RU2189584C2

RU2189584C2 - Device measuring water content of loose media

Info

Publication number: RU2189584C2
Application number: RU2000121718A
Authority: RU
Inventors: В.В. Сергодеев; А.Б. Сырцов; В.В. Шапошников
Original assignee: ООО "Снежинсктехсервис"
Priority date: 2000-08-14
Filing date: 2000-08-14
Publication date: 2002-09-20

Abstract

FIELD: measurement technology, measurement of water content of loose materials in laboratory. SUBSTANCE: device measuring water content of loose media includes insulated electrodes located in space of sample inlet chamber and fixed in holes made in its bottom part with provision of coupling of electrodes with measurement converter. Separable gear for compaction of sample including lead screw, piston and calibrated spring installed between them is mounted above sample inlet chamber and interacts with lead screw with one end and with piston with the other end. Limiting screw is placed along axis in opposition to lead screw and protrudes beyond its surface by specified distance. Opposite end of lead screw has handle turned manually. Electrodes come in the form of two semi-cylinders fitting snugly to opposite sections of side surface of sample inlet chamber and butts of limiting screw and lead screw are provided with coupling interacting elements. EFFECT: enhanced reliability of device, simplified approach to precise keeping of specified pressure in the course of measurement taken many times, formation of most favorable conditions for operation of electrodes of capacitive converter. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении влажности сыпучих материалов в лабораторных условиях. The invention relates to measuring technique and can be used in measuring the moisture content of bulk materials in laboratory conditions.

Данное изобретение может найти применение в сельском хозяйстве, на агрометеорологических постах, в различных хранилищах сыпучих продуктов, в дорожном строительстве, для контроля влажности стройматериалов, рудных концентратов и т.п. This invention can find application in agriculture, at agrometeorological posts, in various storages of bulk products, in road construction, for controlling the humidity of building materials, ore concentrates, etc.

Одной из важных проблем при измерении влажности сыпучих сред является предварительное формирование проб одинаковой плотности для обеспечения необходимой точности измерения. One of the important problems in measuring the moisture content of granular media is the preliminary formation of samples of the same density to ensure the necessary measurement accuracy.

Для учета фактора плотности используют различные приемы. Например, перед измерением влажности формируют измерительную дозу заданной массы непосредственно в полости датчика-конденсатора с использованием взвешивающих подпружиненных подвесок [1]. Однако такое решение является достаточно сложным. To take into account the density factor, various techniques are used. For example, before measuring moisture, a measuring dose of a given mass is formed directly in the cavity of the sensor-capacitor using weighing spring-loaded suspensions [1]. However, this solution is quite complicated.

В устройстве [2] для измерения влажности измеряемый образец, размещенный между двумя емкостными преобразователями, сжимают до определенной величины, контролируемой по индикатору давления. Емкостные преобразователи размещены на верхнем и нижнем элементах уплотнителя. Недостаток - в необходимости контролирующего прибора и в неблагоприятных условиях работы измерительных преобразователей. In the device [2] for measuring humidity, the measured sample placed between two capacitive transducers is compressed to a certain value, controlled by a pressure indicator. Capacitive converters are located on the upper and lower elements of the seal. The disadvantage is the need for a monitoring device and in adverse operating conditions of the measuring transducers.

В качестве прототипа можно рассмотреть емкостный датчик влажности [3], содержащий изолированные электроды, пробоприемную камеру и установленное над пробоприемной камерой устройство для уплотнения пробы, содержащее ходовой винт и поршень. Уплотнение образца до заданной плотности производят в пробоприемной камере с основанием в виде заполненной газом герметичной оболочки из эластичного материала при помощи поршня, в торцевой части которого размещены электроды. Поршень приводят в поступательное движение с помощью ходового винта и фрикционной предохранительной муфты. As a prototype, you can consider a capacitive humidity sensor [3], containing insulated electrodes, a sampling chamber and a device for sealing the sample installed above the sampling chamber, containing a spindle and a piston. The sample is sealed to a predetermined density in a sampling chamber with a base in the form of a gas-tight sealed shell of elastic material using a piston in the end part of which electrodes are placed. The piston is driven forward with a spindle and a friction clutch.

