RU164513U1

RU164513U1 - SENSOR FOR MEASURING THE HUMIDITY OF FLAX STONES IN THE FLOW

Info

Publication number: RU164513U1
Application number: RU2016110173/28U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Анатольевич Романов; Эдуард Валерьевич Новиков; Михаил Михайлович Ковалёв; Евгений Михайлович Пучков; Александр Павлович Апыхин
Priority date: 2016-03-21
Filing date: 2016-03-21
Publication date: 2016-09-10

Abstract

1. Датчик для измерения влажности стеблей льна-долгунца в потоке, содержащий зубчатые диски и расположенные между ними ленточные электроды, размещенные ниже впадин зубьев зубчатых дисков на изолирующей подложке дугообразной формы, которая с одной стороны подпружинена, а с другой стороны закреплена на шарнире, переключатель, замыкающий цепь подключения к измерительной схеме в момент расположения анализируемой порции материала над электродами подложки, отличающийся тем, что зубчатые диски установлены на торцах барабана, выполненного с возможностью перемещения в вертикальной плоскости и с диаметром, равным диаметру впадин зубьев зубчатых дисков, а подпружиненная сторона изолирующей подложки расположена со стороны противоположной подачи материала в зону измерения.2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что барабан гуммирован полимерным материалом с повышенным коэффициентом трения, наружная поверхность гуммированного слоя снабжена продольными канавками.1. A sensor for measuring the moisture content of flax flax stalks in a stream, containing toothed disks and tape electrodes located between them, located below the dents of the toothed discs on an arc-shaped insulating substrate, which is spring loaded on one side and hinged on the other, a switch closing circuit connecting to the measuring circuit at the time of the location of the analyzed portion of the material above the electrodes of the substrate, characterized in that the gear disks are installed on the ends of the drum, made with the ability to move in a vertical plane and with a diameter equal to the diameter of the tooth cavities of the gear discs, and the spring-loaded side of the insulating substrate is located on the opposite side of the material supply to the measurement zone. 2. The sensor according to claim 1, characterized in that the drum is gummed with polymer material with a high coefficient of friction, the outer surface of the gummed layer is provided with longitudinal grooves.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и предназначена для измерения влажности электрическими способами, основанными на изменении диэлектрической проницаемости материала от влажности, и может быть использована для измерения влажности стеблей льна-долгунца в слое, например, при их первичной переработке в поточных технологических линиях.The utility model relates to measuring technique and is intended to measure moisture by electrical methods based on the change in the dielectric constant of a material from moisture, and can be used to measure the moisture content of flax stalks in a layer, for example, during their primary processing in continuous production lines.

Известен емкостный датчик для измерения влажности сыпучих материалов в потоке (А.с. СССР №1002933, Кл. G01N 27/22, 1981), содержащий ленточные электроды, подключенные к измерительной схеме переключателем и размещенные на изолирующей подложке, один конец которой закреплен шарнирно.Known capacitive sensor for measuring the moisture content of bulk materials in a stream (AS USSR No. 1002933, Cl. G01N 27/22, 1981), containing tape electrodes connected to the measuring circuit by a switch and placed on an insulating substrate, one end of which is pivotally mounted.

Существенным недостатком указанного датчика является низкая точность измерения, которая объясняется невозможностью обеспечения при проведении измерений постоянных параметров анализируемого материала: объемной плотности, толщины и т.п.A significant drawback of this sensor is the low accuracy of the measurement, which is explained by the inability to ensure constant measurements of the analyzed material during measurements: bulk density, thickness, etc.

Известен емкостный датчик для измерения влажности, например, стеблей льна в потоке (Пат. РФ №2373528, Кл. G01N27/22, 2008, прототип), содержащий зубчатые диски и расположенные между ними ленточные электроды, размещенные ниже впадин зубьев зубчатых дисков на изолирующей подложке дугообразной формы, которая со стороны подачи материала подпружинена, а с другой стороны закреплена на шарнире, и переключатель, в виде электродов, замыкающий цепь подключения к измерительной схеме в момент расположения анализируемой порции материала над электродами.Known capacitive sensor for measuring humidity, for example, stalks of flax in the stream (US Pat. RF No. 2373528, CL. G01N27 / 22, 2008, prototype), containing gear discs and tape electrodes located between them, located below the tooth cavities of the gear discs on an insulating substrate an arcuate shape, which is spring-loaded on the material supply side and hinged on the other hand, and a switch, in the form of electrodes, closes the connection circuit to the measuring circuit at the time of the analyzed portion of the material above the electrodes.

