RU2475707C1 - Устройство для измерения расхода сыпучего материала - Google Patents
Устройство для измерения расхода сыпучего материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2475707C1 RU2475707C1 RU2011132901/28A RU2011132901A RU2475707C1 RU 2475707 C1 RU2475707 C1 RU 2475707C1 RU 2011132901/28 A RU2011132901/28 A RU 2011132901/28A RU 2011132901 A RU2011132901 A RU 2011132901A RU 2475707 C1 RU2475707 C1 RU 2475707C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- measuring
- bulk material
- capacitive transducer
- potential
- capacitance
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике. Устройство для измерения расхода сыпучих материалов содержит емкостный преобразователь с измерительным и потенциальным электродами, закрепленными на измерительной вставке, выполненной в виде трубы из диэлектрического материала, и генератор напряжения, один из выходов которого подключен к потенциальному электроду емкостного преобразователя. Конденсатор с электрической емкостью, равной электрической емкости емкостного преобразователя при отсутствии в измерительной вставке сыпучего материала, соединен с выходом генератора напряжения, подключенным к потенциальному электроду емкостного преобразователя, и с одним из входов усилителя, другой вход которого подсоединен к измерительному электроду емкостного преобразователя, а выход соединен с устройством преобразования сигналов. Измерительный и потенциальный электроды емкостного преобразователя размещены в экранном корпусе. Технический результат - повышение точности измерения расхода сыпучего материала. 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения массового и объемного расходов различных сыпучих материалов, перемещаемых по трубопроводам, в частности, для определения концентрации и скорости транспортируемого материала непосредственно в технологическом процессе и осуществления контроля работы пневмотранспорта сыпучих материалов, в пищевой промышленности, промышленности строительных материалов и др.
Известно устройство для измерения концентрации сыпучего материала в трубопроводе, содержащее измерительную вставку, выполненную в виде диэлектрической трубы с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру трубопровода, и два электрода, образующие электрическую емкость, выполненные по форме в виде сегментов диэлектрической трубы, установленные диаметрально противоположно и подсоединенные к электронному блоку. При этом электронный блок содержит последовательно соединенные автогенератор, в частотозадающую цепь которого включена электрическая емкость, и устройство обработки частот с индикатором. Поперечная длина каждого электрода составляет величину, большую половины внутреннего диаметра трубопровода, а продольная длина каждого электрода может не превышать половину длины диэлектрической трубы (Патент RU №2246721, МПК G01N 27/00, G01N 27/22, опубл. 2005).
Недостатком описанного устройства является низкая точность измерения вследствие наличия погрешности, обусловленной влиянием на электроды, образующие электрическую емкость, электромагнитной наводки, вызванной нахождением вблизи устройства источников электромагнитного излучения.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является устройство для измерения расхода сыпучего материала, содержащее емкостный преобразователь с измерительным и потенциальным электродами, закрепленными на измерительной вставке, выполненной в виде трубы из диэлектрического материала, генератор напряжения, один из выходов которого подключен к потенциальному электроду емкостного преобразователя, конденсатор и усилитель. При этом измерительная вставка, предназначенная для установки в трубопроводе, выполнена с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру трубопровода. Конденсатор, пространство между обкладками которого заполнено кристаллами ниобата лития, соединен с измерительным электродом емкостного преобразователя и расположен в блоке регистрации, в котором соединен с лазерным диодом и с оптическим анализатором, связанным через регистрирующий фотодиод с входом усилителя, выход которого подключен к процессору (Статья в журнале: Система автоматизированного измерения расхода порошкообразных строительных материалов при пневмотранспортировании / Г.Н.Ахобадзе [и др.] // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2010. - N 7. - С.38-40).
Недостатком описанного устройства является низкая точность измерения вследствие влияния погрешности, не учитываемой при определении расхода сыпучего материала и обусловленной нестабильной скоростью движения сыпучего материала в трубопроводе за счет того, что при движении в воздушном потоке частицы материала испытывают многократное соударение и сопротивление воздуха.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения точности измерения.
