散粒物料流量仪的制作方法

文档序号:6087776阅读:151来源:国知局
专利名称:散粒物料流量仪的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种散粒物料的流量测量装置,特别是涉及一种在小麦流量测量装置中使用的传感器。
在小麦加工过程中特别是使用自动化程度较高的成套加工设备时,往往要求对进入磨粉机的小麦流量进行监测控制,因磨粉机的工作技术条件确定后,进给小麦流量直接影响经磨粉机加工后的面粉产出率及质量。而目前国内小麦加工普遍采用肉眼观察和手动控制闸门的方式控制小麦进给流量,仅有少数企业引进西蒙和瑞士小麦加工成套设备中带有测量装置,而这些装置测量方式多采用斗式称方式,即在连接磨粉机给料口的给料管路中设置有缓冲仓,斗式称需置放于缓冲仓前,则称得的重量不是进入磨粉机的小麦重量,而是进入缓冲仓的重量,因此只反映一段时间内的平均量,不能测得小麦给磨粉机的瞬时流量,带来的问题是斗式称本身测量误差较大,另之用平均流量代替实际的瞬时流量再对进给磨粉机小麦流量反馈控制显然有原理性误差。
本实用新型的目的是提供一种散粒物料在送输管中的流量的测量装置,特别是涉及一种在满管中测量小麦流量的传感器。
本实用新型的散粒物料流量仪由置于料管内的传感器及置于料管外的计算机系统组成,传感器的电量输出经计算机系统程序进行数据处理运算后,或显示或打印出流经料管的散粒物料的瞬时流量或设定时间内的累积流量。传感器主要由支承在壳体上(或内)的由小麦流量转换为相应的轴转转动量的传感转动机构,将转动量转换为电量的转换细分装置,以及使二者相关衔接的连接构件(联轴器)构成,其中传感转动机构包括有动配合支承于壳体内可相对壳体转动的转轴,在转轴探出壳体部分的轴颈上相交固结有交线为螺旋线的螺旋叶片;所说的转换细分装置或由轴角编码器组成,该编码器动轴通过联轴器与转轴相连接,转轴转动使轴角编码器动作并输出将转轴转数(或轴角位置),并转换为对应的数字代码式电量信号;转换细分装置亦可制成圆光栅式转换细分装置,该装置主要由圆光栅,指示光栅,光学照明系统及光电接收元件构成,其中安装圆光栅的光栅轴通过联轴器与转轴相连接,转轴转动使圆光栅相对指示光栅转动而产生莫尔条纹,莫尔条纹的明暗变化的光信息照射在光电接收元件上,经转换并输出反映转轴转动量的电量信号。
按上述方案制作的流量仪有如下优点首先是体积小,能够方便地安装于小麦输送管的管内而实现满管测量;其次当传感转动机构的螺旋叶片选为径向平叶片时,即以各个垂直于转轴轴线的平面截切叶片时,相应截切处的叶片是垂直于转轴旋转方向的辐射状直线(忽略叶片厚度),这样即不易使转轴丢转(保证传感器灵敏度、精度的技术手段之一),当叶片受力时在不同半径上可产生相同的转角,叶片本身亦几乎不占有料管横截面,可避免出现堵塞现象;再有是转换细分装置或用轴角编码器或用圆光栅元件形式构成(提高灵敏度的主要技术手段),使本传感器可以数字代码形式输出电量信息,便于信号处理,简化处理电路。本方案解决了在工业技术中人们普遍认为难以解决的满管内,低流速,小麦流量、包括累计流量、特别是瞬时流量的测量问题。


图1为本实用新型的一种小麦流量仪的传感器结构示意图。
图2为图1中传感器传感转动机构的转轴及相交固结旋转叶片构造的结构示意图(图中仅画出了一个叶片)。
图3为图2的俯视图(三个叶片)。
图4为小麦作用在叶片上作用力沿叶片半径分布的示意图。
图5为小麦作用在螺旋叶片上而产生的转轴轴转速沿半径分布的示意图。
图6为连接构件(亦可称为联轴器)的结构示意图。
图7为图6的A-A向剖视图。
图8为光电轴角编码器式转换细分装置的结构示意图。
图9为圆光栅式转换细分装置的原理及构造示意图。
图10为图9的左视图。
下面将结合附图给出的实施例对本实用新型进一步描述。
