CN203148510U - 一种物位测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于储料仓内物料位置的测量装置。本测量装置包括重物和驱动重物上下升降的驱动机构，还包括用于感知重物在物位测量过程中的重量变化状况的称重传感器，本测量装置还包括用于测量重物上下移动距离的计量机构，所述称重传感器、驱动机构和计量机构均与控制器通过电信号连接。本物位测量装置的工作不受粉尘影响，不但能够准确测量出储料仓内的物料位置，而且结构简单，易于操作和使用。本测量装置便于操作人员工作，提高了物位测量的准确性，还保障了操作人员工作的安全性。

Description

一种物位测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于储料仓内物料位置的测量装置。

背景技术

目前，大多数煤矿和选煤厂测量储煤仓内物料位置的方法有两种：一种是使用超声波物位计，另一种是使用皮尺人工测量。因为储煤仓内的粉尘较多且大，超声波在煤粒表面漫发射，使得超声波物位计根本无法使用，而人工使用皮尺测量，虽然能够达到目的，却加大了工人的工作量，同时也提高了工人工作时的危险性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种物位测量装置，本物位测量装置的工作不受粉尘影响，不但能够准确测量出储料仓内的物料位置，而且结构简单，易于操作和使用。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种物位测量装置，本测量装置包括重物和驱动重物上下升降的驱动机构，还包括用于感知重物在物位测量过程中的重量变化状况的称重传感器，本测量装置还包括用于测量重物上下移动距离的计量机构，所述称重传感器、驱动机构和计量机构均与控制器通过电信号连接。

同时，本实用新型还可以通过以下技术措施得以进一步实现：

优选的，所述驱动机构包括与控制器电连接的步进电机，步进电机的输出轴与筒状物或者盘状物相连，所述筒状物或者盘状物上卷绕设置有链条或者吊绳，链条或者吊绳的远离筒状物或者盘状物的一端与重物相连；所述驱动机构还包括至少用于固定筒状物或者盘状物的吊装支架，所述称重传感器设置在吊装支架的顶部。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述驱动机构包括与控制器电连接的步进电机，步进电机的输出轴与筒状物或者盘状物相连，所述筒状物或者盘状物上卷绕设置有链条或者吊绳，链条或者吊绳的远离筒状物或者盘状物的一端绕过滑轮与重物相连；所述驱动机构中设置有与筒状物或者盘状物固定联接的固定支架，驱动机构中还设置有与所述滑轮构成转动配合的吊装支架；所述称重传感器设置在吊装支架的顶部。

优选的，所述重物至少由上半体和下半体构成；所述上半体呈上部较小而下部较大的尖锥状，所述上半体的外侧面由若干个斜面拼合而成，或者所述上半体的外侧面为圆锥面；所述上半体的底端与所述下半体的顶端相连；所述下半体呈上部较大而下部较小的倒锥状。

进一步的，所述尖锥状上半体的倾斜状的外侧面与水平面的夹角为30～50度；或者所述上半体的若干个斜面中的任意一个斜面与水平面的夹角为30～50度。

优选的，所述计量机构为设置在步进电机输出轴上的霍尔传感器，所述霍尔传感器的信号输出端与控制器电连接；所述控制器与上位机电连接。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述计量机构包括设置在盘状物上的触发器和设置在盘状物旁侧的接近开关，所述接近开关的信号输出端与控制器电连接；所述控制器与上位机电连接。

进一步的，所述触发器至少设置为两个，且触发器均匀分布在以盘状物的中心为圆心的圆周上；所示接近开关设置为一个。

作为本实用新型的再一种优选方案，所述计量机构包括信号发射单元和信号接收单元，所述信号发射单元和信号接收单元分设在盘状物的两侧，所述盘状物上开设有用于使信号接收单元接收信号发射单元所发出的信号的计数孔；所述信号发射单元和信号接收单元均与控制器电连接；所述控制器与上位机电连接。

