JP7177838B2 - スパイラルコンベヤを通る気流を測定する装置および方法 - Google Patents
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Description
による2つの領域でのパルスの速度v1およびv2に関連付けられている。臨界角θcにおいて、屈折角θ2=90°かつsinθ2=1である。遮蔽領域108におけるパルスの速度は、v1=cで与えられ、非遮蔽領域内の気流における速度はv2=c+vで与えられ、式中、vは風速であり、sinθc=c/(c+v)、またはθc=sin―1[c/(c+v)]である。遭遇する最大風速または気流がvmaxである場合、臨界角は、θc=sin-1[c/(c+vmax)]で計算され得る。例えば、vmax=30m/sかつc=315m/sである場合、
である。その場合、風速計の基部の平面110から測定された伝達経路20の仰角θEは、超音波パルスが全ては反射されず、受信側変換器A2に送信されないことを確実にするために、24°以上でなければならない。それにより、風速計は、伝達経路の仰角θEが、遭遇する最大風速vmaxの臨界角θcの余角より大きくなるように構築されなければならない。
によって伝達経路に沿った風速vに関連し、式中、cは、空気中の音速であり、dは、対の変換器A1、A2の間の距離である。伝達経路に沿った風速vの方向は、ΔTOFのサインによって与えられる。
であり、
図5に示されるように、dAは、変換器A1とA2との間の距離であり、dBは、変換機B1とB2との間の距離であり、dCは、変換器C1とC2との間の距離であり、θAは、x軸と伝達経路20Aとの間の方位角であり、θBは、x軸と伝達経路20Bとの間の方位角であり、θCは、x軸と伝達経路20Cとの間の方位角であり、φAは、z軸と伝達経路20Aとの間の仰角であり、φBは、z軸と伝達経路20Bとの間の仰角であり、そして、φCは、z軸と伝達経路20Cとの間の仰角である。コンベヤのらせん状経路が水平に対して傾いているため、図1で画定された風速計のx軸が、ベルト上で、y軸が駆動ドラムの回転軸に対して半径方向に整列された状態で、搬送方向に整列している場合、x-y-z座標系はy軸を中心に効果的に回転する。次に、気流速度成分vxおよびvzは、その傾斜角によって調整され、z軸が真の垂直軸である垂直X-Y-Z基準フレームに対するx-y-z速度成分を参照する。気流速度成分vx、vy、vzが計算され、X-Y-Z基準フレーム内のvX、vY、vZ成分に変換されると、プロセッサ82は、ベルト速度の事前知識により、コンベヤベルトがらせん状経路上を静止基準フレームまで進む時に常に回転しているX軸とY軸からのvX値およびvY値を変換する。3つの座標系変換は、1つずつ順番に行うことも、またはA-B-Cフレームから静止基準フレームまでの1回の座標系回転で行うこともできる。最終的な気流速度成分、中間計算、および飛行時間はすべて、コンピュータのメモリ83に、またはUSBドライブ85にログ記録できる。格納されたデータから、スパイラルコンベヤのらせん状経路に沿った気流のマップを作成できる。
Claims (20)
- 気流を測定するための超音波風速計であって、
中央開口領域を画定する基部と、
前記基部によって支持された変換器マウントに配置された少なくとも1対の対向する超音波変換器であって、
前記少なくとも1対の前記対向する超音波変換器が、前記中央開口領域が開口している共通空間の内部のある点で交差する複数の伝達経路に沿って前記共通空間を通って、互いに超音波パルスを送受信し、
前記共通空間が、気流から遮蔽されていない非遮蔽領域を含み、前記共通領域の残りの領域が、前記変換器マウントが前記共通空間内に延びる分だけもたらされる遮蔽領域を含み、
前記少なくとも1対の各々の第1の超音波変換器が、前記基部から第1の距離に配置され、かつ前記少なくとも1対の各々の第2の超音波変換器が、前記基部からの前記第1の距離未満である第2の距離に配置されている、少なくとも1対の対向する超音波変換器と、を備える、超音波風速計。 - 前記少なくとも1対の対向する超音波変換器が、3つの相互に直交する伝達経路を画定する静止的な3対の風速計からなる、請求項1に記載の超音波風速計。
