Сигналізатор

Реферат: Сигналізатор, що складається з чутливого елемента, закріпленого за допомогою важеля на горизонтально встановленій осі, противаги, постійного магніту і геркона, контакти якого управляють блоком сигналізації і відсічення подання сипкого матеріалу в технологічний об'єкт, причому важіль має Г-подібну форму, правий кінець горизонтальної ділянки якого закріплений на осі, на лівому кінці встановлений постійний магніт, а на кінці вертикальної ділянки закріплений чутливий елемент-прапорець, при цьому співвідношення довжин вертикальної і горизонтальної ділянок Г-подібного важеля вибране так, щоб при дії рухливого шару сипкого матеріалу на прапорець забезпечувалася умова lв/lг=(0,51,5), яка вибирається залежно від величини і форми частинок (гранул) сипкого матеріалу і тим менше, чим більше величина і округлість частинок (гранул) і здатність матеріалу до зависання на його конусі, де lв переміщення прапорця у вертикальному напрямі, lг - переміщення прапорця в горизонтальному напрямі, а висота прапорця вибирається відповідно до вимоги Нф1,2Нсм, де Нф - висота прапорця, Нсм - максимальна висота шару сипкого матеріалу, що зривається з конуса після його зависання на конусі. UA 103597 U (54) СИГНАЛІЗАТОР UA 103597 U UA 103597 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пропонована корисна модель належить до вимірювальної і сигналізуючої (що регулює) техніки і може використовуватися на підприємствах різних галузей промисловості, де вимагається з мінімальною погрішністю вимірювати і сигналізувати граничний верхній рівень сипких матеріалів в місткостях. Відомий сигналізатор рівня сипкого матеріалу, який містить вісь, нахилену до вертикалі під 0 кутом α = (37) , чутливий елемент, постійний магніт, геркон, монтажну опору, швелер, кульові опори, Г-подібний кронштейн, горизонтальна ділянка якого закріплена на осі, контактний елемент, виконаний у вигляді порожнистого циліндра [Патент України на корисну модель № 77400, кл. G01F 23/30. "Сигналізатор рівня сипких матеріалів". 11.02.2013. Бюл. № 13]. Перевагою відомого сигналізатора є забезпечення переміщення контактного елемента у напрямі руху шару сипкого матеріалу і одночасне зміщення у напрямі центру обертання і частково вгору. Недоліками цього сигналізатора рівня сипкого матеріалу є: 1) відсутність перпендикулярності поверхні контактного елемента - порожнистого циліндра у будь-якому (окрім початкового) положенні рухливому шару матеріалу, що призводить до обтікання сипким матеріалом контактного елемента; 2) зменшення чутливості сигналізатора до тиску шару сипкого матеріалу на контактний елемент за рахунок зменшення плеча додатка тиску при відхиленні контактного елемента від початкового положення, коли важіль перпендикулярний напряму руху матеріалу по конусу; 3) наявність можливості при значному збільшенні тиску на контактний елемент (при сході, наприклад, з конуса матеріалу, що заздалегідь накопичився на нім) відхилення важеля до межі, коли плече додатка тиску матеріалу на контактний елемент стає рівним 0, що може призводити до неповернення контактного елемента в початкове положення після припинення на нього дії сипкого матеріалу (коли матеріал розвантажується з місткості). Найбільш близьким за технічною суттю і результатом, що досягається, пропонованому сигналізатору (його прототипом) є сигналізатор рівня, що містить чутливий елемент у вигляді прапорця, встановленого на поворотній осі, нижній кінець якого загнутий під кутом, рівним куту природного укосу сипкого матеріалу, противагу, постійний магніт і геркон, при цьому поворотна вісь, на якій закріплений чутливий елемент-прапорець, встановлена в нижній частині Пподібного кронштейна, на поворотній осі з протилежної сторони відносно прапорця встановлений в затискному пристрої з можливістю повороту в площині, перпендикулярній осі, важіль, на якому з можливістю переміщення і закріплення встановлена противага, при цьому противага виконана у вигляді суцільного циліндра і має направляючий канал, за допомогою якого він переміщається на важелі, вісь направляючого каналу паралельна осі противаги і зміщена відносно його центру в межах 0,30,6 радіуса противаги [Патент України на корисну модель № 62817 "Сигналізатор рівня", кл. G01F 23/00. 