CN86202597U - 竖直位移冲击式电子秤 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种竖直位移冲击式电子秤。物料整形管，使物料集中而对称地冲击在圆锥形罩的检测板上，竖直向下的冲击力作用在位移传感器轴上，使被双弹簧卡住的位移传感器铁芯产生位移，并使线圈产生电讯号，经电路转换，显示瞬时流量和累计重量。当作为定量给料使用时，让冲击力和通过秤杆作用在传感器轴上的砝码重平衡时，偏差电路输出为零，不平衡就有偏差电压，控制给料机实现按砝码重标定的流量定量给料。

Description

本实用新型属于粉粒体物料流量计量，特别是定量给料的设备。

冲击式电子秤是利用粉粒体在一定的高度下落时在检测板上获得的冲击力与粉粒体瞬时流量成正比例关系制造成的。现有的冲击式电子秤的检测板是与水平面斜放的平板，受到冲击力时，检测板受到水平分力的作用而产生水平位移，使差动、变压器送出电讯号，以测定流量的大小，或根据电讯号来控制流量大小。但这种结构需要复杂而精细的力传递系统（如十字簧片组构成的力平行四边形的结构）和阻尼机构（如油阻尼器），其二次仪表基本上是DDZ－Ⅱ型仪表，调校操作需要较高的技术，而且电子秤的零点容易漂移，计量精度受机械因素、温度、电压影响，控制器电路复杂。

本实用新型的目的是利用相同的原理，提供功能相同，而结构简单可靠，调校和操作容易，减少零点漂移，计量精度不受温度、电压影响，控制器电路简单，易于制造生产和安装，用户使用方便的计量设备。

本实用新型的目的是用以下方式实现的：检测板做成圆锥形罩，检测板上方的下料管其横截面积按照 $\mathrm{S\; =}\frac{Q}{{\rm Y}\sqrt{\mathrm{2gh}}}$

（式中S－下料管的横截面积、Q－物料流量、r－物料假比重、h－物料离整形管进料口的高度、g－重力加速度）使物料能集中而对称地冲击在锥罩上，只要物料对中心线对称，所有冲击力的水平分量的合力为零，只有竖直向下的合力，其大小约为F＝Q $\sqrt{\frac{\mathrm{2h}}{g}}$

，在圆锥形罩的下部连接有位移传感器，位移传感器的主要结构为：一根传力杆的顶部与圆锥形罩的锥顶紧固连接，铁芯紧套在传力杆的中部，铁芯的外部有线圈绕组，线圈的接线头与控制器电连接，在铁芯的两端各有一弹簧与传力杆相套。卡住铁芯使之位置稳定，紧接着弹簧的是端盖和支座。传力杆的下部与秤杆的一端铰连接，秤杆的另一端用平衡重来平衡圆锥形罩和传感器的传力杆、铁芯、弹簧的重量，秤杆由支点来支撑。圆锥形罩受到物料的冲击时，将力传给传力杆，通过铁芯，将力传给弹簧，弹簧受力后而被压缩和拉伸，这时，圆锥形冲击板、传力杆、铁芯一起产生向下的位移，铁芯的位移运动使线圈绕组里产生输出电压，这电压的大小与位移的大小成正比，即△u＝K₁△L，而位移与冲击力成正比，即△L＝FK₂，所以△u＝K₁K₂Q $\sqrt{\frac{\mathrm{2h}}{g}}\mathrm{=KQ}$ ，即位移与物料的流量成正比，电讯号经过放大被显示仪表显示，经积算电路而累计，从而实现测定物料流量和累计物料量的功能。如果在秤杆的带有平衡重的一端，再装置砝码，让物料冲击力和砝码重取得平衡，并由砝码重来确定流量，当流量的冲击力小于给砝码重力时，铁芯就会向上运动，产生负位移，从而产生负电压讯号，当流量的冲击力大于给定的砝码重力时，铁芯向下运动，产生正位移和正电压讯号，电讯号经控制器来控制给料机增大流量或减少流量，从而达到定量给料的作用。