进一步的，所述计数孔至少设置为两个，且计数孔均匀分布在以盘状物的中心为圆心的圆周上。

本实用新型的工作过程和有益效果如下：

1）、工作时，首先将步进电机和与步进电机相连的筒状物或者盘状物均固定在储煤仓的上部，此时链条或吊绳全部卷绕在筒状物或者盘状物上，链条或吊绳的另一端通过滑轮或者直接与重物相连，此时称重传感器测量得到第一重量，所述第一重量根据测量装置的结构不同而相异，比如第一重量可能是重物与驱动机构的总重量，也可能是重物与驱动机构中部分组件的总重量；然后操作人员通过控制器发出指令，步进电机启动，步进电机带动筒状物或者盘状物转动，链条或吊绳下降，重物也随之下降，当重物接触到储煤仓内的物料时，由于重物被储煤仓内的物料托底，此时称重传感器测量得到第二重量，第二重量比第一重量至少减少了一个重物的重量，此时控制器接收到称重传感器传递来的信号，控制器随后根据预设程序控制步进电机停止运行，重物停止下降；在重物的下降过程中，计量机构能够测量出筒状物或者盘状物的转动圈数，则控制器根据筒状物或者盘状物的外径和转动圈数，并按照预设程序即可计算出此时的物料位置，从而达到测定物位的目的；本次测定完毕后，步进电机在控制器的控制下按照预设程序将重物复位，等待下次测量指令。

2）、所述盘状物上的计数孔或触发器至少设置为两个，并且计数孔或触发器均匀分布在以盘状物的中心为圆心的圆周上，从而能够大大提高物料位置测量的精确性。

3）、本实用新型将重物上半体的外侧面设置为倾斜状，则当煤粒落在重物上半体的外侧面上时，煤粒将会沿着倾斜状的重物表面下滑，从而保证了重物的正常使用。

4）、所述控制器与上位机相连，从而更加便于操作人员工作，不但提高了物位测量的准确性，还保障了操作人员工作的安全性。

附图说明

图1、3、5、7均是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中计量机构的结构示意图。

图4是图3中计量机构的结构示意图。

图6是图5中计量机构的结构示意图。

图8是重物的结构示意图。

图中标记的含义如下：

10—重物  11—上半体  12—下半体  20—称重传感器

30—控制器  40—步进电机  41—盘状物  42—吊绳

43—计数孔  44—输出轴  50—霍尔传感器  51—信号发射单元

52—信号接收单元  53—触发器  54—接近开关  60—滑轮

61—转轴  70—上位机  80—吊装支架  81—固定支架

90—储煤仓

具体实施方式

如图1、3、5、7所示，一种物位测量装置，本测量装置包括重物10和驱动重物10上下升降的驱动机构，还包括用于感知重物10在物位测量过程中的重量变化状况的称重传感器20，本测量装置还包括用于测量重物10上下移动距离的计量机构，所述称重传感器20、驱动机构和计量机构均与控制器30通过电信号连接。

所述驱动机构有多种实现方案，本实用新型给出了以下两种优选方案：

驱动机构的第一种优选方案，如图1、3、5所示，所述驱动机构包括与控制器30电连接的步进电机40，步进电机40的输出轴与筒状物或者盘状物41相连，所述筒状物或者盘状物41上卷绕设置有链条或者吊绳42，链条或者吊绳42的远离筒状物或者盘状物41的一端绕过滑轮60与重物10相连；所述驱动机构中设置有与筒状物或者盘状物41固定联接的固定支架81，驱动机构中还设置有与所述滑轮60构成转动配合的吊装支架80；所述称重传感器20设置在吊装支架80的顶部。

所述控制器30与步进电机40电连接，也即控制器30通过电信号与步进电机40相连，步进电机40接受并按照控制器30所发出电信号的指示动作。

在驱动机构的第一种优选方案中，由于驱动机构中设置有与筒状物或者盘状物41固定联接的固定支架81，而承受重物10重量的滑轮60则通过吊装支架80安装在储煤仓90的上方，因此称重传感器20在本物位测量装置处于初始状态时测量得到的第一重量即为两倍于重物10的重量和滑轮60、滑轮转轴61和吊装支架80等的总重量；而当重物10在驱动机构的作用下进入储煤仓内并触底后，称重传感器20测量得到的第二重量为滑轮60、滑轮转轴61和吊装支架80等的总重量。因此，在驱动机构的第一种优选方案中，称重传感器20测量得到的第二重量比第一重量减少了两倍于重物10的重量。

驱动机构的第一种优选方案也是本实用新型最为推荐的优选方案。

驱动机构的第二种优选方案，如图7所示，所述驱动机构包括与控制器30电连接的步进电机40，步进电机40的输出轴与筒状物或者盘状物41相连，所述筒状物或者盘状物41上卷绕设置有链条或者吊绳42，链条或者吊绳42的远离筒状物或者盘状物41的一端直接与重物10相连；所述驱动机构还包括至少用于固定筒状物或者盘状物41的吊装支架80，所述称重传感器20设置在吊装支架80的顶部。

