一种重锤式料位计的制作方法

本发明属于料仓监测设备技术领域，特别是涉及一种重锤式料位计。

背景技术

料仓在使用过程中不可避免的存在有三种危险：过压，冒顶和缺料。所谓过压，即由于仓内在上料过程中呈正压状态，空气向外排放不及时导致超过行业标准；冒顶即是上料过程中没有料位显示，致使物料充满仓体；缺料即是在仓内物料排放过程中，对料位没有警示，影响生产。

因此，需要对料仓内物料的高度进行测量，使用户可靠的掌握料仓中的料位，现有技术中的重锤料位计由测控仪表和相连的重锤料位探测执行器两部分组成，其原理为重锤料位探测执行器放置在仓顶，重锤由电机通过钢丝绳牵引放入仓内，重锤从仓顶起始位置开始下降，碰到料面立即返回仓顶等待下一次的测量。由于重锤料位计常在粉尘的环境下工作，杠杆感知灵敏度低，常出现埋锤的情况，并且不能及时的判断重锤的故障情况，往往会造成电机损伤甚至断锤等异常情况。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种重锤式料位计，能够灵敏的识别重锤的失重状态，使电机能够精准的提升重锤，避免由于重锤的掩埋造成电机的损坏。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种重锤式料位计，包括箱体、重锤、连接所述重锤的钢丝绳、缠绕所述钢丝绳的轮组，以及控制器，所述箱体内设置有安装板，所述轮组设置在所述安装板的后侧面，所述控制器设置在所述安装板的前侧面，所述轮组包括卷筒、测量轮，所述安装板的前侧面上设置有驱动所述卷筒转动的电机，所述安装板的后侧面上铰接设置有摆杆机构，所述摆杆机构包括摆杆，所述摆杆的一端铰接在所述安装板上，所述摆杆的另一端为自由端，所述摆杆的自由端上设置有摆轮，所述摆杆沿左右方向放置，所述摆杆机构还包括撑力弹簧，所述撑力弹簧的一端连接所述安装板上，所述撑力弹簧的另一端连接在所述摆杆上，所述钢丝绳缠绕在所述卷筒上，依次经过所述摆轮和所述测量轮，所述重锤由所述箱体的下端伸出，所述安装板上设置有检测所述摆杆状态的传感器，所述传感器和所述电机均与所述控制器电连接。

进一步优选地，所述摆杆上设置有限位板，所述限位板的左端与所述摆杆的铰接端铰接，所述限位板的右端与所述安装板之间设置有拉簧，所述限位板的右端设置有定位槽，所述摆杆上设置有定位柱，所述定位柱位于所述定位槽内且能够在所述定位槽内运动，所述定位槽的下端面在所述钢丝绳收放过程中以及在所述钢丝绳完全收回状态时对所述摆杆进行平衡限位，所述定位槽的上端面在所述重锤失重状态下对应所述摆杆摆动极限限位。

进一步优选地，所述传感器为霍尔传感器，所述霍尔传感器包括设置在所述摆杆的自由端的磁铁，以及设置在安装板的前侧面上的霍尔电路板，所述霍尔电路板上设置有用于感应所述磁铁位置的霍尔半导体片。

进一步优选地，所述霍尔电路板上设置有至少3个霍尔半导体片，所述霍尔半导体片沿所述磁铁运动的曲线路径排布，所述霍尔半导体片中的一部分霍尔半导体片位于当所述钢丝绳完全收回时所述磁铁对应的位置，用以检测所述重锤是否上升到顶点位置，所述霍尔半导体片中的一部分霍尔半导体片位于所述钢丝绳在收放过程中所述磁铁对应的位置，用以检测所述重锤的运动状态，所述霍尔半导体片中的一部分霍尔半导体片位于当所述重锤失重时所述磁铁的运动路径上，用以检测所述重锤是否产生失重状态。

