Спосіб вимірювання рівня сипкого матеріалу в бункері

1. Спосіб вимірювання рівня сипкого матеріалу в бункері, що включає вимірювання фізичних параметрів, які залежать від рівня сипкого матеріалу, з використанням гнучкого елемента, що знаходиться в контакті з сипким матеріалом, який відрізняється тим, що як гнучкий елемент використовують ланцюг, який періодично послабляють 3 2005.02.09, відомий спосіб радіохвильового контролю і вимірювання рівня сипких речовин з використанням СВЧ генератора з лінійною частотною модуляцією, приймача відбитого сигналу, антеннофідерного тракту, перетворювача лінійної поляризації в кругову, а також антени випромінювання і прийому відбитого сигналу. За патентом Російської Федерації № 2279642, МПК G01F 23/292, дата подання заявки 2002.04.05, відомий оптичний спосіб вимірювання рівня сипких матеріалів з використанням пристрою підсвітки і телекамери, закріплених над поверхнею матеріалу, що вимірюється, і герметично відокремлених від нього оптично прозорим елементом, каналу передачі сигналу, цифрового обчислювального пристрою, а також пристрою відображення результатів вимірювання. Приклади способів вимірювання рівня сипких матеріалів з використанням датчиків фізичних величин, що змінюються із зміною рівня сипкого матеріалу можна продовжити. Використання таких способів вимірювання рівня сипких матеріалів великих резервуарах, наприклад в шахтних бункерах для збереження вугілля, в яких процеси завантаження і вивантаження вугілля не регламентовані по часу і можуть співпадати, в яких вивантаження супроводжується динамікою поверхні сипкого матеріалу, зв’язаною з утворенням воронки, для яких характерна висока ступінь запилення, не забезпечує надійність вимірювання. Особливий клас способів вимірювання рівня сипких матеріалів складають способи, в основу яких покладений механічний контакт вимірювального органу з сипким матеріалом, так звані електромеханічні способи вимірювання рівня сипких матеріалів. Так, відомий електромеханічний спосіб вимірювання рівня сипких матеріалів за авторським свідоцтвом СРСР № 609058, МПК G01F 23/00, дата подання заявки 04.05.1975, який полягає в тому, що вантаж (лот) на тросі, намотаному на барабані, який зв’язаний з електродвигуном через редуктор, встановлюють в контрольованій ємності на заданій відмітці, переміщають лот під впливом ваги вниз до зіткнення з поверхнею матеріалу і реєструють момент дотику лотом поверхні сипкого матеріалу. Визначення рівня проводять у момент дотику по положенню контакту потенціометра, що переміщується за допомогою гайки, що взаємодіє з гвинтом, з’єднаним з барабаном, що обертається. Загальними ознаками аналогу і рішення, що заявляється є: спосіб вимірювання рівня сипкого матеріалу в ємності, що включає вимірювання фізичних параметрів, які залежать від рівня сипкого матеріалу, з використанням гнучкого елемента, що знаходиться в контакті з сипким матеріалом. Відомий також електромеханічний спосіб вимірювання рівня сипких матеріалів за авторським свідоцтвом СРСР № 1820225, МПК5 G01F 23/00, дата подання заявки 1990.05.07. Спосіб включає закріплення щупа-вантажу на кінці гнучкого тросу, намотаному на барабані, що жорстко закріплений на валу електродвигуна, установку щупа-вантажу в ємності на заданій відмітці, переміщення щупа 40187 4 вантажу вниз електродвигуном, реєстрацію моменту зіткнення щупа-вантажу з матеріалом у момент натягнення троса із зусиллям, рівним 1/3 Мкр, визначення рівня у цей момент і фіксацію його сельсин-приймачем. Мкр - крутильний момент на валу електродвигуна. Загальними ознаками аналогу і рішення, що заявляється є: спосіб вимірювання рівня сипкого матеріалу в ємності, що включає вимірювання фізичних параметрів, які залежать від рівня сипкого матеріалу, з використанням гнучкого елемента, що знаходиться в контакті з сипким матеріалом. В зазначених аналогах обов’язковим являється реєстрація моменту зіткнення гнучкого елемента (щупа-вантажу чи лота на тросі) з поверхнею сипкого матеріалу. В великих резервуарах, наприклад в шахтних бункерах для збереження вугілля, вертикальні розміри яких досягають 70-100 м, в яких процеси завантаження і вивантаження вугілля не регламентовані по часу і можуть співпадати, в яких вивантаження супроводжується динамікою поверхні сипкого матеріалу, зв’язаною з утворенням воронки, реєстрація моменту зіткнення лота з поверхнею сипкого матеріалу є технічною проблемою з точки зору надійності вимірювання рівня