Pierwszenstwo: Opublikowano: 25.IV.1969 57285 KI. 42 1, 9/51 MKP G 01 " m %% UKD Wspóltwórcy wynalazku: prof. Michal Skarbinski, dr inz. Slawoj Gwiaz¬ dowski, mgr inz. Wojciech Wlodarski Wlasciciel patentu: Politechnika Warszawska (Katedra Odlewnictwa i Katedra Elektrotechniki Teoretycznej „A"), War¬ szawa (Polska) Elektryczny czujnik pojemnosciowy do pomiaru w sposób ciagly wilgotnosci substancji sypkich i Przedmiotem wynalazku jest elektryczny czuj¬ nik pojemnosciowy do pomiaru w sposób ciagly wilgotnosci substancji sypkich, a zwlaszcza mas rdzeniarskich, formierskich i innych stosowanych w przemyslach odlewniczym, ceramicznym, bu- 5 dowlanym, weglowym, koksochemicznym, hutni¬ czym jak równiez nasion zbóz, pasz i tym podob¬ nych substancji.Znane dotychczas wilgotnosciomierze pozwala¬ jace mierzyc wilgotnosc substancji sypkich w spo- 10 sób ciagly posiadaja wiele wad. Na przyklad wil¬ gotnosciomierze pracujace w oparciu o pomiar przenikalnosci elektrycznej w zakresie mikrofal sa skomplikowane, drogie oraz wymagaja wy¬ kwalifikowanej obslugi. Inne wilgotnosciomierze 15 wspólpracujace z czujnikami pojemnosciowymi dzialaja albo na zasadzie pomiaru odmierzonych porcji, co wymaga niemniej zlozonej i zawodnej aparatury mechanicznej do próbkowania mierzo¬ nej substancji, albo wymagaja przepuszczania ba- 2o danej substancji przez komory lub pólrynny z elektrodami pomiarowymi wstrzasanymi za po¬ moca wibratorów mechanicznych lub elektrome¬ chanicznych — sa to zatem urzadzenia o duzych gabarytach, kosztowne i zuzywajace znaczne ilosci 25 energii na wytworzenie wibracji elementów o wielkiej masie.Znane sa czujniki pojemnosciowe o ksztalcie zaostrzonego preta z elektrodami pierscieniowymi umieszczonymi na jego powierzchni, ale sluza one 30 jedynie do pomiarów dyskretnych wilgotnosci i posiadaja elektrody pomiarowe umieszczone na czesci walcowej preta.Celem wynalazku jest opracowanie elektrycz¬ nego czujnika pojemnosciowego, który usuwa po¬ dane wyzej niedogodnosci i sluzy do pomiaru wil¬ gotnosci substancji sypkich w sposób ciagly, a zwlaszcza mas rdzeniarskich, formierskich itp., wspólpracujacego ze znanym ukladem elektronicz¬ nym do pomiaru pojemnosci, która jest funkcja wilgotnosci badanej substancji. Wyzej wymienio¬ ny cel osiagnieto przez zbudowanie czujnika po¬ jemnosciowego, o malych gabarytach, umieszczo¬ nego w strumieniu badanej wilgotnej substancji sypkiej poruszajacej sie na przyklad na tasmo¬ ciagu. Czujnik ma ksztalt oplywowy, na przyklad stozkowy z elektrodami pcmiarowymi umieszczo¬ nymi na zwezajacej sie czesci czujnika, co ma istotne znaczenie przy pomiarze ciaglym.Przedmiot wynalazku zilustrowany jest rysun¬ kiem, przy czym na fig. 1 pokazano uklad kine¬ tyczny czujnika wedlug wynalazku. Zasada dzia¬ lania czujnika wedlug wynalazku wyjasniona jest na fig. 2 przedstawiajacej powiekszony fragment fig. 1. Fig. 3 przedstawia odmiane czujnika po¬ jemnosciowego wedlug wynalazku sluzacego do pomiaru wilgotnosci substancji sypkich, majacych wlasnosci zbrylania sie. Celem rozbijania brylek badanej substancji wilgotnej, czujnik wprowa¬ dzony jest w wibracje. Na fig. 4 przedstawiono 5728557285 30 odmiane czujnika z wibratorem zanurzonym wraz z czescia pomiarowa w strumieniu badanej sub¬ stancji. Na fig. 5 pokazano budowe