Для достижения указанного технического результата в устройстве для измерения расхода сыпучего материала, содержащем емкостный преобразователь с измерительным и потенциальным электродами, закрепленными на измерительной вставке, выполненной в виде трубы из диэлектрического материала, генератор напряжения, один из выходов которого подключен к потенциальному электроду емкостного преобразователя, конденсатор и усилитель, конденсатор с электрической емкостью, равной электрической емкости емкостного преобразователя при отсутствии в измерительной вставке сыпучего материала, соединен с выходом генератора напряжения, подключенным к потенциальному электроду емкостного преобразователя, и с одним из входов усилителя, другой вход которого подсоединен к измерительному электроду емкостного преобразователя, а выход соединен с устройством преобразования сигналов, при этом измерительный и потенциальный электроды емкостного преобразователя размещены в экранном корпусе.
Повышение точности измерения путем возможности определения скорости движения сыпучего материала приводит к устранению влияния погрешности, обусловленной нестабильной скоростью движения сыпучего материала в воздушном потоке в трубопроводе, и обеспечивается тем, что конденсатор с электрической емкостью, равной электрической емкости емкостного преобразователя при отсутствии в измерительной вставке сыпучего материала, соединен с выходом генератора напряжения, подключенным к потенциальному электроду емкостного преобразователя, и с одним из входов усилителя, другой вход которого подсоединен к измерительному электроду емкостного преобразователя, а выход соединен с устройством преобразования сигналов, при этом измерительный и потенциальный электроды емкостного преобразователя размещены в экранном корпусе.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображено устройство для измерения расхода сыпучего материала.
Устройство для измерения расхода сыпучего материала содержит емкостный преобразователь с измерительным 1 и потенциальным 2 электродами, закрепленными на измерительной вставке 3, выполненной в виде трубы из любого диэлектрического материала. При этом внутренний диаметр измерительной вставки 3 равен внутреннему диаметру трубопровода (на чертеже не показан) для предотвращения нарушения динамики движения сыпучего материала в воздушном потоке. Таким образом, предлагаемое устройство конструктивно является участком трубопровода. Измерительный 1 и потенциальный 2 электроды емкостного преобразователя выполнены, например, по форме сегментов трубы и расположены диаметрально противоположно на измерительной вставке 3. Генератор напряжения 4 одним из выходов подключен к потенциальному 2 электроду емкостного преобразователя. Конденсатор 5 с электрической емкостью, равной электрической емкости емкостного преобразователя при отсутствии в измерительной вставке 3 сыпучего материала 6, соединен с выходом генератора напряжения 4, подключенным к потенциальному 2 электроду емкостного преобразователя, и с одним из входов усилителя 7, другой вход которого подсоединен к измерительному 1 электроду емкостного преобразователя, а выход соединен с устройством преобразования сигналов 8, например, с аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Данное подключение позволяет измерять величину изменения емкости ΔС емкостного преобразователя при прохождении через него контролируемого сыпучего материала. При этом измерительный 1 и потенциальный 2 электроды емкостного преобразователя размещены в экранном корпусе 9, который связан со вторым выходом генератора напряжения 4. Использование экранного корпуса 9 позволяет исключить влияние погрешности, обусловленной наличием электромагнитной наводки, вызванной нахождением вблизи устройства источников электромагнитного излучения. Между измерительным 1 и потенциальным 2 электродами емкостного преобразователя и экранным корпусом 9 для электрической изоляции установлен диэлектрик 10, выполненный, например, из полипропилена.
Устройство для измерения расхода сыпучего материала работает следующим образом.