сипкого матеріалу в резервуарі. Крім того зазначені аналоги не дозволяють надійно виміряти рівень сипких матеріалів з високою текучістю, як, наприклад, вугільний пил, оскільки в таких матеріалах щуп-вантаж тоне, не послабивши троса, і тому зареєструвати момент зіткнення не представляється можливим. Як найближчий аналог вибрано спосіб вимірювання рівня сипких матеріалів за патентом Російської Федерації № 2175115, МПК7 G01F 23/00, дата подання заявки 1999.12.16. Вимірювання рівня сипкого матеріалу виконують за допомогою троса з лотом на кінці, закріпленого на барабані, зв’язаному з електродвигуном, шляхом переміщення лота вниз під дією власної ваги, а за допомогою електродвигуна - вверх, і реєстрації моменту дотику лотом поверхні матеріалу, при цьому момент дотику реєструють по падінню струму, що генерується в обмотці якоря електродвигуна, а значення рівня сипкого матеріалу визначають по числу імпульсів, що генеруються в обмотці якоря до моменту дотику. Спосіб реалізують таким чином. В вихідному стані лот утримується електромагнітним гальмом у верхньому крайньому положенні. Для вимірювання рівня короткочасно відключають гальмо і лот під дією власної ваги опускається вниз, обертаючи при цьому барабан і якір електродвигуна. Одночасно з відключенням гальма спрацьовує реле, через контакти якого подається живлення на обмотку збудження, а в замкнутій обмотці якоря генерується струм. Одночасно з переміщенням лота вниз і обертанням барабана на формувач, включений паралельно обмотці якоря, поступають імпульси струму, що генерується, де вони нормалізуються і поступають на лічильник, шкала якого проградуйована в одиницях рівня. У момент дотику лотом поверхні матеріалу струм в обмотці якоря зникає. При цьому спрацьовує відповідне реле і через його контакти на обмо 5 тку якоря подається електроживлення. Вал двигуна починає обертатися у зворотний бік, обертаючи барабан, і лот підіймається вверх до спрацьовування вимикача лота. Цикл вимірювань на цьому закінчується. Вимірювання рівня проводиться у міру необхідності, а в решту часу схема вимкнена і не споживає електроенергію. Загальними ознаками найближчого аналога і рішення, що заявляється є: спосіб вимірювання рівня сипкого матеріалу в бункері, що включає вимірювання фізичних параметрів, які залежать від рівня сипкого матеріалу, з використанням гнучкого елемента, що знаходиться в контакті з сипким матеріалом. В способі-найближчому аналозі, як і в вище указаних аналогах, обов’язковим являється реєстрація моменту зіткнення гнучкого елемента (лота) з поверхнею сипкого матеріалу, що є технічною проблемою з точки зору надійності вимірювання рівня сипкого матеріалу в резервуарі по зазначеним вище причинам. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу вимірювання рівня сипкого матеріалу в бункері, в якому за рахунок вибору вимірюваних показників рівня сипкого матеріалу забезпечується підвищення надійності вимірювання. Поставлена задача вирішується тим, що в способі вимірювання рівня сипкого матеріалу в бункері, що включає вимірювання фізичних параметрів, які залежать від рівня сипкого матеріалу, з використанням гнучкого елемента, що знаходиться в контакті з сипким матеріалом, відповідно до корисної моделі, як гнучкий елемент використовують ланцюг, який періодично послабляють шляхом періодичного переміщення вниз його верхнього кінця, в моменти послаблення ланцюга вимірюють його вагу датчиком, що розміщений на його верхньому кінці, а шукане значення рівня сипкого матеріалу визначають по отриманому значенню ваги ланцюга. Вказані ознаки складають сутність корисної моделі. Доцільно використовувати ланцюг з круговими ланками, який має однакову гнучкість в любому поперечному напрямку. Доцільно ланцюг розташувати уздовж бокової стінки бункера в безпосередній близькості до неї, що попереджує захват ланцюга сипким матеріалом і його натяг при вертикальному переміщенні сипкого матеріалу в періоди вивантаження матеріалу з бункера. Доцільно періодичне переміщення вниз верхнього кінця ланцюга виконувати на величину, яка не менше кроку ланцюга, що забезпечує гарантоване послаблення ланцюга. Істотні ознаки корисної моделі знаходяться в причинно-наслідковому зв’язку з технічним результатом, що досягається. Так, відмітні ознаки корисної моделі (як гнучкий елемент використовують ланцюг, який періодично послабляють шляхом періодичного переміщення вниз його верхнього кінця, в моменти послаблення ланцюга