进一步优选地，所述卷筒设置于所述安装板的上端的左侧，所述摆杆的铰接端设置在所述卷筒的下方，所述摆杆的自由端位于所述卷筒的右侧，所述测量轮设置在所述摆轮的侧下方。

进一步优选地，所述轮组还包括设置在所述安装板的后侧面的左下端的导向轮，所述钢丝绳先经过所述导向轮后，在依次经过所述摆轮和所述测量轮。

进一步优选地，所述安装板的后侧面于所述摆杆的上下两侧分别设置有上挡止块和下挡止块。

进一步优选地，所述测量轮绕钢丝绳的一侧设置有侧挡块。

进一步优选地，所述箱体的下端固设有过绳管，所述过绳管上设置有观察孔，所述观察孔上设置有将所述观察孔打开和封闭的观察盖。

进一步优选地，所述箱体内设置有吹灰装置，所述吹灰装置包括固设在箱体内的吹灰管，所述吹灰管的上端向下弯曲。

本发明的有益效果是：本发明提供的重锤式料位计，由于连接重锤的钢丝绳绕过摆杆上的摆轮，在重锤运动过程中，钢丝绳给摆杆一个向下的拉力，撑力弹簧给摆杆一个向上的力，使摆杆在重锤运动过程中和重锤达到顶点时分别处于平衡不动的状态。当重锤在运动过程中接触到了料面，料面给重锤一个向上的力，由于钢丝绳的长度没有变化，使重锤在该瞬间形成失重的状态，此时摆杆上原来受到的相互平衡的力被破坏，重锤施加给摆杆上的拉力瞬间减小，摆杆在撑力弹簧的作用力下会发生大幅度的摆动，在安装板上设置有传感器，传感器能够检测到摆杆的摆动状态，当传感器检测到摆杆大幅度的摆动会产生一个摆动的电信号传输给控制器，控制器判断重锤已经接触到了料面，控制器控制电机反转，带动重锤上升回到顶点的位置。重锤完成了一次测试，收回到原点等待下一次测试。同时传感器还能检测到在重锤收放过程中，摆杆处于平衡的状态，对重锤的运动过程进行监测。本申请能够灵敏的监控到重锤的失重状态，及时的控制电机带动重锤上升，避免了重锤被埋，导致电机受损。本申请进一步的还能够根据传感器感知当重锤受到较大的力时摆杆的摆动位置，及时了解重锤的状态，判断重锤是否出现故障，控制器及时进行停机检修，进一步增加了本申请的鲁棒性。

进一步优选设置的限位板，限位板上设置的定位槽，摆杆上的定位柱与定位槽配合，使摆杆受到的与重锤的拉力相反的力由撑力弹簧和限位板的拉簧共同承担，即摆杆在平衡重锤的拉力时采用了双簧施加力，减少了撑力弹簧的工作强度，并且双簧施加力，还能够消除弹簧的共振，增加本申请的使用寿命。其次设置的限位板，在重锤失重导致摆杆运动时，该限位板保持不动，当重锤失重状态结束，重锤在上升过程中，摆杆迅速摆动，当摆杆上的定位柱抵触到限位板的定位槽的下壁时，能够使摆杆快速的恢复到平衡状态，保证重锤平稳的上升。