12.09.2011, Бюл. № 17]. Перевагами цього сигналізатора рівня(прототипу) є: 1) перпендикулярність чутливого елемента-прапорця (у початковому положенні) конуса сипкого матеріалу; 2) наявність системи для мінімізації сили, протидіючої відхиленню прапорця від початкового положення, виконаної у вигляді важеля і встановленої на нім з можливістю переміщення противаги; 3) обов'язковість повернення прапорця після припинення дії на нього сипкого матеріалу (при спорожненні місткості) в початкове положення. Недоліком прототипу є: складність кінематичної схеми; пропорціональність переміщення постійного магніту до геркона тільки відхиленню прапорця під дією рухливого шару сипкого матеріалу, що збільшує час спрацьовування сигналізатора; конструктивне рішення забезпечує переміщення прапорця під дією сипкого матеріалу тільки у бік руху шару матеріалу, внаслідок чого при значному збільшенні тиску на прапорець вісь і прапорець випробовують істотні перевантаження, що призводить до зменшення терміну їх експлуатації, виникнення додаткової погрішності в результатах сигналізації (відсічення), а також до виникнення аварійних ситуацій. Задачею пропонованої корисної моделі (сигналізатора) є усунення недоліків прототипу при збереженні його переваг. Указана задача вирішується за рахунок того, що прототип містить чутливий елемент у вигляді прапорця, встановленого на поворотній осі, нижній кінець якого загнутий під кутом, рівним куту природного укосу сипкого матеріалу, противага, постійний магніт і геркон, при цьому поворотна вісь, на якій закріплений чутливий елемент-прапорець, встановлена в нижній частині П-подібного кронштейна, на поворотній осі з протилежної сторони відносно прапорця встановлений в затискному пристрої з можливість повороту в площині, 1 UA 103597 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 перпендикулярній осі, важіль, на який з можливістю переміщення і закріплення встановлена противага, при цьому противага виконана у вигляді суцільного циліндра і має направляючий канал, за допомогою якого він переміщається на важелі, вісь направляючого каналу паралельна осі противаги і зміщена відносно його центру в межах 0,30,6 радіуса противаги, що ускладнює кінематичну схему сигналізатора і не забезпечує захисту прапорця і осі, на якій закріплений прапорець, від критичних перевантажень при різких збільшеннях тиску на прапорець у випадках лавиноподібного сходу матеріалу з конуса і значних змінах об'ємів матеріалу, що подається в ємність, а згідно з корисною моделлю важіль має Г-подібну форму, правий кінець горизонтальної ділянки якого закріплений на осі, на лівому кінці встановлений постійний магніт, а на кінці вертикальної ділянки закріплений чутливий елемент-прапорець, при цьому співвідношення довжин вертикальної - Lв і горизонтальної - Lг ділянок Г-подібного важеля вибране так, щоб при дії рухливого шару сипкого матеріалу на прапорець забезпечувалася умова lв/lг = (0,5 1,5), яка вибирається залежно від величини і форми частинок (гранул) сипкого матеріалу і тим менше, чим більше величина і округлість частинок (гранул) і здатність матеріалу до зависання на його конусі, де lв - переміщення прапорця у вертикальному напрямі, lг переміщення прапорця в горизонтальному