czesci pomia¬ rowej czujnika wedlug wynalazku, fig. 6 — rzut pionowy, na fig. 7 rzut poziomy, a na fig. 8 rzut 5 boczny odmiany czujnika wedlug wynalazku, któ¬ rego elektrody maja ksztalt stozków sztywno ze soba polaczonych. Na fig. 9 przedstawiono rzut poziomy, a na fig. 10 — rzut boczny odmiany czujnika, w której elektrody pomiarowe umiesz- xo czone sa na czesciach powierzchni róznych stoz¬ ków lezacych na przeciw siebie.Elektryczny czujnik pojemnosciowy wedlug wy¬ nalazku stanowi ramie zakonczone czynna czescia pomiarowa zaopatrzona w elektrody zanurzone 15 w strumieniu poruszajacej sie substancji sypkiej, na przyklad na transporterze.Uklad kinetyczny elektrycznego czujnika pojem¬ nosciowego wedlug wynalazku, w przykladowym wykonaniu, przedstawiono na fig. 1. W strumie¬ niu badanej wilgotnej substancji sypkiej 1 poru¬ szajacej sie na transporterze 2 zanurzana jest czynna czesc pomiarowa czujnika 3; z elektroda¬ mi pomiarowymi i polaczona sztywno za pomoca ramienia 4 z nieruchomymi czesciami transportera.Wyprowadzenia elektryczne 5 lacza elektrody czujnika ze znanym ukladem elektronicznym do pomiaru pojemnosci. Strzalki pokazuja kierunek ruchu transportera i badanej substancji.Z uwagi na koniecznosc regulacji glebokosci za¬ nurzenia czynnej czesci pomiarowej 3 w badanej substancji wyposaza sie ramie 4 w znany mecha¬ nizm regulujacy, na przyklad srubowy. W celu zapewnienia prawidlowej pracy czujnika elek- 35 trody pomiarowe stykaja sie wylacznie z badana wilgotna substancja sypka.Elektryczny czujnik pojemnosciowy wedlug wy¬ nalazku mozna równiez zamocowac sztywno nad pochylnia, po której zsypuje sie badana substan- 40 cje lub w róznego rodzaju urzadzeniach sluzacych do transportu substancji, na przyklad w rurach.Czynna czesc pomiarowa 3 czujnika calkowicie zanurzona w strumieniu badanej substancji ma ksztalt najkorzystniej oplywowy na przyklad kii- 45 nowy lub stozkowy lub ukladu klinów wzglednie stozków. Na czesci 3j czujnika umieszczone sa elektrody pomiarowe 7 i 8 wytwarzajace elek¬ tryczne pole rozproszenia. Pojemnosc miedzy elektrodami jest funkcja wilgotnosci przesuwaja- 50 cej' sie mierzonej substancji, poprzez zmiany jej wypadkowej przenikalnosci elektrycznej.Na fig. 3 pokazano odmiane elektrycznego czuj¬ nika pojemnosciowego wedlug wynalazku, sluza¬ cego do pomiaru wilgotnosci substancji sypkich 55 majacych wlasciwosci zbrylania sie jak na przy¬ klad mas rdzeniarskich lub formierskich. W celu umozliwienia pomiaru wilgotnosci tych substancji i zapewnienia jednakowej gestosci w obszarze po¬ miarowym, czujnik wyposazony jest w znany wi- 60 brator 6 na przyklad pneumatyczny lub elektro¬ magnetyczny, wymuszajacy drgania czynnej czesci pomiarowej 3, o kierunku, czestotliwosci i ampli¬ tudzie dobranych doswiadczalnie zaleznie od ro¬ dzaju badanej substancji. 