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述：

图1是本实用新型结构示意图。

图2是传感器正面剖示图。

图3是定量给料装置的控制器原理电路图。

图4是位移－偏差电压特性曲线。

图5是恒定给料自动调节系统图。

图中：1－物料整形管        2－上盖        3－检测板        4－位移传感器        5－漏斗        6－传感器支架        7－传力杆        8－密封体        9－秤杆 10－砝码 11－支点 12－平衡重 13－隔磁体 14－铁芯 15－线圈骨架 16－线圈 17－传感器外壳 18－螺钉 19－端盖 20－定位块 21－密封膜 22－密封螺母 23－插座 24－底座 25－电振机 26－控制器 27－料斗 28－弹簧 29－引出电线 30－偏差显示仪表 31－输出电流显示仪表 32－偏差电路 33－比例、积分电路 34－可控硅电路 A₁－偏差指示仪 A₂－输出指示仪 C_I－积分电容 W₂－起始电流调整电位器 W₁－偏差输入大小调整电位器 DZ－电磁振动给料机 L₁、L₂－位移传感器线圈。

横截面积按 $\mathrm{S\; =}\frac{Q}{{\rm Y}\sqrt{\mathrm{2gh}}}$ 由上至下逐渐变小的物料整形管（1）由三节构成，上节是锥度大的矩形漏斗，下节是锥度小的长圆台形管，中间是上矩形下圆形过渡连接管，检测板（3）为圆锥形罩，锥角约为90°，圆锥形罩的锥顶与位移传感器（4）的传力杆（7）的上端部螺纹连接，传力杆（7）的中部与铁芯（14）螺纹连接，铁芯（14）的两端有与传力杆（7）同样是螺纹连接的隔磁体（13），弹簧（28）压着隔磁体（13），上部弹簧的上端为用螺钉（18）与外壳（17）紧固着的端盖（19），下部弹簧有底座（24）支撑着，弹簧力使铁芯在线圈中有一个稳定的位置。并且当有一定位移时平衡着物料的冲击力或砝码（10）的扭矩力。线圈（16）（也就是图3中的L₁、L₂）绕在线圈骨架（15）上，线圈骨架（15）紧固在外壳（17）上。整个传感器（4）由传感器支架（6）支承。传力杆（7）的下部与秤杆（9）铰连接，秤杆的另一端有平衡重（12）和砝码（10），支点（11）将秤杆分为两部分l₁和l₂，平衡重（12）和砝码（10）可沿秤杆（9）滑动。改变l₂的长度，使传感器（4）的铁芯（14）在零点位置上（铁芯在线圈中有一位置，偏差电压是零，该位置称为零点）。当本实用新型只作为流量测定装置时，可不需砝码（10），物料给检测板（3）的冲击力使传感器（4）中的铁芯产生位移，由线圈（16）将位移讯号转换为电讯号，电讯号经电压／电流转换电路由瞬时流量仪表显示，并经积算电路，显示累计量。当本实用新型用作定量结料的计量装置，需使用砝码（10），电讯号经控制器（26）里的偏差电路（32）、比例积分电路（33）、可控硅电路（34）将控制讯号输出给电振机（25），控制给料量的大小。图5所示，是定量给料装置与电振机组成的恒定给料自动调节系统图，操作者首先调节平衡重，使空载时偏差指示为零，然后根据所需流量对应的砝码重（G＝ (Q)/(K) ，K的数值可标在产品上）加上去，把“停止 ()/() 给料”开关拨向“给料”位置，流量就会由小而大自动达到并稳定在给定值。有多台这样设备即能实现多种原料按所需配比给料、调节配比或产量可通过调节砝码重来实现。

本实用新型与现有的冲击式电子秤比较有以下几个特征：

1.物料整形管（1）的横断面积按公式 $\mathrm{S\; =}\frac{Q}{{\rm Y}\sqrt{\mathrm{2gh}}}$ 从上至下逐渐变小，使物料易于集中而对称地下落到检测板（3）上。

2.检测板（3）做成圆锥形罩，使水平力互相抵消了仅有垂直冲击力，因而使传力结构大大简化。

3.本实用新型只作物料流量测定装置时，零点位置是平衡重（12）与检测板（3）和位移传感器（4）的自重达到平衡时铁芯（14）所处的位置；用作定量给料装置时，并不直接把物料的冲击力转变为传感器电讯号作为物料瞬时流量的模拟量，而是让物料冲击力和砝码重取得平衡，并由这时砝码重来确定流量，如图1所示，平衡时应有F·l₁＝Gl₂，式中：F－物料的冲击力 G－砝码重 l₁、l₂－秤杆的杠杆臂长，由此可得Q＝ (l₂)/(l₁) $\sqrt{\frac{g}{\mathrm{2h}}}$ ＝KG，式中K＝ (l₂)/(l₁) $\sqrt{\frac{g}{\mathrm{2h}}}$ ，称为“砝码－流量转换系数”，也就是本装置的量程，它完全由机械因素确定，l₂可以调整，这样可消除环境因素和众多参数（如温度、电压等）变化因素，使定量给料精度高，调校操作直观容易。