- 前記少なくとも1対の対向する超音波変換器が、単一の対の対向する超音波変換器と、前記単一の対を移動して前記複数の伝達経路の異なる経路を画定するための移動手段と、からなる、請求項1に記載の超音波風速計。
- 前記移動手段が、前記基部および前記単一の対の超音波変換器を回転させるために、前記基部に結合されたモータおよびギヤを備える、請求項3に記載の超音波風速計。
- 離間された位置で前記基部によって支持されている3対の対向する超音波変換器を備える、請求項1に記載の超音波風速計。
- 前記基部が環状である、請求項5に記載の超音波風速計。
- 前記基部から前記第1の超音波変換器までの前記第1の距離が、5cm未満である、請求項5に記載の超音波風速計。
- 前記第1の超音波変換器の間に接続された安定化部材をさらに備える、請求項5に記載の超音波風速計。
- 前記基部上の離間された位置から、前記第1の超音波変換器が取り付けられている遠位端まで延在する3つのアームを備える、請求項5に記載の超音波風速計。
- 前記基部から延在し、前記第1および第2の超音波変換器を対毎に選択的に接続してパルスを送受信する送信/受信スイッチを含む電子回路を収容する筐体を備える、請求項5に記載の超音波風速計。
- 各伝達経路に沿って反対方向に送信された前記超音波パルスの飛行時間を測定し、各伝達経路沿った反対方向の前記飛行時間の間の差から、各伝達経路に沿った気流速度の成分を計算するプロセッサを含む、請求項5に記載の超音波風速計。
- 前記プロセッサが、座標系の回転によって、前記伝達経路に沿った気流速度の前記成分を、静止基準フレームに沿った気流速度の成分に変換する、請求項11に記載の超音波風速計。
- 前記基部が平面を画定しており、
前記対向する超音波変換機の各対の前記伝達経路の仰角が、遭遇する前記気流の最大速度の臨界角の余角よりも大きく、
前記伝達経路の仰角が、前記基部の平面よりも上方の伝達経路の角度であり、前記臨界角が前記遮蔽領域内の前記伝達経路の入射角であり、前記遮蔽領域から前記非遮蔽領域への前記伝達経路にわたる気流の速度の変化によって、90°の屈折角がもたらされる、請求項5に記載の超音波風速計。 - チャンバー内のスパイラルコンベヤを通る気流を測定する方法であって、
気流測定装置を、チャンバー内のらせん状経路に沿って、スパイラルコンベヤで上下に前記気流測定装置を運ぶ、スパイラルコンベヤベルトの搬送面上に位置づけることと、
前記らせん状経路に沿って、前記スパイラルコンベヤベルトと共に前進する時に、前記気流測定装置により3つの軸に沿って定期的な気流測定を行うことと、
前記スパイラルコンベヤにより画定される基準フレーム内の前記3つの軸に沿って、前記気流の測定の座標系回転を実行することと、
前記定期的な気流測定をログ記録すること、もしくは表示すること、またはその両方を行うことと、を含む、方法。 - 時間または前記気流測定装置の方位角に対する、前記定期的な気流測定を表示することを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記らせん状経路に沿った、前記気流測定装置の方位角および仰角に対する、前記定期的な気流測定を表示することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記らせん状経路に沿った前記気流のマップを作成することを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記気流測定装置が、超音波風速計である、請求項14に記載の方法。
- 前記気流測定装置が、前記らせん状経路の出口端にある時に、前記気流測定装置を前記スパイラルコンベヤベルトから取り外すことを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記気流測定値に応じて、ファンの速度を調整することによって前記気流を制御することを含む、請求項14に記載の方法。
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