65 Na fig. 4 pokazano przykladowo odmiane czuj¬ nika wedlug wynalazku zaopatrzona w wibrator 6, na przyklad pneumatyczny lub elektromagne¬ tyczny, umieszczony na koncu nieruchomego ra¬ mienia 4 i calkowicie zanurzony wraz z czynna, czescia pomiarowa 3 czujnika w badanej sub¬ stancji sypkiej, przy czym drgajacy rdzen wibra¬ tora polaczony jest sztywno z czynna pomiarowa czescia 3 czujnika.Na fig. 5 pokazano przykladowo budowe czyn¬ nej czesci pomiarowej 3 czujnika wedlug wyna¬ lazku wykonanej z materialu o wlasciwosciach dielektrycznych, np. ceramiki lub zywicy epoksy¬ dowej, której elektrody pomiarowe 7 i 8 maja ksztalt pierscieni stozkowych polaczonych na przemian równolegle za pomoca przewodów 9.Pomiedzy elektrodami 7 i 8 przebiegaja w stru¬ mieniu badanej wilgotnej substancji 1 linie sil 10 elektrycznego pola rozproszenia.Na fig. 6, 7 i 8 pokazano w przykladowym wy¬ konaniu odmiane elektrycznego czujnika pojem¬ nosciowego wedlug wynalazku, którego czynna czesc pomiarowa ma ksztalt co najmniej dwóch sztywno polaczonych oplywowych czesci na przy¬ klad klinów lub stozków 11 i 12 odizolowanych elektrycznie od siebie i od pozostalych czesci czuj¬ nika izolacja 13, z których kazda polaczona jest sztywno z jej obudowa 14. Obudowy 14 polaczone sa za pomoca lukowego mostka 15, co umozliwia swobodny ruch badanej substancji pomiedzy czes¬ ciami 11 i 12. Mostek polaczony jest sztywno z ramieniem 4.Czesci 11 i 12 stanowia elektrody czujnika po¬ miarowego, miedzy którymi wytwarzane jest zmienne pole elektryczne, którego linie sil ozna¬ czono symbolem 10. Wewnatrz obudowy 14 luko¬ wego mostka 15 i ramienia 4 znajduja sie prze¬ wody elektryczne 9 laczace elektrody z ukladem pomiarowym. Czujnik ustawiony jest w strumie¬ niu poruszajacej sie substancji sypkiej, tak ze przemieszcza sie ona miedzy jego czesciami oply¬ wowymi 11 i 12 najkorzystniej zgodnie z oplywem tych czesci.Odmiana czujnika przedstawiona na fig. 6, 7 i 8 przeznaczona do pomiaru wilgotnosci substan¬ cji sypkich o wlasciwosciach zbrylania sie poru¬ szana jest za pomoca wibratora podobnie jak to pokazano na fig. 3 i 4.Na fig. 9 i 10 przedstawiono odmiane czujnika, w której zmniejszone jest elektryczne pole roz¬ proszenia wskutek czego pojemnosc elektryczna pomiedzy elektrodami czujnika nie zalezy od gle¬ bokosci zanurzenia czesci pomiarowych w bada¬ nej substancji sypkiej. Na fig. 9 i 10 elektrody pomiarowe 16 i 17, stanowiace kondensator elek¬ tryczny, umieszczone sa na ustawionych na prze¬ ciwko siebie fragmentach powierzchni zwezaja¬ cych sie czynnych czesci pomiarowych 3 czujnika, na przyklad w ksztalcie oplywowym najkorzyst¬ niej klinowych lub stozkowych. Glówne pole elektryczne z liniami sil 10 wystepuje przewaznie w obszarze miedzy elektrodami 16 i 17 natomiast pole rozproszenia wystepuje miedzy elektrodami, a uziemionymi czesciami 3 i jest znikomo male co umozliwia pomiar wilgotnosci w cienkich war-57285 stwach badanej substancji wilgotnej, o grubosci nie mniejszej od dwóch srednic podstaw czujnika.Dodatkowa zaleta czujnika wedlug wynalazku jest równiez mozliwosc zastosowania go do po¬ miarów dyskretnych. W tym przypadku czynna czesc pomiarowa 3 umieszczona jest na jednym z konców preta sluzacego do wprowadzenia czuj¬ nika do dowolnego obszaru badanej substancji sypkiej celem umozliwienia dokonywania po¬ miarów.Elektryczny czujnik pojemnosciowy wedlug wy¬ nalazku umozliwia szybki, ciagly, równomierny, dokladny, prosty i tani w eksploatacji sposób po¬ miaru wilgotnosci substancji sypkich, a zwlasz¬ cza mas formierskich, rdzeniarskich i innych sto¬ sowanych w przemyslach odlewniczym, ceramicz¬ nym, budowlanym, weglowym, koksochemicznym, hutniczym itp. jak równiez pasz, nasion zbóz i tym podobnych substancji. PL