参见图1,它给出了本传感器安装在输送小麦管路中的使用状态总体结构示意图。由图1可见,使用时将本传感器置于料管(1)中,分别将支杆(2),支管(3)一端固结于传感器壳体上,另一端固结在料管(1)内壁上而使传感器固定于料管(1)之中。本实施例传感器的壳体分别由可相对拆装且又固定连接的壳体(4)、壳体(5)构成。支承在壳体上(或内)的有传感转动机构,转换细分装置以及使二者相关衔接构件(亦可称联轴器)。其中传感转动机构包括转轴(6),将转轴(6)滚动支承在壳体(4)上的上、下二个轴承(7),在上轴承(7)上端设置的密封盖(8),在转轴6探出壳体部分的轴颈上固结的螺旋叶片(9),以及转轴(6)顶端固结的流线体导引头(10)。其中转换细分装置为图1给出的光学轴角编码器(11),该编码器(11)固定于壳体(5)上,并以底封(12)封闭于壳体内,该编码器的供电电源线及光电转换元件的输出信号导线均在支管(3)内走线。其中连接构件包括挠性钢丝绳索(13)、联轴柱(14)和联接套(15)。绳索(13)的一端与转轴(6)的联轴柱(14)连接,另一端与编码器转动轴的联接套(15)连接,通过该联轴器将转轴(6)与编码器的动轴钢性连接。其工作过程为小麦沿转轴(6)轴向方向顺管(1)流动,冲击螺旋叶片(9)使其转动,并带动转轴(6)转动,再通过联轴器传递使光学轴角编码器(11)的动轴转动,经编码器转换细分由光电转换元件输出数字代码式电量信号,电量信号输入给计算机系统,经其处理计算便可得到所测物料流量。
由上述零件构成及工作过程来看,本实用新型所述传感器作用原理大体可分为二步传感,首先是将物料流量转换为转轴(6)的转动量;接着是将转轴转动量转换为可进行数字化处理的电量。
以下结合附图进一步描述。参见图2、图3。由转轴(6)及固结其上的螺旋叶片(9)构成第一步传感元件,亦是本传感器关键元件,其从敏感元件角度来看它是实现小麦流量转换为转轴转量的元件;从运动学角度来看它亦是实现将小麦流量转换为转轴转量的元件;从运动学角度来看它亦是实现将小麦的直线运动转换为转轴(6)的旋转运动,亦可以说是将物料流速转换为转轴(6)相应的转速;从力学角度来看则是其使流动的小麦作用于叶片的冲力产生转轴(6)相对应的扭矩。
本实用新型所述传感器解决上述物理意义的问题,采用的技术手段是螺旋叶片(9)选为径向平叶片,其展开轮廓呈直线且直线垂直于转轴(6)旋转方向,换句话说,当交线为螺旋线的螺旋叶片(9)相交固结(可焊接、铆接等)在转轴(6)转颈上,用垂直于转轴(6)轴线的平面截切叶片时,相应截切处的叶片是垂直于转轴旋转方向的幅射状直线。而小麦作用在螺旋叶片(9)上其作用力在螺旋曲面法向上的分力沿叶片半径方向是相等的(如图4所示),所产生的沿螺旋叶片半径方向分布的使转轴(6)转动的线速度方向亦是一致的(如图5所示)。
图6是图1中连接构件的放大图。公知公用的联轴器各类形式、种类很多,当然即可用于本传感器上。本实用新型首推图6给出联轴器形式,其特点是用于传递扭矩的零件为挠性钢丝绳索(13)(俗称多股钢绳例如自行车闸线),它可用焊接铆接接等联接方式与联接柱(14)、联接套(15)固结。
上面所说第二步传感即为传感器的转换细分装置。本实用新型提供了轴角编码器和光栅式转换细分装置二种形式,这二种形式在角度计量技术领域均系圆周分度的公知技术,例如光学轴角编码器的国内有市售系列产品,如光栅式分度头,测角仪等计量仪器。本实用新型的任务是将其移植应用于小麦流量测量领域中,并将之与第一步传感器巧妙的结合从而构成高分辩能力的传感器。因该部分系较成熟技术,下面仅参照附图略述。轴角编码器的种类很多,如电刷式、电容式、电感式等,本实用新型首推光电式轴角编码器。如将图1中的光电轴角编码器(11)剖开。其内部结构如图(8)所示,其包括由轴承(16)滚动支承的动轴(17),固结在动轴上的码盘(18)、照明元件(19)、光电接收元件(20)及信号处理电路(21)。其工作原理为由照明元件(19)发出光线照射到码盘(18)上,码盘由光学玻璃制成,其上刻有许多同心码道,每位码道上都按一定规律排列着若干透明和不透明的部分即亮区和暗区。通过亮区光线形成一束很窄的光束照射在光电接收元件(20)上,接收元件通常用硅光二极管等,它们排列与码道一一对应。光电二极管的各种信号组反映出按一定规律编码的数字量,即代表轴(17)的转角。