Основным недостатком известного датчика является низкая точность измерения, которая объясняется также невозможностью обеспечения стабильных условий проведения измерений: объемной плотности материала, прижатия материала к поверхности электродов, распределения материала в зоне измерения.The main disadvantage of the known sensor is the low accuracy of the measurement, which is also explained by the impossibility of providing stable measurement conditions: bulk density of the material, pressing the material to the surface of the electrodes, distribution of the material in the measurement zone.

Это связано со структурной неоднородностью подаваемого слоя, которая формируется за счет искривленности стеблей, их взаимной дезориентации, поэтому толщина слоя, а соответственно и объемная плотность материала в зоне измерения может варьировать. Кроме того, силы трения материала о поверхность датчика приводят к варьированию распределения материала в зоне измерения. Что связано с перемещением материала исключительно за счет воздействия на стебли боковой поверхности зубьев зубчатых дисков и отсутствием перемещающих воздействий на материал непосредственно в рабочей зоне датчика. Нестабильность прижатия материала к поверхности электродов связана с нестабильностью усилий воздействия материала на пружину в зоне зубчатых дисков. Это происходит из-за того, что в зависимости от особенностей структуры слоя, зубья создают различную величину сжатия стеблей при проколе материала, вызывая различную величину локальных уплотнений стеблей, а соответственно различное воздействие на пружину, изменяя величину прижатия материала к поверхности электродов.This is due to the structural heterogeneity of the feed layer, which is formed due to the curvature of the stems, their mutual disorientation, therefore, the thickness of the layer and, accordingly, the bulk density of the material in the measurement zone can vary. In addition, the friction forces of the material on the surface of the sensor lead to a variation in the distribution of the material in the measurement zone. This is due to the movement of material solely due to the impact on the stems of the lateral surface of the teeth of the gear discs and the absence of moving effects on the material directly in the working area of the sensor. The instability of pressing the material to the surface of the electrodes is associated with the instability of the efforts of the material on the spring in the area of the gear discs. This is due to the fact that, depending on the features of the structure of the layer, the teeth create a different amount of compression of the stems during puncture of the material, causing a different amount of local seal of the stems, and accordingly a different effect on the spring, changing the amount of pressing of the material to the surface of the electrodes.

Задача, решаемая данной полезной моделью, заключается в разработке датчика для измерения влажности стеблей льна-долгунца в потоке, позволяющего повысить точность измерения.The problem solved by this utility model is to develop a sensor for measuring the moisture content of flax stalks in a stream, which allows to increase the measurement accuracy.

Технический результат заключается в повышении точности измерения влажности стеблей льна-долгунца в потоке при повышенной адаптивности к диапазону изменения параметров слоя: толщины и скорости его движения.The technical result consists in increasing the accuracy of measuring the moisture content of flax stalks in the stream with increased adaptability to the range of variation of the layer parameters: thickness and speed of its movement.

Поставленная задача достигается тем, что в датчике для измерения влажности стеблей льна-долгунца в потоке, содержащем зубчатые диски и расположенные между ними ленточные электроды, размещенные ниже впадин зубьев зубчатых дисков на изолирующей подложке дугообразной формы, которая с одной стороны подпружинена, а с другой стороны закреплена на шарнире, переключатель, замыкающий цепь подключения к измерительной схеме в момент расположения анализируемой порции материала над электродами подложки, зубчатые диски установлены на торцах барабана, выполненного с возможностью перемещения в вертикальной плоскости и с диаметром, равным диаметру впадин зубьев зубчатых дисков, а подпружиненная сторона изолирующей подложки расположена со стороны противоположной подачи материала в зону измерения. Барабан гуммирован полимерным материалом с повышенным коэффициентом трения, наружная поверхность гуммированного слоя снабжена продольными канавками.This object is achieved by the fact that in the sensor for measuring the moisture content of flax stalks in a stream containing toothed discs and band electrodes located between them, located below the tooth cavities of the gear discs on an arc-shaped insulating substrate that is spring-loaded on one side and spring-loaded on the other hand mounted on a hinge, a switch that closes the circuit to connect to the measuring circuit at the time the analyzed portion of the material is located above the substrate electrodes, gear disks are mounted on the ends of the drum ana made with the possibility of movement in a vertical plane and with a diameter equal to the diameter of the hollows of the teeth of the gear discs, and the spring-loaded side of the insulating substrate is located on the side of the opposite supply of material into the measurement zone. The drum is gummed with a polymer material with a high coefficient of friction, the outer surface of the gummed layer is provided with longitudinal grooves.