Недостатком прототипа является использование фрикционной муфты для сохранения заданного давления. При многократном использовании емкостного датчика фрикционная муфта начинает давать погрешности в сохранении заданного давления. The disadvantage of the prototype is the use of a friction clutch to maintain a given pressure. With repeated use of the capacitive sensor, the friction clutch begins to give errors in maintaining the set pressure.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для измерения влажности сыпучих сред с простым и надежным механизмом точного сохранения заданного давления при многократных измерениях влажности, а также создание наиболее благоприятных условий для работы электродов емкостного преобразователя. The objective of the present invention is to provide a device for measuring the moisture content of granular media with a simple and reliable mechanism for accurate preservation of a given pressure during repeated measurements of humidity, as well as creating the most favorable conditions for the operation of electrodes of a capacitive transducer.

Настоящая задача решается тем, что в устройстве для измерения влажности сыпучих сред, содержащем изолированные электроды, пробоприемную камеру и установленное над пробоприемной камерой устройство для уплотнения пробы, содержащее ходовой винт и поршень, согласно изобретению, электроды размещены в полости пробоприемной камеры и зафиксированы в отверстиях. Отверстия выполнены в донной части пpoбoприемной камеры с обеспечением связи электродов с измерительным преобразователем. Устройство для уплотнения пробы выполнено съемным и содержит тарированную пружину сжатия, взаимодействующую одним концом с ходовым винтом, а другим с поршнем. Поршень снабжен ограничительным винтом, выступающим над его поверхностью на заданное расстояние и размещенным соосно с торцом ходового винта, противоположный конец которого выполнен с рукояткой, поворачиваемой вручную. The present problem is solved in that in a device for measuring the moisture content of granular media containing insulated electrodes, a sampling chamber and a device for sealing a sample above the sampling chamber, containing a spindle and a piston, according to the invention, the electrodes are placed in the cavity of the sampling chamber and fixed in the holes. The holes are made in the bottom of the receiving chamber with the connection of the electrodes to the measuring transducer. The device for sealing the sample is removable and contains a calibrated compression spring interacting at one end with a lead screw and the other with a piston. The piston is equipped with a restrictive screw protruding above its surface for a predetermined distance and placed coaxially with the end of the lead screw, the opposite end of which is made with a handle that is rotated manually.

Технический результат сохранения точности заданного давления достигается благодаря способу задания давления. Пружина, создающая давление, предварительно тарирована, a ограничительный винт установлен в положении, рассчитанном на заданное давление, и жестко закреплен, например, с помощью контргайки или клея. При многократных измерениях всякий раз создается одно и тоже давление на пробу, так как пружина сжимается при одном и том же усилии до одного и того же положения, установленного ограничительным винтом. The technical result of maintaining the accuracy of the specified pressure is achieved thanks to the method of setting the pressure. The pressure-generating spring is pre-calibrated, and the restriction screw is set in the position designed for the given pressure and is rigidly fixed, for example, with a lock nut or glue. In multiple measurements, the same pressure is applied each time to the sample, since the spring is compressed at the same force to the same position set by the limit screw.

Создание наиболее благоприятных условий для работы электродов емкостного преобразователя достигается тем, что электроды размещены в полости пробоприемной камеры и зафиксированы в отверстиях, выполненных в ее донной части, которая неподвижна при работе датчика влажности. Это исключает трение и изгиб проводов, присоединенных к электродам, в результате движения поршня. The creation of the most favorable conditions for the operation of the electrodes of the capacitive transducer is achieved by the fact that the electrodes are placed in the cavity of the sampling chamber and fixed in the holes made in its bottom part, which is stationary during operation of the humidity sensor. This eliminates the friction and bending of the wires attached to the electrodes as a result of the movement of the piston.

Кроме того, электроды выполнены в виде двух полуцилиндров, плотно примыкающих к противоположным участкам боковой поверхности пробоприемной камеры. Благодаря этому, при нагнетании давления в пробоприемной камере оно будет равномерно распределяться по поверхности электродов. In addition, the electrodes are made in the form of two half-cylinders, tightly adjacent to opposite sections of the side surface of the sampling chamber. Due to this, when the pressure in the sample chamber is pumped, it will be evenly distributed over the surface of the electrodes.