进一步优选地，传感器采用霍尔传感器，霍尔传感器对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长。

进一步优选地，霍尔电路板上设置用于感应摆杆的三种状态的霍尔半导体片，可以对重锤的运动状态进行及时的监控和反馈。

附图说明

图1是本发明重锤式料位计的实施例的主视图；

图2是本发明重锤式料位计的实施例在重锤收放过程中摆杆平衡位置示意图；

图3是本发明重锤式料位计的实施例在重锤上升到顶点时摆杆平衡位置示意图；

图4是本发明重锤式料位计的实施例在重锤受向下拉力的故障时摆杆位置示意图；

图5是本发明重锤式料位计的实施例在钢丝绳断裂时摆杆位置示意图；

图6是本发明重锤式料位计的实施例中的霍尔电路板的结构示意图。

具体实施方式

在本发明的具体实施方式的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

本发明提供的重锤式料位计的实施例，如图1～6所示，包括箱体1、重锤2、连接重锤2的钢丝绳3、缠绕钢丝绳3的轮组，以及控制器5，箱体1内设置有安装板4，轮组设置在安装板4的后侧面，控制器5设置在安装板4的前侧面，轮组包括卷筒6、测量轮7，安装板4的前侧面上设置有驱动卷筒6转动的电机8，安装板4的后侧面上铰接设置有摆杆机构，摆杆机构包括摆杆9，摆杆9的一端铰接在安装板4上，摆杆9的另一端为自由端，且该自由端上设置有摆轮10，摆杆9沿左右方向放置，摆杆机构还包括撑力弹簧11，撑力弹簧11的一端连接在安装板4上，另一端连接在摆杆9上，钢丝绳3缠绕在卷筒6上，依次经过摆轮10和测量轮7，重锤2由箱体1的下端伸出，安装板4上设置有检测摆杆9摆动的传感器，传感器和电机8均与控制器5电连接。

本实施例在使用过程中，需要检测料面的高度时，电机8驱动卷筒6转动放钢丝绳，重锤2向下运动，由于连接重锤2的钢丝绳3绕过摆杆9上的摆轮10，在重锤2运动过程中，钢丝绳3给摆杆9一个向下的拉力，撑力弹簧11给摆杆9一个向上的力，使摆杆9在重锤2运动过程中以及重锤2达到顶点时分别处于平衡不动的状态。当重锤2在运动过程中接触到了料面，料面给重锤2一个向上的力，由于钢丝绳3释放的长度没有变化，使重锤2瞬间形成失重的状态，此时摆杆9上原来受到的相互平衡的力被破坏，重锤2施加给摆杆9上的力瞬间减小，摆杆9在撑力弹簧11的作用力下会发生大幅度的摆动，在安装板4上设置有传感器，传感器能够检测到摆杆9的摆动状态，摆杆9在摆动的过程中触到传感器，当传感器检测到摆杆9大幅度的摆动会产生一个摆动的电信号传输给控制器，控制器判断重锤2已经接触到了料面，控制器控制电机8反转，带动重锤2上升回到顶点的位置。重锤2完成了一次测试，收回到原点等待下一次测试。同时传感器还能检测到在重锤2收放过程中，摆杆9处于平衡的状态，对重锤2的运动过程进行监测。本申请能够灵敏的监控到重锤2的失重状态，及时的控制电机8带动重锤2上升，避免了重锤2被埋，导致电机8受损。本申请进一步的还能够根据传感器感知当重锤2受到较大的力时摆杆9的摆动位置，及时了解重锤2是否出现故障，如果重锤2出现故障，控制器及时进行停机检修，进一步增加了本申请的鲁棒性。

本实施例进一步优选地，卷筒6设置于安装板4的上端的左侧，摆杆9的铰接端设置在卷筒6的下方，摆杆9的自由端位于卷筒6的右侧，测量轮7设置在摆轮10的最下端的摆动极限位置的左侧。上述的轮组还包括设置在安装板4的后侧面的左下端的导向轮20，钢丝绳3先经过导向轮20后，再依次经过摆轮10和测量轮7。

本实施例进一步优选地，摆杆9上设置有限位板12，限位板12的左端与摆杆9的铰接端铰接，限位板12的右端与安装板4之间设置有拉簧13，限位板12的右端设置有定位槽14，摆杆9上设置有定位柱15，定位柱15位于定位槽14内且能够在定位槽14内运动。