За счет одновременного воздействия на перемещаемый слой стеблей зубьев зубчатых дисков и барабана с диаметром, равным диаметру впадин зубчатых дисков, повышается равномерность структуры слоя подаваемого в рабочую зону датчика, обеспечивается возможность минимизации размеров сечения зубьев, что снижет уровень и вариабельность локальных уплотнений материала при проколе, обеспечивая этим снижение влияния краевых эффектов на результат измерения. Перемещение барабана в вертикальной плоскости позволяет обеспечить регулировку толщины подаваемого в зону измерения слоя, которая может изменяться в зависимости от используемого в поточной линии технологического оборудования и технологических свойств перерабатываемого сырья. Фиксация подложки на шарнире со стороны подачи материала делает ее «нечувствительной» к возмущающим воздействиям от локальных изменений уплотнения материала при проколе и обеспечивает стабильные условия прижима датчика к слою за счет воздействия пружины расположенной с противоположной стороны. Улучшение условий перемещения слоя, в том числе за счет гуммирования поверхности барабана полимерным материалом с повышенным коэффициентом трения и за счет снабжения наружной поверхности гуммированного слоя продольными канавками, обеспечивает снижение возмущающих, неинформативных воздействий на результат измерения краевых эффектов. Полезная модель иллюстрируется чертежами.Due to the simultaneous impact on the displaced layer of the stems of the teeth of the gear discs and the drum with a diameter equal to the diameter of the hollows of the gear discs, the uniformity of the layer structure supplied to the sensor’s working area is increased, it is possible to minimize the size of the tooth cross section, which reduces the level and variability of the local material seals during puncture, thus providing a reduction in the effect of edge effects on the measurement result. Moving the drum in a vertical plane allows you to adjust the thickness of the layer supplied to the measurement zone, which may vary depending on the processing equipment used in the production line and the technological properties of the processed raw materials. Fixing the substrate on the hinge from the supply side of the material makes it “insensitive” to perturbations from local changes in the material compaction during puncture and provides stable conditions for pressing the sensor to the layer due to the action of a spring located on the opposite side. Improving the conditions for moving the layer, including by gumming the surface of the drum with a polymer material with an increased friction coefficient and by supplying the outer surface of the gummed layer with longitudinal grooves, reduces disturbing, non-informative effects on the result of measuring edge effects. The utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображена схема датчика для измерения влажности стеблей льна-долгунца в потоке, продольный разрез, переключатель поз.6 не показан; на фиг. 2 - то же, вид сверху.In FIG. 1 shows a diagram of a sensor for measuring the moisture content of flax stalks in a stream, a longitudinal section, a switch pos.6 is not shown; in FIG. 2 - the same, top view.

Датчик для измерения влажности стеблей льна-долгунца в потоке содержит зубчатые диски 1 и расположенные между ними ленточные электроды 2, подключенные к измерительной схеме и размещенные ниже впадин зубьев зубчатых дисков 1 на изолирующей подложке 3 дугообразной формы, которая со стороны противоположной подачи материала в зону измерения опирается на пружину 4, а с другой стороны закреплена на шарнире 5, переключатель 6, например, в виде электродов, замыкающий цепь подключения к измерительной схеме в момент расположения анализируемой порции материала над электродами 2 подложки 3, барабан 7 с установленными на торцах зубчатыми дисками 1, выполненного с возможностью перемещения в вертикальной плоскости и с диаметром, равным диаметру впадин зубьев зубчатых дисков 1. Барабан 7 гуммирован полимерным материалом с повышенным коэффициентом трения, наружная поверхность гуммированного слоя 8 в продольном направлении барабана 7 снабжена канавками 9. Барабан 7 имеет регулируемый привод, что позволяет синхронизировать скорость перемещения слоя стеблей в датчике со скоростью подаваемого слоя. Для снижения влияния краевых эффектов на результат измерения электроды 2 выполнены с длиной меньше шага зубьев зубчатых дисков 1. Рациональные размеры сечения зубьев зубчатых дисков 1 и длины электродов 2 определяются экспериментально.The sensor for measuring the moisture content of flax stalks in the stream contains gear discs 1 and band electrodes 2 located between them, connected to the measuring circuit and located below the tooth cavities of the gear discs 1 on an arc-shaped insulating substrate 3, which is on the opposite side of the material supply to the measurement zone relies on a spring 4, and on the other hand is mounted on a hinge 5, a switch 6, for example, in the form of electrodes, which closes the connection circuit to the measuring circuit at the time of the portion being analyzed material above the electrodes 2 of the substrate 3, the drum 7 with the tooth disks 1 mounted on the ends, made to move in a vertical plane and with a diameter equal to the diameter of the tooth cavities of the tooth disks 1. The drum 7 is gummed with a polymer material with a high coefficient of friction, the outer surface of the gum layer 8 in the longitudinal direction of the drum 7 is provided with grooves 9. The drum 7 has an adjustable drive, which allows you to synchronize the speed of movement of the layer of stems in the sensor with the feed speed layer. To reduce the influence of edge effects on the measurement result, the electrodes 2 are made with a length less than the tooth pitch of the gear disks 1. The rational size of the cross section of the teeth of the gear disks 1 and the length of the electrodes 2 are determined experimentally.