Кроме того, торцы ограничительного винта и ходового винта снабжены взаимодействующими друг с другом элементами сцепления. Благодаря этому исключается прокручивание ходового винта относительно ограничительного винта после их соприкосновения в процессе нагнетания давления и обеспечивается необходимая точность сжатия пружины. In addition, the ends of the limit screw and the lead screw are provided with engaging coupling elements. This eliminates the rotation of the lead screw relative to the restrictive screw after their contact in the process of pressurization and provides the necessary accuracy of compression of the spring.

Кроме того измерительный преобразователь размещен непосредственно в донной части пробоприемной камеры, снабженной опорой. Благодаря этому обеспечивается дополнительная устойчивость датчика влажности, компактность и отсутствие длинных соединительных проводов между электродами и преобразователем. In addition, the measuring transducer is located directly in the bottom of the sampling chamber, equipped with a support. This ensures additional stability of the humidity sensor, compactness and the absence of long connecting wires between the electrodes and the converter.

На чертеже приведено заявляемое устройство для измерения влажности сыпучих сред. The drawing shows the inventive device for measuring the moisture content of granular media.

В днище пробоприемной камеры 1, выполненной в форме стакана, закреплены дна полуцилиндрических электрода 2, между которыми помещена проба 3 сыпучего материала. Измерительный преобразователь 4 находится непосредственно под днищем пробоприемной камеры 1 и электрически соединен с электродами 2 через загерметизированные отверстия 5. Съемное устройство для уплотнения пробы выполнено в виде цилиндра 6, фиксируемого, например, с помощью резьбы или байонетного соединения на пробоприемной камере 1, и содержит поршень 7, ходовой винт 8 с рукояткой 9, предварительно калиброванную пружину 10 и ограничительный винт 11. Поршень 7, на который воздействует сжимаемая ходовым винтом 8 пружина 10, упирается в пробу 3 и уплотняет ее до тех пор, пока торец ходового винта 8 не упрется в ограничительный винт 11. Пружина 10 сжимается на заранее заданную длину, ограниченную винтом 11. Предварительно пружина 10 калибруется, а ограничительный винт 11 устанавливается под данную длину пружины и жестко фиксируется с помощью контргайки 12 или клея (не показано). На торцах ходового винта 8 и ограничительною винта 11 выполнены элементы сцепления 13 прямоугольной формы. In the bottom of the sampling chamber 1, made in the form of a glass, the bottom of the semi-cylindrical electrode 2 is fixed, between which a sample 3 of bulk material is placed. The measuring transducer 4 is located directly under the bottom of the sampling chamber 1 and is electrically connected to the electrodes 2 through sealed holes 5. The removable device for sealing the sample is made in the form of a cylinder 6, fixed, for example, by means of a thread or a bayonet fitting on the sampling chamber 1, and contains a piston 7, a lead screw 8 with a handle 9, a pre-calibrated spring 10 and a limit screw 11. A piston 7, which is influenced by a spring 10 compressed by a lead screw 8, abuts against sample 3 and pack it floats until the end of the screw 8 abuts against the restriction screw 11. The spring 10 is compressed to a predetermined length limited by the screw 11. The spring 10 is pre-calibrated, and the restriction screw 11 is set to a given spring length and is firmly fixed with a lock nut 12 or glue (not shown). At the ends of the lead screw 8 and the restrictive screw 11, the clutch elements 13 are rectangular.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Давление, необходимое для измерения влажности, определяется заранее эмпирически и выставляется для каждой группы сыпучих сред с помощью ограничительного винта 11. Винт 11 после установки жестко фиксируется, например, с помощью контргайки 12. Для этой же группы сред определяются тарировочные кривые зависимости влажности от электрической емкости и жестко программируются в измерительном преобразователе. The pressure required to measure humidity is determined empirically in advance and set for each group of bulk media using a restriction screw 11. The screw 11 after installation is firmly fixed, for example, with a lock nut 12. For the same media group, calibration curves are determined for the dependence of humidity on electric capacity and are hard-coded in the transmitter.