在这种优选方案中，当整个驱动机构均通过吊装支架80固定时，此时称重传感器20在本物位测量装置处于初始状态时测量得到的第一重量即为重物10和整个驱动机构的总重量；而当重物10在驱动机构的作用下进入储煤仓内并触底后，称重传感器20测量得到的第二重量为整个驱动机构的总重量。因此，在驱动机构的第二种优选方案中，称重传感器20测量得到的第二重量比第一重量减少了一个重物10的重量。

优选的，所述重物10至少由上半体11和下半体12构成；所述上半体11呈上部较小而下部较大的尖锥状，所述上半体11的外侧面由若干个斜面拼合而成，或者所述上半体11的外侧面为圆锥面；所述上半体11的底端与所述下半体12的顶端相连；所述下半体12呈上部较大而下部较小的倒锥状。

如图8中所示的重物10仅由上半体11和下半体12构成。当然在实际应用时，也可以在上半体11和下半体12之间增加连接二者的圆柱体。

进一步的，如图8所示，所述尖锥状上半体11的倾斜状的外侧面与水平面的夹角β为30～50度；或者所述上半体11的若干个斜面中的任意一个斜面与水平面的夹角为30～50度。

所述重物10的上半体11的外侧面之所以为圆锥面或者由斜面拼合而成，是因为安息角的存在。所谓安息角，是散料在堆放时能够保持自然稳定状态的最大角度（即料堆单边对水平面的角度）。在安息角形成后，再往上堆加散料，散料就会自然溜下。不同种类的散料安息角各不相同，煤料的安息角约为40度，因此当重物上半体11的倾斜状的外侧面与水平面的夹角大于45度时，煤粒将不能在上半体11的表面停留而直接滑落下来。当本物位测量装置应用在矸石仓时，重物上半体11的倾斜状的外侧面与水平面的夹角可以选为略大于30度即可。

所述重物10的下半体12设计成上部较大而下部较小的倒锥状，则当重物10在下降时，重物下半体12的尖锥部将首先接触到储煤仓90中的物料，此时在重物10自身的重力作用下，重物下半体12的尖锥部将插入储煤仓90中的物料中而不会使重物10沿物料堆的斜面下滑，从而保证了称重传感器20能够顺利地称重，也确保了整个物位测量装置能够持续稳定地工作。

本实用新型中的计量机构也有多种优选方案，本实用新型给出了以下三种优选方案：

计量机构的第一种优选方案，如图1、2所示，所述计量机构为设置在步进电机40输出轴上的霍尔传感器50，所述霍尔传感器50的信号输出端与控制器30电连接；所述控制器30与上位机70电连接。

计量机构的第二种优选方案，如图3、4所示，所述计量机构包括设置在盘状物41上的触发器53和设置在盘状物41旁侧的接近开关54，所述接近开关54的信号输出端与控制器30电连接；所述控制器30与上位机70电连接。

进一步的，所述触发器53至少设置为两个，且触发器53均匀分布在以盘状物41的中心为圆心的圆周上；所示接近开关54设置为一个。

计量机构的第三种优选方案，如图5、6所示，所述计量机构包括信号发射单元51和信号接收单元52，所述信号发射单元51和信号接收单元52分设在盘状物41的两侧，所述盘状物41上开设有用于使信号接收单元52接收信号发射单元51所发出的信号的计数孔43；所述信号发射单元51和信号接收单元52均与控制器30电连接；所述控制器30与上位机70电连接。

进一步的，所述计数孔43至少设置为两个，且计数孔43均匀分布在以盘状物41的中心为圆心的圆周上。

本实用新型中的驱动机构和计量机构可以根据现场的实际情况而选择不同的优选方案加以组合使用，从而大大提高了本实用新型的适用性。

下面结合附图5、6对本实用新型的工作过程做进一步说明：

初始状态时，步进电机40、与步进电机40相连的盘状物41均通过固定支架81固定在储煤仓90的上部，此时吊绳42全部卷绕在盘状物41上，而重物10则处于储煤仓90的仓顶水平位置，吊绳42的远离筒状物或者盘状物41的一端绕过滑轮60与重物10相连，滑轮60则通过吊装支架80可转动地吊装在储煤仓90的上部；所述称重传感器20设置在吊装支架80的顶部，此时称重传感器20向控制器30返回第一重量的信号。

测量开始时，操作人员通过上位机70向控制器30发出指令，步进电机40启动并通过输出轴44带动盘状物41转动，盘状物41则带动吊绳42传动，重物10随即开始下降，当重物10接触到储煤仓90内的物料时，称重传感器20通过电缆绳向控制器30返回第二重量的信号，控制器30收到第二重量的信号后按照预设程序发出停转信号使步进电机40停止转动，盘状物41也随即停止转动。

