Тепловой влагомер сыпучих материалов Советский патент 1982 года по МПК G01N25/56 

1

Изобретение относится к физикохимическому анализу и может быть применено для измерения влажности, например, сыпучих и дисперсных материалов тепловым методом.

Изв(стен тепловой влагомер, который выполнен в виде отрезка трубопровода, на оси которого установлен вращающийся шнек, а на наружной поверхности трубопровода установлены д кольцеобразные термочувствительные элементы и нагреватель.

Контролируемый материал поступает через приемный бункер в трубопровод и увлекается шнеком, который вращает-j5 ся с постоянной скоростью от двигателя, сидящего на валу шнека. При известной мощности нагревателя и известном расходе материала разность температур, измеряемых до и после нагре-20 вателя, однозначно зависит от влажности материала. Отдача тепла в поток сыпучего материала определяется его теплопроводностью 1.

Однако увлажнение материала увеличивает его теплопроводность, ввиду замены воздуха между частицами материала водой, которая обладает более высокой теплопроводностью. Стенка трубопровода как в случае передачи тепла от нагревателя к материалу так и в случае передачи тепла от материала к кольцевым термочувствительным элементам значительно снижает динамические характеристики (большое время запаздывания) и точность измерения.

Наиболее близким к изобретению является влагомер сыпучих и дисперсных материалов, содержащий трубопровод с радиальными отверстиями и рас, положенный в отверстиях термочувствительный элемент, соединенный с источником питания и регистрирующей схемой 2.