本实施例进一步优选地，安装板4的后侧面于摆杆9的上下两侧分别设置有上挡止块16和下挡止块17。

本实施例中摆杆9上的定位柱15与限位板12上的定位槽14配合，使摆杆9受到与重锤的拉力相反的力由撑力弹簧11和限位板12的拉簧13共同承担，即摆杆9在平衡重锤2的拉力时采用了双簧施加力，减少了撑力弹簧11的工作强度，并且双簧施加力，还能够消除弹簧的共振，增加本实施例的使用寿命。其次，在重锤2失重导致摆杆9运动时，限位板12保持不动，当重锤2失重状态结束，重锤2在上升过程中，摆杆9迅速摆动，当摆杆9上的定位柱15抵触到限位板12的定位槽14的下壁时，能够使摆杆9快速的恢复到平衡状态，保证重锤2平稳的上升。

本实施例中的摆杆有四个平衡位置，第一个平衡位置如图2所示，当重锤2在收缩和下放的过程中，摆杆9在重锤2重力、限位板12、拉簧13以及撑力弹簧11的作用下处于平衡位置，限位板12在拉簧13的拉力和上挡止块16阻力以及摆杆9通过定位柱15施加的压力的作用下处于平衡不动的状态，且限位板12的上端抵触在上挡止块16的下端。摆杆9上的定位柱15抵触在定位槽14的下端。

摆杆9的第二个平衡位置如图3所示，当重锤2上升到顶点的位置时，摆杆9在重锤2重力、箱体1下端面的对重锤2施加的挡止力、拉簧13施加的力以及撑力弹簧11施加的力的作用下处于平衡的位置，此时，因为摆杆9又受到了箱体1下端面间接施加的力的作用，摆杆9的自由端的位置会略低于上述的在重锤2收放过程中摆杆9的位置；限位板12在拉簧13的拉力和摆杆9通过定位柱15施加的压力的作用下处于平衡位置，因为限位板12同时也受到了箱体1下端面间接施加的力的作用，因此在重锤2上升到顶点位置时摆杆9通过定位柱15施加的压力大于上述重锤2在收放过程中的摆杆9通过定位柱15施加的压力，限位板12设有定位槽14的自由端略低于上挡止块16的下端。

摆杆9的第三个平衡位置如图4所示，当重锤2被埋时，钢丝绳3给摆轮10的向下的拉力增大，一直向下拉动摆杆9的自由端，直至摆杆9摆动到抵触到下挡止块17为止，摆杆9被下挡止块17抵挡，达到一个平衡位置，限位板12同时被摆杆9下拉，限位板12在重锤2的拉力以及拉簧13的拉力的作用下达到平衡位置。

摆杆9的第四个平衡位置如图5所示，当钢丝绳3断裂时，摆轮10受到重锤2的拉力瞬间减小，摆杆9在撑力弹簧11的作用力下向上摆动，摆杆9向上摆动抵触到上挡止块16的下端时保持平衡，限位板12在拉簧13和上挡止块16的作用力下抵触在上挡止块16的下方也保持平衡。

本实施例进一步优选地，上述的传感器为霍尔传感器，因为霍尔传感器对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长。便于实现自动化电信号的产生和传输，使本申请实现自动化控制，霍尔传感器包括设置在摆杆9的自由端的磁铁18，以及设置在安装板4的前侧面上的霍尔电路板19，霍尔电路板19上设置用于感应摆杆9在不同状态时的磁铁18的霍尔半导体片。

霍尔电路板19的结构如图6所示，霍尔电路板19上共设置有7个霍尔半导体片，霍尔半导体片沿磁铁18的运动路径排布，其中霍尔半导体片6-1位于当钢丝绳3断裂后，摆杆9抵触在上挡止块16的位置时磁铁18对应的位置，用于判断钢丝绳3是否出现断裂故障；霍尔半导体片6-2、6-3、6-4按由上向下的顺序排布，位于当重锤2瞬间失重时，摆杆9摆动的路径上，用以判断重锤2是否接触到料面；霍尔半导体片6-5位于在重锤2收放过程中摆杆9达到平衡位置时磁铁18对应的位置，用于监控重锤2运动情况；霍尔半导体片6-6位于当重锤2达到顶点时，摆杆9处于平衡位置时磁铁18相对应的位置，用于判断重锤2是否恢复到了顶点；霍尔半导体片6-7位于重锤突然受到较大的下拉力，比如当重锤2被掩埋的情况下，摆杆9抵触在下挡止块17上时磁铁18对应的位置，用于判断重锤是否出现故障。