如图6所示，当步进电机40带动盘状物41转动时，信号发射单元51和信号接收单元52在控制器30的控制下也在工作，只有当盘状物41转动到使计数孔43和信号发射单元51正对上时，信号接收单元52才能接收到信号发射单元51发出的信号，图5中盘状物41上的计数孔43为4个，则信号接收单元52每接收到信号四次就计数一圈，当盘状物41停止转动时，控制器30根据预设程序可以计算出重物10运动的路程，进而计算得出储煤仓90内的实时物位。

然后控制器30发出指令使步进电机40反转，步进电机40随即通过盘状物41、吊绳42带动重物10上升至初始工作位置，并等待下一次测量指令。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种物位测量装置，其特征在于：本测量装置包括重物（10）和驱动重物（10）上下升降的驱动机构，还包括用于感知重物（10）在物位测量过程中的重量变化状况的称重传感器（20），本测量装置还包括用于测量重物（10）上下移动距离的计量机构，所述称重传感器（20）、驱动机构和计量机构均与控制器（30）通过电信号连接。

2.根据权利要求1所述的物位测量装置，其特征在于：所述驱动机构包括与控制器（30）电连接的步进电机（40），步进电机（40）的输出轴与筒状物或者盘状物（41）相连，所述筒状物或者盘状物（41）上卷绕设置有链条或者吊绳（42），链条或者吊绳（42）的远离筒状物或者盘状物（41）的一端与重物（10）相连；所述驱动机构还包括至少用于固定筒状物或者盘状物（41）的吊装支架（80），所述称重传感器（20）设置在吊装支架（80）的顶部。

3.根据权利要求1所述的物位测量装置，其特征在于：所述驱动机构包括与控制器（30）电连接的步进电机（40），步进电机（40）的输出轴与筒状物或者盘状物（41）相连，所述筒状物或者盘状物（41）上卷绕设置有链条或者吊绳（42），链条或者吊绳（42）的远离筒状物或者盘状物（41）的一端绕过滑轮（60）与重物（10）相连；所述驱动机构中设置有与筒状物或者盘状物（41）固定联接的固定支架（81），驱动机构中还设置有与所述滑轮（60）构成转动配合的吊装支架（80）；所述称重传感器（20）设置在吊装支架（80）的顶部。

4.根据权利要求1所述的物位测量装置，其特征在于：所述重物（10）至少由上半体（11）和下半体（12）构成；所述上半体（11）呈上部较小而下部较大的尖锥状，所述上半体（11）的外侧面由若干个斜面拼合而成，或者所述上半体（11）的外侧面为圆锥面；所述上半体（11）的底端与所述下半体（12）的顶端相连；所述下半体（12）呈上部较大而下部较小的倒锥状。

5.根据权利要求1所述的物位测量装置，其特征在于：所述计量机构为设置在步进电机（40）输出轴上的霍尔传感器（50），所述霍尔传感器（50）的信号输出端与控制器（30）电连接；所述控制器（30）与上位机（70）电连接。

6.根据权利要求1所述的物位测量装置，其特征在于：所述计量机构包括设置在盘状物（41）上的触发器（53）和设置在盘状物（41）旁侧的接近开关（54），所述接近开关（54）的信号输出端与控制器（30）电连接；所述控制器（30）与上位机（70）电连接。

7.根据权利要求1所述的物位测量装置，其特征在于：所述计量机构包括信号发射单元（51）和信号接收单元（52），所述信号发射单元（51）和信号接收单元（52）分设在盘状物（41）的两侧，所述盘状物（41）上开设有用于使信号接收单元（52）接收信号发射单元（51）所发出的信号的计数孔（43）；所述信号发射单元（51）和信号接收单元（52）均与控制器（30）电连接；所述控制器（30）与上位机（70）电连接。

8.根据权利要求4所述的物位测量装置，其特征在于：所述尖锥状上半体（11）的倾斜状的外侧面与水平面的夹角为30～50度；或者所述上半体（11）的若干个斜面中的任意一个斜面与水平面的夹角为30～50度。

9.根据权利要求6所述的物位测量装置，其特征在于：所述触发器（53）至少设置为两个，且触发器（53）均匀分布在以盘状物（41）的中心为圆心的圆周上；所示接近开关（54）设置为一个。

10.根据权利要求7所述的物位测量装置，其特征在于：所述计数孔（43）至少设置为两个，且计数孔（43）均匀分布在以盘状物（41）的中心为圆心的圆周上。

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