При подаче контролируемого сыпучего материала в трубопровод, в котором установлена измерительная вставка 3 с закрепленными измерительным 1 и потенциальным 2 электродами емкостного преобразователя, происходит изменение электрической емкости ΔС емкостного преобразователя, связанное с явлением поляризации сыпучего материала, как диэлектрика, находящегося в электрическом поле емкостного преобразователя, поэтому величина ΔС зависит от коэффициента заполнения емкостного преобразователя контролируемым сыпучим материалом и его диэлектрической проницаемости. При заполнении сыпучим материалом измерительной вставки устройства величина ΔС емкостного преобразователя пропорциональна коэффициенту заполнения объема емкостного преобразователя и диэлектрической проницаемости сыпучего материала. Емкостной преобразователь, измерительный 1 и потенциальный 2 электроды которого закреплены на измерительной вставке 3, с находящимся в ней сыпучим материалом, можно рассматривать условно в качестве статической модели, как многослойный диэлектрик, одним из слоев которого является контролируемый сыпучий материал, а другим - воздух. Электрическая емкость такого емкостного преобразователя определяется (Берлинер М.А. Электрические измерения, автоматический контроль и регулирование влажности. - М.:. Энергия, 1965. - С.112) по формуле:
где ε0 - диэлектрическая постоянная,
S - площадь электрода емкостного преобразователя предлагаемого устройства,
d0 - толщина воздушного слоя в измерительной вставке предлагаемого устройства,
d1 - толщина слоя, образуемого контролируемым сыпучим материалом, в измерительной вставке предлагаемого устройства,
ε1 - диэлектрическая проницаемость сыпучего материала.
Расчетным путем установлено, что если принять частицы сыпучего материала за сферы с эффективным радиусом r, то емкость емкостного преобразователя определяется по формуле:
где ε0 - диэлектрическая постоянная,
S - площадь электрода емкостного преобразователя предлагаемого устройства,
d0 - толщина воздушного слоя в измерительной вставке предлагаемого устройства,
N - количество частиц сыпучего материала в емкостном преобразователе предлагаемого устройства,
ε1 - диэлектрическая проницаемость сыпучего материала.
Концентрация сыпучего материала в емкостном преобразователе предлагаемого устройство вычисляется из формулы (2).
Для определения скорости движения сыпучего материала в трубопроводе движение частицы сыпучего материала через емкостный преобразователь устройства рассматривается последовательно в три этапа:
- до появления сыпучего материала в электрическом поле емкостного преобразователя (ΔС=0);
- во время нахождения контролируемого сыпучего материала в емкостном преобразователе (ΔC≠0);
- выход сыпучего материала за пределы электрического поля емкостного преобразователя (ΔС=0).
При этом каждая частица сыпучего материала при входе и выходе из емкостного преобразователя создает токовый импульс. Для вычисления скорости необходимо измерить расстояние между нарастающим и спадающими фронтами токового импульса:
где L - длина электродов емкостного преобразователя предлагаемого устройства,
t - время движения частицы сыпучего материала в емкостном преобразователе.
С помощью полученных значений концентрации сыпучего вещества в трубопроводе и скорости вычисляется массовый и объемный расходы по формулам:
где ρ - плотность сыпучего материала,
Sm - площадь сечения трубопровода, по которому движется сыпучий материал,
n - концентрация сыпучего материала в емкостном преобразователе устройства,
υ - скорость движения сыпучего материала.
Таким образом, использование предлагаемого изобретения, являющегося частью трубопровода, повышает точность измерения расхода сыпучего материала.
