяться. Для того, чтобы изменение глубины погружения датчика не сказывалось на измерении влажности, высокочастотный коаксиальный кабель 4 подсоединен к измерительным электродам З на уровне электродов. Такое по соединение кабеля 4 в комбинации с формой и расположением электродов 3 обеспечивают практически плоское электрическое поле. Последнее сводит к допускаемому минимуму Ошибку от изменения в рабочих пределах глубины погружения датчика.

Выполнение измерительных электродов в виде струн позволяет решить основную проблему - устранения налипания измеряемого материала на измерительные электрода.

Измерительный электрод, выполненный виде струны (тонкой проволоки из износостойкого материала), имеет практически минимально возможную поверхность для налипания/ а расположение его вдоль движения измеряемого материала обеспечивает эффект самоочистки .

Например, для силикатной массы (измеряемый материал, обладающий повышенным налипанием на измерительные электроды при сохранении сыпучести в массе) диаметр проволоки лежит в

пределах 0, мм (материал хромель) ,

Для других сыпучих материалов (например, песок, зерно и другие)., не обладающих повышенным налипанием, верхний предел диаметра проволоки не ограничивается.

Измеряемый материал не должен налипать и на корпус датчика.Выполнение корпуса датчика из фторопласта обеспечивает отсутствие налипания в наиболее тяжелом варианте - при измерении влажности силикатной массы.

В.реальных условиях работы датчика на транспортной ленте в качестве измерителя влажности силикатной массы слой материала изменяется в пределах 75-25 мм. Плотность материала изменяется в пределах +15%.

При номинальной высоте слоя 75 мм и номинальной плотности груз устанавливается в такое положение, чтобы при реальной скорости перемещения ленты глубина погружения электродов составляла примерно 20 мм.

При изменении высоты слоя (в указанных рабочих пределах), например при увеличении, возрастает сила давления по ленте материала на переднюю стенку датчика. Нарушается равенство моментов от силы давления на переднюю стенку и нижнюю поверхность датчика. Система начинает поворачиваться вокруг своей оси, датчик отходит от ленты транспортера и начинает выходить из материала. При выходе из материала уменьшается давление на переднюю стенку. Перемещение датчика прекращается, когда система придет снова в равновесие.

При изменении в рабочих пределах плотности измеряемого материала будет изменяться рабочая глубина погружения электродов датчика. Для того, чтобы изменение глубины погружения датчика практически не сказывалось на измерении влажности выводной высокочастотный коаксиальный кабель подсоединен к измерительным элек. тродам на уровне электродов. Указанное соединение кабеля с измерительными электродами практически исключает вертикальную составляющую измерительного электромагнитного поля. Поэтому изменение рабочей глубины погружения датчика (изменение положения измерительных электродов по вертиксши) вносит практически минимальную погрешность в измерение влажности.

Таким образом, надежность и точ.ность измерения складывается из четырех основных факторов:отсутствия налипания, минимального износа электродов , автоматического погружения на глубину, обеспечивающую заданную плотность, подсоединения выводного шлсокочастотного коаксиального набеля к измерительным электродам на уровне электродов.

Указанные параметры обеспечиваются ,предлагаемой конструкцией струнного . датчика. I Формула изобретения

Емкостной датчик для измерения влажности сыпучих материалов на ленте транспортера, содержащий корпус с измерительными электродами, снабженными электронагревательными элементами, и измерительную схему, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности измерения, измерительные электроды выпол нены неподвижными в виде параллельных струн, соединенных на их уровне высокочастотным коаксиальньам кабелем с измерительной схемой и установленных с помощью изолирующих опор на корпусе датчика, закрепленного на поворотном рычаге с передвижным грузом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 243907, кл.С 01 N 27/02, 1967.

2.Авторское свидетельство СССР № 545914, кл.С 01 N 27/22, 1975 (прототип).