напрямі, а висота прапорця вибирається відповідно до вимоги Нф  1,2 Нсм, де Нф - висота прапорця, Нсм - максимальна висота шару сипкого матеріалу, що зривається з конуса після його зависання на конусі. Схема пропонованого сигналізатора приведена на фіг. 1, на фіг. 2 показані елементи, закріплені на осі і на важелі, "траєкторія" переміщення важеля і сили, що діють на Г-подібний і похилий важелі, закріплені на осі. Сигналізатор містить стаціонарну опору 1, на якій за допомогою штока 2 закріплена вісь 3 і за допомогою штока 4 - обмежувач ходу 5, Г-подібний важіль 6, закріплений на осі 3, на кінці вертикальної ділянки якого закріплений прапорець 7, а на кінці його горизонтальної ділянки постійний магніт 8, похилий важіль 9 закріплений на осі 3 з протилежного боку від Г-подібного важеля 6, на якому встановлена противага 10 із затискним пристроєм 11, геркон 12, блок посилення 13 і блок сигналізації і відсічення 14. При цьому контакти геркона 12 включені в систему живлення блока посилення 13 сигналізації і відсічення, в початковому положенні горизонтальна ділянка Г-подібного важеля спирається на стаціонарну опору 5. Сипкий матеріал при вступі в об'єкт (на фіг. 1 не показаний), в якому встановлений сигналізатор, утворює конус 15, по поверхні якого безперервно рухається шар матеріалу 16 (на фіг. 1 показаний пунктиром). Робота сигналізатора здійснюється таким чином. Стаціонарна опора 1 встановлюється в об'єкті так, щоб при наближенні сипкого матеріалу до граничного верхнього рівня в об'єкті шар матеріалу 16, що рухається по конусу 15, починав впливати на прапорець 7, який, переміщаючись, відхиляє вертикальну ділянку Г-подібного важеля у напрямі руху сипкого матеріалу. В результаті Г-подібний важіль обертається на осі 3, а його горизонтальна ділянка переміщається вгору, що забезпечує при дії рухливого шару сипкого матеріалу на прапорець його одночасне переміщення і у напрямі руху рухливого шару 16 і вгору. Внаслідок цього постійний магніт 8 рухається до геркона 12 швидше, ніж у разі закріплення прапорця безпосередньо на осі 3 і, досягаючи зони спрацьовування, забезпечує замикання контактів геркона. Контакти геркона сполучені з блоком посилення 13, який приводить в дію блок сигналізації і відсічення 14, що забезпечує включення елементів сигналізації і відключення (зупинку) пристроїв, що подають сипкий матеріал в технологічний об'єкт. Чутливість до дії рухливого шару сипкого матеріалу на прапорець і переміщення прапорця вгору визначається співвідношенням довжин горизонтального і вертикального ділянок Г-подібного важеля, при цьому, якщо L1=L2, то lг=lв де lг i lв переміщення прапорця 7 відповідно в горизонтальному і вертикальному напрямах. Поріг чутливості сигналізатора настроюється за допомогою вантажу 10 із затискним пристроєм 11. За допомогою переміщення вантажу 10 по похилому важелю 9 (фіг. 2) забезпечується, по-перше, мінімального впливу поріг чутливості сигналізатора - переміщення його прапорця під дією мінімального впливу на його поверхню рухливого шару сипкого матеріалу і, по-друге, зменшення при відхиленні Г-подібного важеля 6 від початкового положення зворотної сили Fвз за рахунок збільшення сили Fур - за рахунок збільшення плеча l1 додатка вантажу 10 відносно осі 3, яка спрямована протилежно силі Fвз. З фіг. 2 видно, що в початковому положенні горизонтальна ділянка Г-подібного важеля спирається на опору 5, при цьому поріг чутливості прапорця до дії на нього рухливого шару сипкого матеріалу задається положенням вантажу 10 із затискним пристроєм 11 за допомогою вибору урівноважуючої сили Fyp, з плечем додатка l1. Під впливом рухливого шару матеріалу на прапорець Г-подібний важіль відхиляється (положення важеля на мал. 2 показано пунктирною