Сигналізатор рівня

УКРАЇНА (19) UA (11) 94983 (13) U (51) МПК G01F 23/32 (2006.01) ДЕРЖАВНА СЛУЖБА ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ УКРАЇНИ (12) ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ (21) Номер заявки: u 2014 06158 Дата подання заявки: 04.06.2014 (22) (24) Дата, з якої є чинними 10.12.2014 права на корисну модель: (46) Публікація відомостей 10.12.2014, Бюл.№ 23 про видачу патенту: (72) Винахідник(и): Дубовець Олексій Миколайович (UA), Бовдуй Вікторія Валеріївна (UA) (73) Власник(и): УКРАЇНСЬКА ІНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГІЧНА АКАДЕМІЯ, вул. Університетська, 16, м. Харків, 61003 (UA) (54) СИГНАЛІЗАТОР РІВНЯ Сигналізатор рівня, що містить: направляючу трубу; монтажний пристрій, на якому стаціонарно встановлені приймальний бункер і чутливий елемент, що складається з важеля, встановленого на осі з закріпленим на важелі прапорцем і постійним магнітом; геркон; блок сигналізації і відсічення, причому приймальний бункер, відкритий згори і знизу, має в подовжньому перерізі форму трапеції, більша з паралельних стінок якої розташована під направляючою трубою на відстані  (0,30 0,35) * D від осі направляючої труби і на відстані L (0,3 0,4) * D від нижнього краю направляючої труби, верхній край приймального бункера скошений під кутом (3 7) , а його нижній край - під кутом (0 5) до горизонту, ширина прапорця b вибирається з врахуванням співвідношення B і висоти H більші з паралельних сторін бункера, вибираються на основі формул b (0,7 0,8) * B , H (13 15) * L , а довжина приймального , , бункера LБ - з урахуванням відсутності контакту прапорця чутливого елемента з меншою з паралельних стінок бункера при його відхиленні за межі бункера, де D - діаметр направляючої труби, - кут природного кута укосу сипкого матеріалу, B - ширина меншої з паралельних сторін приймального бункера. UA 94983 U (57) Реферат: UA 94983 U UA 94983 U 5 10 15 20 Пропонований сигналізатор рівня належить до вимірювальної (що сигналізує, регулює) техніки і може бути використаний для виміру і сигналізації граничного верхнього рівня сипкого матеріалу (пісок, цукор, зерно) в технологічних об'єктах і відсічення його подання в об'єкт при досягненні матеріалом граничного рівня. Відомий сигналізатор рівня, що містить чутливий елемент у вигляді прапорця, встановленого на осі обертання, нижній кінець якого зігнутий під кутом, рівним куту природного укосу сипкого матеріалу, противагу, постійний магніт і геркон, у якого поворотна вісь, на якій закріплений чутливий елемент - прапорець, встановлена в нижній частині П-подібного кронштейна. Недоліками відомого сигналізатора є: швидкість переміщення прапорця залежить від швидкості руху по конусу сипкого матеріалу і не може бути більше вказаної швидкості; залежність результатів виміру і сигналізації від фізичних властивостей сипкого матеріалу (форма часток, їх великість); відсутність можливості управління порогом чутливості сигналізатора. Найбільш близьким пропонованому сигналізатору рівня по фізичній суті і конструктивному рішенню є сигналізатор рівня сипкого матеріалу, що містить захисний бункер, аеродинамічною кишеню, вісь, прапорець, постійний магніт і геркон, при цьому корпус сигналізатора закріплений на стаціонарно встановленій направляючій трубі, встановленій над аеродинамічною кишенею, направляюча труба складається з циліндричного і у вигляді зрізаного конуса ділянок, ділянка труби у вигляді зрізаного конуса заглиблена в аеродинамічну кишеню на глибину  (0,10 0,15) * D , кут між стінкою циліндричної ділянки направляючої труби і її ділянки, (5 7) , нижні краї бічних стінок захисного виконаної у вигляді зрізаного конуса, рівний 25 30 35 40 45 бункера встановлені під кутом (70 75) відносно нижніх країв