4.传感器（4）中的铁芯（14）被两端的弹簧（28）卡住，能保持稳定的位置。零点不易漂移，平衡检测板（3）和传感器（4）重量的平衡重（12）由于做成比单块物料要重的多，就可减少物料的突然冲击而引起的振动，使输出平稳。

5.零点位置通过调整秤杆上的平衡重（12）的位置的机械方法来确定。图3的电路里，位移灵敏度为0.3－0.5V／mm，且在零点附近最大。图4示出了位移——偏差电压特性曲线。

6.控制器（26）的电路简单。作为流量测定装置时，电路系统由讯号电路、电压／电流转换电路、积算电路组成（电路图省略了）。作为定量给料装置，控制器的电路如图3所示，偏差电压直接做运算放大器输入，经比例积分运算后的运算放大器输出，做可控硅电路的控制电压。“停止”位置通过开关触点应使输出电流表A₂为零。由“停止”拨向“给料”位置的瞬间通过电位器W₂的调节应使输出电流比所需物料流量要小，这时偏差指示是负值，而使运算放大器输出电压逐渐增加，也使电振机电流增加，这样物料冲击力随着下料量增加而增大，因此和给定砝码重比较的偏差逐渐减少，控制电路自动消除这偏差，稳定在偏差等于零的地方恒定给料。这时C_I积分电容在所需极性的正向电压下工作，积分增益高（C_I是钽电解电容）。

7.易于密封，环境条件好。除传力杆（7）和引出电线（29）用密封体（8）防护起来外，整个装置可以全密封，不会有粉尘外扬。

本实用新型的调校简化为通过秤杆平衡重调节平衡，操作仅是拨动“停止 ()/() 给料”开关，完全省去了其它电子秤难解决的零点、量程、给定值的调校，又避免了其它电子秤难解决的零点飘移，温度、电压变化影响精度等问题，因此调校容易，操作简单，计量特别是定量给料精度高，结构简单，并具有防尘性能好，制造成本低。适合于水泥、陶瓷、玻璃、矿山、冶金测定流量和定量给料使用。

Claims (5)

1、一种冲击式电子秤，包括物料整形管(1)、检测板(3)、传力杆(7)、铁芯(14)、线圈(16)、电子控制器(26)，其特征在于：

(1)物料整形管(1)的横截面积按 $\mathrm{S\; =}\frac{Q}{{\rm Y}\sqrt{\mathrm{2gh}}}$ (式中S-横截面积，Q-物料流量，γ-物料假比重，g-重力加速度、h-物料离整形管进口处高度)从上至下逐渐变小；

(2)检测板(3)为园锥形罩；

(3)与检测板(3)螺纹连接的传力杆(7)在中部与铁芯(14)紧固连接，铁芯(14)的两端有弹簧(28)卡住，弹簧(28)分别紧固在端盖(19)和底座(24)上，线圈(16)由线圈骨架(15)紧固在传感器外壳(17)上；

(4)传力杆(7)的下端与秤杆(9)铰连接，秤杆(9)的另一端有平衡重(12)，秤杆(9)由支点(11)支撑。

2、按照权利要求1所规定的计量装置，其特征在于横截面积按 $\frac{Q}{{\rm Y}\sqrt{\mathrm{2gh}}}$ 变化的物料整形管（1）分为三节构成，上节是锥度大的矩形漏斗，下节是锥度小的长园台管、中间是上矩形下园形过渡连接管。

3、按照权利要求1所规定的计量装置，其特征在于检测板（3）的园锥形罩的锥角为90°。

4、按照权利要求1所规定的计量装置，其特征在于：

（1）  秤杆（9）的有平衡重（12）的一端挂有定量给料的砝码；

（2）  控制电振机（25）给料的控制器（29）的电路由偏差电路（32）、比例积分电路（33）、可控硅电路（34）组成。

5、按照权利要求4所规定的计量装置。其特征在于运算放大器组成的比例积分电路里有在运行时是处在所需极性的正向电压作用下的钽电容C_I。

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