光栅式转换细分装置如图9、图10所示。它的安装位置、方式与图1中光电转角编码器(11)类同,不再冗述。所不同的仅是以光栅轴(图中未画出)替代动轴(17)与联轴器连接。它包括光栅轴上固结的主圆光栅(22)、与主圆光栅(22)保持一定间隙设置有一固定不动的指示光栅(23),以及含光源(24)、透镜(25)的照明系统和光电接收元件(26)。其工作原理为光源(24)安装在透镜(25)的焦点位置上,光束通过透镜(25)后变成平行光束,再通过光栅(22)(23)照射在充电接收元件(26)上,当主圆光栅(22)随着联轴器相对于指示光栅(23)转动时,产生莫尔条纹一明一暗地照射在光电接收元件(26)上,变成相应的电流变化。常用的光电接收元件有硅光电池、光电二、三极管等。
至于本传感器究竟选用什么形式的转换细分装置则需根据具体应用情况而定,如被测小麦的流速不太低时则可选用光学轴角编码器。
本流量仪传感器的电量输出进入本机的计算机系统进行处理,反映转轴(6)转动量的电脉冲信号被计算机采集后,经滤波并根据物料容重,料管截面等参数按程序算出流经料管的物料流量的瞬时值,其瞬时值以公斤/秒为单位由主机面板上的数码管显示出来。
本实用新型实现的散粒物料流量仪经在面粉厂应用表明传感器能不失真地将低流速转换成电脉冲信号,加之计算机技术的应用,解决了小麦物料在在满管中的流量测量和控制问题,它不仅能应用在小麦加工,可在热电厂煤粉炉测定给煤量,为节能和计算炉的热效率而对炉的技术改造提供依据,还可用水泥厂原料配比,糖厂等方面。
权利要求1.一种用于测量满管中散粒物料(例如小麦)流量的散粒物料流量仪,由置于料管内的传感器及置于料管外工作的计算机系统组成,传感器的电量输出经计算机系统按程序进行数据处理、运算后,或显示、或打印出流经料管的散粒物料的瞬时流量或设定时间内的累计流量,其特征在于传感器主要由支承在壳体上(或内)的由物料流量转换为相应轴转动量的传感转动机构、将转动量转换为电量的转换细分装置、以及使二者相关衔接的连接构件(联轴器)构成,其中传感转动机构包括有动配合支承于壳体内可相对壳体转动的转轴(6),在转轴(6)探出壳体部分的轴颈上相交固结有交线为螺旋线的螺旋叶片(9),所说的转换细分装置由轴角编码器组成,该编码器动轴通过联轴器与转轴(6)相连接,转轴(6)转动使轴角编码器动作并输出将转轴(6)的转数(或转角位置)转换为对应的数字代码工电量信号;转换细分装置亦可制成圆光栅式转换细分装置,该装置主要由圆光栅、指示光栅、光学照明系统及光电接收元件构成,其中安装圆光栅、指示光栅、光学照明系统及光电接收元件构成,其中安装圆光栅的光栅轴通过联轴器与转轴(6)相连接,转轴(6)转动使圆光栅相对指示光栅转动而产生莫尔条纹的明暗变化的光信息照射在光电接收元件上由接收元件转换并输出反映转轴(6)转动量的电量信号。
2.按权利要求1所述流量仪,其特征在于所说传感器的轴角编码器可选用光学轴角编码器(11)。
3.按权利要求1所述的流量仪,其特征在于所说传感器的转轴(6)探出壳体部分的轴颈顶端固结有导引头(10)。
4.按权利要求1所述的流量仪,其特征在于所说传感器的连接构件(联轴器)的连接端之间用于传递轴转扭矩部分可选用挠性钢丝绳索(13)制作。
专利摘要本实用新型涉及散粒物料(例如小麦)的流量测量装置。它主要由支承在壳体上的由小麦流量转换为相应轴的转动量的传感转动机构;将转动量转换成电量的转换细分装置;使上述二者相关衔接的连接构件(联轴器),以及计算机系统构成。这种灵敏度高、成本低,抗干扰能力强,自动化程度高的流量测量装置解决了在工业技术中人们普遍认为以解决的满管内,低流速的小麦流量,特别是瞬时流量的测量问题。
文档编号G01F1/05GK2121014SQ9121743
公开日1992年11月4日 申请日期1991年6月29日 优先权日1991年6月29日
发明者王鹏, 白佳丽, 杨志国, 白云, 朱进贤 申请人:王鹏, 白佳丽, 杨志国, 白云, 朱进贤
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