Однако известный влагомер позволяет измерять влажность сыпучих и дисперсных материалов в непрерывном потоке, но сложен по конструкции и не обладает- высокой точностью измерения. Для увеличения томности измерения необходима модернизация некоторых его. узлов. Во-первых, необходимо увеличить площадь конта:1та теплового преобразователя с измеряемой средой, так как размер спаев термопар невелик. Во-.вторых , следует усовершенствовать устройство подключения термопар кусилителю постоянного тока, та как известно, что контактный переклю чатель не обеспечивает передачу малых токов при малых напряжениях без потерь, а именно,таков выходной сигнал термопар. В-третьих, термоэлектрический преобразователь, использованный для формирования выходного ан логового сигнала влагомера, не облад ет высоким классом точности.. Цель изобретения - повышение точности измерения влажности. Эта цель достигается тем, что во вла,гЬмере, содержащем трубопровод с радиальными отверстиями и расположен ный в.отверстиях термочувствительный элемент, соединенный с источником .питания и регистрирующей схемой, тер мочувствительный элемент выполнен в. виде двух транзисторов, тиристора, диода, конденсатора, при этом транзисторы расположены в радиальных отверстиях и их эмиттеры соединены с одной, обкладкой конденсатора, катодо тиристора, управляемый электрод которого соединен с другой обкладкой конденсатора, анодом диода и через резистор - с анодом тиристора, который соединен с одной клеммой истрчни ка питания, к которой присоединен катод диода, а базы транзисторов через резисторы и коллекторы транзисто ров соединены с другой клеммой источ ника питания. На чертеже приведена схема устрой ,ства. Германиевые транзисторы 1 заделаны в отверстия стенки нетеплопроврдной трубы 2. Эмиттеры транзисторов 1 подключены к одной обкладке конден сатора 3 и к катоду тиристора k, управляемый электрод которого подключе к другой обкладке конденсатора 3, к. аноду диода 5 и через сопротивление 6 - к клемме 7 питания, к которой также подключен катод диода 5 и анод тиристора k. Базы транзисторов 1 через сопротивление 8 и коллекторы транзисторов 1 подключены к другой клемме 9 питания через измеритель 10 тока. Постоянную скорость движения материала в трубе обеспечивает шнек 11i Устройство работает следующим образом. При подключении к цепям 7 И 9 питания от источника переменного тока (частота 50 Гц) положительный полупериод от цепи 7 через сопротивление 6 поступает на .управляющий электрод тиристора Ц и через конденсатор 3, переходы эмиттеры-коллекторы транзисторов 1, измеритель 10 тока к цепи 9- Сопротивление 6 подобрано таким образом, что только по окончании заряда конденсатора 3 ток в цепи перехода управлйемый электродкатод тиристора 4 достигнет значения, при котором тиристор откроется. Поэтому через два-три импульса положительного полупериода конденсатор 3 заряжается, ток в переходе управления-тиристора Ц увеличивается, тиристор 4 открывается и через . транзисторы 1 и измеритель 10 тока положительные, полупериоды пройдут к цепи 9. Сопротивление переходов эмиттеры-коллекторы транзисторов 1 составляет ДО-50 Ом, поэтому ток нагрева значителен и транзисторы 1 разогреваются. Этот разогрев продолжается до тех пор, пока в результате его сопротивление переходов коллекторы-эмиттеры транзисторов 1 не уменьшится до величины, при которой ток заряда конденсатора 3 при отрицательном полупериоде от цепи 9 через измерительно тока, переход коллекторы-эмиттеры транзисторов 1, конденсатор 3, диод 5 к цепи 3 не достигнет величины, равной току его заряда при положительном полупериоде. В этот момент наступит равновесное состояние, а именно, при повышении температуры транзисторов 1 ток перезаряда конденсатора 3 еще более увеличивается и при положительном полуперирде конденсатор 3 не успевает зарядиться, и поэтому тиристор k не открывается, разогрев транзисторов 1 прекращается. При охлаждении транзисторов 1 сопротивление перехода коллекторы-эмиттеры возрастает , ток перезаряда конденсатора 3 уменьшается и тиристор приоткрывается , обеспечивая подогрев транзисторов 1. Схема обеспечивает точное поддержание заданной температуры транзисторов 1. Каждые 0,02 с (отрицательный полупериод) определяется темпера турное состояние транзисторов 1 и пропорционально их температуре форми руется заряд конденсатора 3 и каждые 0,02 с (положительный полупериод) транзисторы 1 получают энергию в вид импульса, длительность которого зависит от заряда конденсатора 3При движении по трубопроводу сыпу чий материал, контактируя с корпусам транзисторов 1, уносит с их поверхно ти тепло, это приводит к понижению температуры-транзисторов. В зависимости от влажности матери ла это действие изменяется. При увел чении влажности теплоотдача увеличи.лается и для поддержания заданной температуры транзисторов 1 необходима большая энергия, а при уменьшении влажности ток нагрева уменьшается. Эти изменения тока нагрева фиксируют ся измерителем 10 тока. Устройство обладает следующими положительными качествами: во-первых, использование германиевых транзисторов обеспечивает более высокую точность измерения влажности материала, так как по отношению к термопарам они обладают большей поверхностью контакта с исследуемым материзлом и большей температурной чувствительностью. Во-вторых, в электронной схеме измерения влажности отсутствуют контактные элементы,- что повышает надежность устройства. В-третьйх, использование новой электронной схемы позволяет исключить термоэлектрический преобразователь для формирования выходного аналогового сигнала, что также увели чивает точность измерения влажности. Формула изобретения Тепловой влагомер сыпучих материалов, содержащий трубопровод с радиальными отверстиями и расположенный в отверстиях термочувствительный элемент, соединенный с источником . питания и регистрирующей схемой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, термочувствительный элемент выполнен в виде двух транзисторов, тиристора, диода, конденсатора, при этом транзисторы расположены в радиальных отверстиях, и их эмиттеры соединены с одной обкладкой конденсатора, катодом тиристора, управляемый электрод которого соединен с , другой обкладкой конденсатораj анодом диода и через резистор - с анодом тиристора, который соединен с одной клеммой источника питания, к которой присоединен катод диода, а базы транзисторов через резисторы и коллекторы транзисторов соединены с другой клеммой источника питания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское-;свидетельство СССР № 37U93, кл. G 01 N 25/56, 19732.Авторское свидетельство СССР № .кл.С 01 N25/26, 1978 (прототип).

//

УгЛ---/