Специально приготовленную пробу 3 насыпают в пробоприемную камеру 1 до кромок. Сверху надевают съемное устройство 6 для уплотнения пробы и фиксируют его на пробоприемной камере 1 с помощью резьбы или байонетного соединения таким образом, чтобы поршень 7 упирался в пробу 3. Начинают вращать рукоятку 9 ходового винта 8, который сжимает предварительно калиброванную пружину 10. Разжимаясь, пружина 10 воздействует на поршень 7. Поршень 7 уплотняет пробу 3 до тех пор, пока ходовой винт 8 не упрется в ограничительный винт 11, при этом торцы винта 8 и винта 11 зацепляются друг с другом элементами сцепления 13, что предотвращает прокручивание винта 8 относительно винта 11. При этом в пробе 3 создается давление, необходимое для измерения влажности. После этого измеряется электрическая емкость пробы 3 с помощью электродов 2. Сигналы емкости поступают в измерительный преобразователь 4, где обрабатываются с помощью жестко запрограммированных тарировочных кривых зависимости влажности от емкости и выводятся на табло (не показано) в виде величины, показывающей влажность пробы. A specially prepared sample 3 is poured into the sampling chamber 1 to the edges. Put on top a removable device 6 for sealing the sample and fix it on the sample chamber 1 with a thread or a bayonet fitting so that the piston 7 rests on the sample 3. Start to turn the handle 9 of the spindle 8, which compresses the pre-calibrated spring 10. Unclenching, the spring 10 acts on the piston 7. The piston 7 seals the sample 3 until the lead screw 8 rests against the restriction screw 11, while the ends of the screw 8 and screw 11 are engaged with each other by the clutch elements 13, which prevents scrolling Contents screw 8 relative to the screw 11. In this case, the sample 3 is pressurized, necessary to measure the humidity. After that, the electric capacitance of the sample 3 is measured using the electrodes 2. The signals of the capacitance are sent to the measuring transducer 4, where they are processed using hard-coded calibration curves of the dependence of humidity on the capacitance and displayed on a panel (not shown) in the form of a value showing the humidity of the sample.

Таким образом, данное устройство обеспечивает формирование заданного давления пробы простым механическим сжатием непосредственно в измерительном объеме устройства. Thus, this device provides the formation of a given sample pressure by simple mechanical compression directly in the measuring volume of the device.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1037763, МПК G 01 N 27/22, авторы Ю.И. Степанов, Ю.М. Урамовский и др., опубл. 1999 г.Sources of information
1. USSR author's certificate 1037763, IPC G 01 N 27/22, authors Yu.I. Stepanov, Yu.M. Uramovsky and others, publ. 1999 year

2. Авторское свидетельство СССР 830225, МПК G 01 N 27/22, автор Э. В. Кузьминых, опубл. 1981 г. 2. USSR author's certificate 830225, IPC G 01 N 27/22, author E. V. Kuzminykh, publ. 1981

3. Авторское свидетельство СССР 1636756, МПК G 01 N 27/22, авторы А.В. Кудрявцев и др., опубл. 1991 г. 3. Copyright certificate of the USSR 1636756, IPC G 01 N 27/22, authors A.V. Kudryavtsev et al., Publ. 1991 year

Claims

1. A device for measuring the moisture content of granular media, containing insulated electrodes, a sampling chamber and a device for sealing the sample installed above the sampling chamber, comprising a spindle and a piston, characterized in that the electrodes are placed in the cavity of the sampling chamber and fixed in the holes made in its bottom parts for connecting the electrodes to the measuring transducer, the device for sealing the sample, made removable, contains a calibrated compression spring interacting with one con th to the lead screw, and the other to the piston, provided with a stop screw projecting above the surface by a predetermined distance and disposed coaxially with the end of the screw shaft, the opposite end of which is formed with a handle, rotatable manually.

2. A device for measuring the moisture content of granular media according to claim 1, characterized in that the electrodes are made in the form of two half cylinders that are tightly adjacent to opposite sections of the side surface of the sampling chamber.

3. A device for measuring the moisture content of granular media according to claim 1 or 2, characterized in that the ends of the restrictive screw and the lead screw are equipped with engaging coupling elements.

4. A device for measuring the moisture content of granular media according to paragraphs. 1, 2 or 3, characterized in that the measuring transducer is located directly in the bottom of the sampling chamber, equipped with a support, ensuring its stability.