вимірюють його вагу датчи 40187 6 ком, що розміщений на його верхньому кінці, а шукане значення рівня сипкого матеріалу визначають по отриманому значенню ваги ланцюга) в сукупності з істотними ознаками, загальними з прототипом забезпечують підвищення надійності вимірювання. Це пояснюється наступним. В основу способу покладено той факт, що вага ланцюга, який вільно провисає і опирається на деяку поверхню, на якій складуються ланки ланцюга при його послабленні, визначається відстанню від точки підвісу ланцюга до точки його контакту з поверхнею незалежно від загальної довжини ланцюга, при умові, що вага ланцюга вимірюється в точці його підвісу. Знаючи вагу ланцюга легко визначити його довжину від точки підвісу ланцюга до точки його контакту з поверхнею, тобто визначити рівень сипкого матеріалу, на поверхню якого буде опиратися ланцюг. Такий спосіб контролю рівня сипкого матеріалу виключає необхідність реєстрації моменту контакту гнучкого елемента з сипким матеріалом, що підвищує надійність вимірювання. Нижче приводиться опис способу вимірювання рівня сипких матеріалів, який заявляється, а також приклад пристрою для реалізації способу з посиланнями на креслення, на яких показано: Фіг. 1 - Спосіб вимірювання рівня сипких матеріалів, принципова схема. Фіг. 2 - Спосіб вимірювання рівня сипких матеріалів, приклад пристрою для реалізації способу. Спосіб вимірювання рівня сипкого матеріалу 1 в бункері 2 включає вимірювання фізичних параметрів, які залежать від рівня сипкого матеріалу 1, з використанням гнучкого елемента, що знаходиться в контакті з сипким матеріалом 1. Як гнучкий елемент використовують ланцюг 3, який періодично послабляють шляхом періодичного переміщення вниз його верхнього кінця 4. В моменти послаблення ланцюга 3 вимірюють його вагу датчиком 5, що зв’язаний з його верхнім кінцем 4, а шукане значення рівня сипкого матеріалу 1 визначають вторинним прибором 6 по отриманому значенню ваги ланцюга 3 (Фіг. 1). Використовують ланцюг 3 з круговими ланками (поперечний перетин ланки у вигляді круга або овалу), який має однакову гнучкість в любому поперечному напрямку в відмінності, наприклад, від пластинчатого ланцюга. Такі ланцюги застосовуються як тягові, вантажні, якірні та інше. Ланцюг 3 розміщують по всій висоті бункера 2 уздовж бокової стінки бункера 2 в безпосередній близькості до неї. В зазначеній зоні при нижньому вивантаженні матеріалу вертикальне переміщення сипкого матеріалу 1 практично відсутнє, так як вивантаження сипкого матеріалу 1 характеризується утворенням воронки, в яку матеріал з периферійних зон (зон, що знаходяться в безпосередній близькості до бокових стінок бункера 2) поступає шляхом обвалення в воронку. Це попереджує захват ланцюга 3 сипким матеріалом 1 і його натяг в періоди вивантаження матеріалу з бункера 2. Періодичне переміщення вниз верхнього кінця 4 ланцюга 3 виконують на величину, яка не менше 7 40187 кроку ланцюга 3. Це забезпечує складання ланок ланцюга 3 в місці його контакту з поверхнею сипкого матеріалу 1 і гарантоване послаблення ланцюга 3. Можливий варіант пристрою для реалізації способу приведено на Фіг. 2. Пристрій включає коромисло 7, що шарнірно закріплене на опорі 8. Плече 9 коромисла 7 зв’язане 3 приводом 10 коливального руху коромисла 7, який може бути виконаний в вигляді, наприклад, кривошипного, кулачкового або іншого ексцентрикового механізму. На протилежному плечі 11 коромисла 7 закріплений верхній кінець 4 ланцюга 3 і встановлений датчик 5, наприклад тензодатчик, як датчик ваги вільно провисаючого ланцюга 3. Датчик 5 зв’язаний з вторинним прибором 6, який по сигналу датчика 5 визначає довжи Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 8 ну вільно провисаючого ланцюга 3. Шкала вторинного прибору 6 проградуйована в одиницях рівня сипкого матеріалу. При включеному приводі 10 коромисло 7 коливається і його плече 11 забезпечує періодичне переміщення верхнього кінця 4 ланцюга 3 вниз тобто періодичне послаблення ланцюга 3. Величина і частота зазначеного переміщення визначається характеристикою приводу 10 і відношенням довжин плечей 10, 11. В моменти послаблення ланцюга 3 вторинний прибором 6 приймає сигнали датчика 5 і показує значення рівня сипкого матеріалу 1 в бункері 2. Вимірювання рівня сипкого матеріалу може проводитися з заданою періодичністю або у міру необхідності, а в решту часу схема може бути вимкнена. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601