Датчик для измерения влажности стеблей льна-долгунца в потоке работает следующим образом.A sensor for measuring the moisture content of stems of flax flax in the stream works as follows.

Датчик для измерения влажности стеблей льна-долгунца в потоке устанавливают в разрыв технологического потока перерабатывающей линии. На вход датчика дозатором подается слой стеблей с постоянной линейной плотностью q_c=const. Слой стеблей захватывается зубьями зубчатых дисков 1 и гуммированной полимерным материалом поверхностью 8 с продольными канавками 9 барабана 7 и перемещается со скоростью, равной скорости слоя стеблей на подаче, в рабочую зону датчика над электродами 2, подключенными к измерительной схеме и размещенными ниже впадин зубьев зубчатых дисков 1 на изолирующей подложке 3, в которой, предварительной регулировкой высоты барабана 7 над изолирующей подложкой 3 и его частоты вращения, обеспечивается заданная объемная плотность материала. Выполнение поверхности барабана 7 из полимерного материала с повышенным коэффициентом трения, с продольными канавками 9 и диаметром, равным диаметру впадин зубьев зубчатых дисков 1, рациональные размеры сечения зубьев зубчатых дисков 1 и длины электродов 2 улучшают условия перемещения слоя стеблей в рабочей зоне датчика и снижают влияние краевых эффектов на результат измерения. Фиксация изолирующей подложки 3 пружиной 4 со стороны противоположной подачи материала в зону измерения обеспечивает стабильные условия прижима электродов 2 к слою стеблей. Переключатель 6 замыкает цепь подключения к измерительной схеме в момент совпадения центра межзубной впадины зубчатых дисков 1 с центром по длине электродов 2 и происходит замер показателя влажности.A sensor for measuring the moisture content of flax stalks in the stream is installed in the gap of the process stream of the processing line. A layer of stems with a constant linear density q _c = const is fed to the sensor input by a dispenser. The stalk layer is captured by the teeth of the gear disks 1 and the surface 8 gummed with polymer material with the longitudinal grooves 9 of the drum 7 and moves at a speed equal to the speed of the stalk layer at the feed into the working area of the sensor above the electrodes 2 connected to the measuring circuit and located below the dents of the tooth disks 1 on an insulating substrate 3, in which, by pre-adjusting the height of the drum 7 above the insulating substrate 3 and its rotation frequency, a predetermined bulk density of the material is provided. The implementation of the surface of the drum 7 from a polymeric material with a high coefficient of friction, with longitudinal grooves 9 and a diameter equal to the diameter of the hollows of the teeth of the gear disks 1, rational dimensions of the cross section of the teeth of the gear disks 1 and the lengths of the electrodes 2 improve the conditions for moving the stalk layer in the working area of the sensor and reduce the effect edge effects on the measurement result. The fixing of the insulating substrate 3 by the spring 4 from the side of the opposite supply of material into the measurement zone provides stable conditions for the pressing of the electrodes 2 to the layer of stems. The switch 6 closes the connection circuit to the measuring circuit at the moment of coincidence of the center of the interdental hollow of the gear disks 1 with the center along the length of the electrodes 2 and the humidity indicator is measured.

Все это, в конечном итоге, обеспечивает повышение точности измерения влажности стеблей льна-долгунца в поточных технологическихAll this, ultimately, provides an increase in the accuracy of measuring the moisture content of stems of flax flax in in-line technological

Claims

1. A sensor for measuring the moisture content of flax flax stalks in a stream, containing toothed disks and tape electrodes located between them, located below the dents of the toothed discs on an arc-shaped insulating substrate, which is spring loaded on one side and hinged on the other, a switch closing circuit connecting to the measuring circuit at the time of the location of the analyzed portion of the material above the electrodes of the substrate, characterized in that the gear disks are installed on the ends of the drum, made with the ability to move in a vertical plane and with a diameter equal to the diameter of the cavities of the teeth of the gear discs, and the spring-loaded side of the insulating substrate is located on the side of the opposite supply of material into the measurement zone.

2. The sensor according to claim 1, characterized in that the drum is gummed with polymer material with a high coefficient of friction, the outer surface of the gummed layer is provided with longitudinal grooves.