本实施例进一步优选地，测量轮7绕钢丝绳的一侧设置有侧挡块21，防止钢丝绳3在重锤2失重状态下脱轮。

本实施例进一步优选地，箱体1的下端固设有过绳管22，过绳管22上设置有观察孔，观察孔上设置有将观察孔打开和封闭的观察盖23，观察孔方便对本实施例进行观察和检修。

进一步优选地，箱体1内设置有吹灰装置，吹灰装置包括固设在箱体1内的吹灰管24，吹灰管24的上端向下弯曲。因为本实施例是用在料仓上，即在粉尘多的环境下工作，难免箱体1内会进入粉尘，吹灰管24能够对箱体内的粉尘进行清理，进一步增加本实施例的使用寿命。

本实施的使用过程为：当需要检测料面位置时，控制器5给电机8一个启动信号，电机8启动，带动卷筒6转动，释放钢丝绳3，重锤2开始下降，此时摆杆9在重锤2、拉簧13、撑力弹簧11的作用力的下保持如图2所示的平衡位置。此时，摆杆9上的磁铁18正好感应到霍尔半导体片6-5，霍尔电路板19将重锤2的运动信息的电信息传输给控制器5，控制器5监控重锤2的运动；当重锤2接触到料面时，重锤2瞬间失重，摆杆9瞬间向上摆动，当摆杆9上的磁铁18感应到霍尔半导体片6-2、6-3、6-4中的任意一个霍尔半导体片时，产生一个电信号，霍尔电路板19将该电信号传输给控制器5，控制器5接收该信号并判断重锤2已经接触到了料面，控制器5给电机8一个反转信号，电机8带动卷筒6反向转动，使重锤2上升，在重锤2由失重状态到稳定上升过程，摆杆9在定位柱15与限位板12之间的挡止配合，稳定快速的恢复到如图2所示的重锤2在收放过程中摆杆9的平衡位置，摆杆9上的磁铁18再次感应霍尔半导体片6-5，将重锤2运动的电信息传输给控制器5，控制器5监控重锤2的运动；当重锤2上升到顶点时，由于箱体1的下端面给重锤2施加了一个挡止力，使摆杆9受到向下的力增大，使摆杆9向下摆动，当摆杆9上的磁铁18感应到霍尔半导体片6-6时产生一个电信号，霍尔电路板19将该电信号传输给控制器5，控制器5接收该电信号并判断重锤已经达到了顶点位置，控制器5控制电机8停止，摆杆9重新达到了如图3所示的平衡位置，此时重锤2已经上升到了顶点，完成一次探测过程，等待下一次探测。当探测过程中出现重锤2被掩埋的情况，此时重锤2受力较大，带动摆杆9大幅度的向下摆动，当摆杆9上的磁铁18感应到霍尔半导体片6-7时，霍尔电路板19将该电信号传输给控制器5，控制器5接收该信号并判断重锤2受到了不正常的力，控制器5控制本实施例停机检修。当探测过程中出现钢丝绳3断裂的情况时，由于钢丝绳3断裂的话，摆杆9瞬间失去重锤2施加的力，在拉簧13和撑力弹簧11的作用力下大幅度的向上摆动，当摆杆9上的磁铁18感应到霍尔半导体片6-1时，产生一个电信号，霍尔电路板19将该电信号传输给控制器5，控制器5接收该电信号并判断重锤2故障，控制器5控制本实施例停机检修。

本实施例通过摆杆9处于不同位置感应到的不同的霍尔半导体片产生不同状态的信号，并通过霍尔控制板19传输给控制器5，控制器5判断重锤2的各状态，能够及时的判断重锤2出现的故障，及时进行检修处理。本实施例运行可靠，效率高，鲁棒性好。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。