Claims (1)
- Устройство для измерения расхода сыпучих материалов, содержащее емкостный преобразователь с измерительным и потенциальным электродами, закрепленными на измерительной вставке, выполненной в виде трубы из диэлектрического материала, генератор напряжения, один из выходов которого подключен к потенциальному электроду емкостного преобразователя, конденсатор и усилитель, отличающееся тем, что конденсатор с электрической емкостью, равной электрической емкости емкостного преобразователя при отсутствии в измерительной вставке сыпучего материала, соединен с выходом генератора напряжения, подключенным к потенциальному электроду емкостного преобразователя, и с одним из входов усилителя, другой вход которого подсоединен к измерительному электроду емкостного преобразователя, а выход соединен с устройством преобразования сигналов, при этом измерительный и потенциальный электроды емкостного преобразователя размещены в экранном корпусе.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011132901/28A RU2475707C1 (ru) | 2011-08-04 | 2011-08-04 | Устройство для измерения расхода сыпучего материала |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011132901/28A RU2475707C1 (ru) | 2011-08-04 | 2011-08-04 | Устройство для измерения расхода сыпучего материала |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2475707C1 true RU2475707C1 (ru) | 2013-02-20 |
Family
ID=49121066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011132901/28A RU2475707C1 (ru) | 2011-08-04 | 2011-08-04 | Устройство для измерения расхода сыпучего материала |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2475707C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1982003273A1 (en) * | 1981-03-16 | 1982-09-30 | Cunningham Jock Bernard | Measurement of bulk density of particulate materials |
| RU1768985C (ru) * | 1990-05-14 | 1992-10-15 | Завод литейного оборудования "Амурлитмаш" | Устройство дл измерени расхода сыпучего ферромагнитного материала |
| RU2006102644A (ru) * | 2005-01-31 | 2007-08-27 | Майллефер Са (Ch) | Устройство для измерения удельного массового расхода сыпучего материала |
| WO2008020762A1 (en) * | 2006-08-17 | 2008-02-21 | Rolls-Royce Marine As | Method for real time measurement of mass flow rate of bulk solids |
-
2011
- 2011-08-04 RU RU2011132901/28A patent/RU2475707C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1982003273A1 (en) * | 1981-03-16 | 1982-09-30 | Cunningham Jock Bernard | Measurement of bulk density of particulate materials |
| RU1768985C (ru) * | 1990-05-14 | 1992-10-15 | Завод литейного оборудования "Амурлитмаш" | Устройство дл измерени расхода сыпучего ферромагнитного материала |
| RU2006102644A (ru) * | 2005-01-31 | 2007-08-27 | Майллефер Са (Ch) | Устройство для измерения удельного массового расхода сыпучего материала |
| WO2008020762A1 (en) * | 2006-08-17 | 2008-02-21 | Rolls-Royce Marine As | Method for real time measurement of mass flow rate of bulk solids |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11280748B2 (en) | Conveyor system and measuring device for determining water content of a construction material | |
| CN107907455B (zh) | 一种磁感应颗粒检测装置及浓度检测方法 | |
| Yan | Mass flow measurement of bulk solids in pneumatic pipelines | |
| US8983028B2 (en) | Density profile measurement by detecting backscattered radiation with position-sensitive detector | |
| US3595078A (en) | Powder flow measurement | |
| WO2008140559A3 (en) | Measuring momentum for charged particle tomography | |
| CN102608440A (zh) | 一种静电传感实验系统及颗粒摩擦带电量的测量方法 | |
| GB2219396A (en) | Measurement of flow velocity and mass flowrate | |
| Meribout et al. | A multisensor intelligent device for real-time multiphase flow metering in oil fields | |
| Peng et al. | Characterization of electrostatic sensors for flow measurement of particulate solids in square-shaped pneumatic conveying pipelines | |
| JP2013072814A (ja) | 放射線検査装置 | |
| CN109405740A (zh) | 一种基于收割机升运器的谷物体积计算方法及装置 | |
| WO2008020762A1 (en) | Method for real time measurement of mass flow rate of bulk solids | |
| RU2475707C1 (ru) | Устройство для измерения расхода сыпучего материала | |
| CN103989488B (zh) | 宽量程超声波肺功能仪及其计算方法 | |
| JPS6139843B2 (ru) | ||
| Mahdavipour et al. | Wireless sensors for automated control of total incombustible content (TIC) of dust deposited in underground coal mines | |
| RU2390766C1 (ru) | Способ и устройство для определения режима течения газожидкостного потока | |
| CN208224373U (zh) | 静电耦合电容双模复用阵列传感器及气力输送两相流颗粒荷电分布测量装置 | |
| Heming et al. | Local solid particle velocity measurement based on spatial filter effect of differential capacitance sensor array | |
| RU2670367C1 (ru) | Устройство для определения количества бурового раствора в емкости | |
| RU2554644C2 (ru) | Способ определения расхода массы сыпучего материала и устройство для его осуществления | |
| RU2568962C1 (ru) | Устройство для измерения параметров потока | |
| Penirschke et al. | Microwave mass flow sensor for process monitoring applications | |
| CN109632026A (zh) | 固体物料流量计系统及其流量测量方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20141120 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190805 |