бічних стінок аеродинамічної кишені, висота ділянки направляючої труби, виконаної у вигляді зрізаного конуса, знаходиться в межах H (0,25 0,30) * h , відстань L між стінкою циліндричної ділянки труби і стінкою захисного бункера вибирається так, щоб продовження ділянки направляючої труби, виконаної у вигляді зрізаного конуса, проходило крізь точку K перетину нижніх країв бічних стінок аеродинамічної кишені і захисного бункера або було максимально наближено до вказаної точки, де D - діаметр циліндричної ділянки направляючої труби; H - висота ділянки направляючої труби, виконаної у вигляді зрізаного конуса; h - висота аеродинамічної кишені. Перевагами цього сигналізатора - прототипу є висока чутливість до зміни рівня сипкого матеріалу у межах верхнього граничного значення і раціональність конструктивного рішення захисту прапорця від різкої зміни рівня сипкого матеріалу в аеродинамічній кишені. До недоліків прототипу слід віднести: необхідність подання сипкого матеріалу в об'єкт тільки за допомогою пневмотранспорту і наявність можливості при різкій зміні рівня сипкого матеріалу і тиску повітря (коли матеріал в аеродинамічній кишені досягає граничного верхнього значення) відхилення прапорця від вертикалі більш ніж на 75°, що призводить до зіткнення прапорця з корпусом і до підвищеного навантаження на вісь обертання прапорця, а також складність конструкції направляючої труби. Задачею корисної моделі є виключення вказаних недоліків прототипу. Вирішення задачі досягається за рахунок того, що прототип містить захисний бункер, аеродинамічну кишеню, вісь, прапорець, постійний магніт і геркон, при цьому корпус сигналізатора закріплений на стаціонарно встановленій направляючій трубі, встановленій над аеродинамічною кишенею, направляюча труба складається з циліндричного і у вигляді зрізаного конуса ділянок, ділянка труби у вигляді зрізаного конуса заглиблена в аеродинамічну кишеню на глибину  (0,10 0,15) * D , кут між стінкою циліндричної ділянки направляючої труби і її ділянки, виконаної у вигляді зрізаного конуса, рівний 50 55 (5 7) , нижні краї бічних стінок захисного бункера встановлені під кутом (70 75) відносно нижніх країв бічних стінок аеродинамічної кишені, висота ділянки направляючої труби, виконаної у вигляді зрізаного конуса, знаходиться в межах H (0,25 0,30) * h , відстань L між стінкою циліндричної ділянки труби і стінкою захисного бункера вибирається так, щоб продовження ділянки направляючої труби, виконаної у вигляді зрізаного конуса, проходило крізь точку K перетину нижніх країв бічних стінок аеродинамічної кишені і захисного бункера або було максимально наближено до вказаної точки, де D - діаметр циліндричної ділянки направляючої труби; H - висота ділянки направляючої труби, виконаної у вигляді зрізаного конуса; h - висота аеродинамічної кишені, внаслідок чого робота прототипу можлива тільки при поданні матеріалу в об'єкт за допомогою 1 UA 94983 U 5 стислого повітря; направляюча труба має складну конструкцію, не унеможливлюється відхилення прапорця під одночасною дією сипкого матеріалу і стислого повітря на кут більше 75°, що призводить до неприпустимого навантаження на вісь обертання прапорця, відповідно до корисної моделі приймальний бункер (відкритий згори і знизу) має в подовжньому перерізі форму трапеції, велика з паралельних стінок приймального бункера розташована під направляючою трубою на відстані  (0,30 0,35) * D від осі направляючої труби і на відстані L (0,3 0,4) * D від нижнього краю направляючої труби, верхній край приймального бункера скошений під кутом 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 (3 7) , а його нижній край - під кутом (0 5) до горизонту, ширина прапорця b вибирається на основі умови b (0,7 0,8) * B , висота H більшої