лінією). Одночасно 2 UA 103597 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 зменшується кут β відхилення важеля 9 від горизонталі і збільшується плече від І1 до l2 додатка вантажу 10 (відносно осі 3). Вага вантажу 10 і плечі І1 i l2 вибрані так, щоб при відхиленні Гподібного важеля 6 поріг чутливості сигналізатора (системи, що складається з прапорця 7, Гподібного важеля 6, осі 3, важеля 9) при будь-якому відхиленні прапорця від початкового положення залишався постійним. Як видно з фіг. 1 під дією рухливого шару сипкого матеріалу прапорець 7 переміщається одночасно і у бік руху рухливого шару і вгору. Це забезпечує при лавиноподібному сході сипкого матеріалу з конуса (після його накопичення) швидкий відхід прапорця із зони високого тиску матеріалу і збереження його і кінематики (осі) в робочому стані. Висота прапорця Нф вибирається з урахуванням максимальної висоти Нc шару матеріалу, який досягається при накопиченні його на конусі і подальшому зриві з конуса (Нф  1,2Нсм, де Нсм - максимальна висота шару сипкого матеріалу, що зривається з конуса після його зависання на конусі.). У даному випадку матеріал не лише робить на прапорець неприпустиме умовами експлуатації тиск, але і, обтікаючи прапорець, перешкоджає його подальшому переміщенню. При використанні Г-подібного важеля прапорець переміщається не лише одночасно і спільно з рухливим шаром матеріалу, що рухається по конусу і вгору, але і його переміщення вгору більше переміщення під дією шару сипкого матеріалу. В результаті прапорець встигає при різкому збільшенні тиску на нього сипкого матеріалу(при одночасному збільшенні висоти шару матеріалу), переміщаючись вгору, виключати надмірні навантаження на його поверхню і вісь, на якій закріплений Г-подібний важіль. Таким чином, пропонований сигналізатор в порівнянні з прототипом має наступні достоїнства: 1) мінімізацію порогу чутливості; 2) високу реакцію на миттєві дії без підсилювачів переміщення, що чинять негативну дію на кінематику сигналізатора. 3) можливість регулювання реакції чутливого елемента-прапорця на нестандартні ситуації залежно від величини, форми і щільності речовини частинок сипкого матеріалу. Джерела інформації: 1. Патент України на корисну модель № 77400, кл. G01F 23/30. "Сигналізатор рівня сипких матеріалів". 11.02.2013. Бюл. № 13. 2. Патент України на корисну модель № 62817 "Сигналізатор рівня", кл. G01F 23/00. 12.09.2011, Бюл. № 17. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Сигналізатор, що складається з чутливого елемента, закріпленого за допомогою важеля на горизонтально встановленій осі, противаги, постійного магніту і геркона, контакти якого управляють блоком сигналізації і відсічення подання сипкого матеріалу в технологічний об'єкт, який відрізняється тим, що важіль має Г-подібну форму, правий кінець горизонтальної ділянки якого закріплений на осі, на лівому кінці встановлений постійний магніт, а на кінці вертикальної ділянки закріплений чутливий елемент-прапорець, при цьому співвідношення довжин вертикальної і горизонтальної ділянок Г-подібного важеля вибране так, щоб при дії рухливого шару сипкого матеріалу на прапорець забезпечувалася умова lв/lг=(0,51,5), яка вибирається залежно від величини і форми частинок (гранул) сипкого матеріалу і тим менше, чим більше величина і округлість частинок (гранул) і здатність матеріалу до зависання на його конусі, де lв переміщення прапорця у вертикальному напрямі, lг - переміщення прапорця в горизонтальному напрямі, а висота прапорця вибирається відповідно до вимоги Нф1,2Нсм, де Нф - висота прапорця, Нсм - максимальна висота шару сипкого матеріалу, що зривається з конуса після його зависання на конусі. 3 UA 103597 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4