з паралельних сторін бункера вибирається з урахуванням рівності H (13 15) * L , а довжина , , приймального бункера LБ - з урахуванням відсутності контакту прапорця чутливого елемента з меншою із паралельних стінок бункера при його відхиленні за межі бункера, де D - діаметр направляючої труби, - кут природного кута укосу сипкого матеріалу, В - ширина меншої з основ трапеції подовжньої проекції приймального бункера. Схема пропонованого сигналізатора рівня приведена на фіг. 1, на фіг. 2 показаний вид по АА. Сигналізатор містить направляючу трубу 1 з діаметром D , монтажний пристрій, що складається з жорстко сполучених опорного (хрестоподібного) 2 і настановного 3 кронштейнів, закріплених на опорному кронштейні 2, приймальний бункер 4, стаціонарно встановлений під направляючою трубою 1 за допомогою плоских кронштейнів 5, закріплених на опорному кронштейні 2, вісь 6, встановлену в вушках 7, закріплених на опорному кронштейні 2 і чутливий елемент, що складається з важеля 8, закріпленого на осі 6, прапорця 9 і постійного магніту 10, закріплених на важелі 8, геркон 11, встановлений на штоку 12, закріпленому на опорному кронштейні 2 і блок сигналізації і відсічення 13, стаціонарно встановлений на пластині 14, закріпленої на опорному кронштейні 2. При цьому приймальний бункер 4 (відкритий згори та вздовж горизонталі) має в подовжньому перерізі форму трапеції, більша з паралельних сторін якої розташована під направляючою трубою 1 на відстані  (0,30 0,35) * D від її вертикальної осі і на відстані L (0,3 0,4) * D від нижнього краю направляючої труби 1, верхній край приймального бункера 4 скошений під кутом (3 7) , а його нижній край - під кутом (0 5) до горизонту, важіль 8 і геркон 11 розташовані в паралельних площинах, на відстані, що виключає зіткнення геркона 11 з постійним магнітом 10,коли постійний магніт перетинає зону спрацьовування геркона, викликає його спрацьовування і відхиляється далі за межі вказаної зони, ширина прапорця b вибирається на основі умови b (0,7 0,8) * B , висота H більшої з паралельних сторін бункера вибирається відповідно до умови H (13 15) * L , де - кут природного укосу , , сипкого матеріалу, B - ширина меншої з паралельних сторін приймального бункера 4. Робота сигналізатора рівня здійснюється таким чином. Монтажний пристрій 2, 3 закріплюється на поверхні направляючої труби 1 так, щоб відстань  (фіг. 1) від більшої з паралельних сторін приймального бункера до осі направляючої труби знаходилася в межах  (0,30 0,35) * D , а відстань L від верхнього краю вказаної сторони визначалася умовою L (0,3 0,4) * D . Далі включається подання сипкого матеріалу в об'єкт (на фіг. 1 не показаний), який починає надходити в об'єкт через направляючу трубу 1, при цьому частина сипкого матеріалу у вигляді сектора (фiг. 2) вільно проходить через приймальний бункер 4, не чинячи дії на прапорець 9. Вказане явище відбувається до тих пір, поки при збільшенні рівня сипкого матеріалу в об'єкті не досягає межі, при якій сипкий матеріал закриває (знизу) власне вільне проходження через приймальний бункер. Це призводить до практично "миттєвого" заповнення бункера 4 сипким матеріалом в напрямі від більшої з паралельних стінок до меншої. Крім того швидкість заповнення збільшується за рахунок, по-перше, звуження поперечного перерізу бункера у напрямі руху сипкого матеріалу і наявності перешкод його вільному руху у вигляді бічних стінок і задньої стінки бункера. Лавиноподібне збільшення рівня сипкого матеріалу в приймальному бункері в напрямі від передньої його стінки до задньої впливає на прапорець 9, підвішений за допомогою важеля 8 на осі 7, який переміщається із швидкістю руху у бункері сипкого матеріалу. При переміщенні прапорця 9 одночасно переміщається закріплений на важелі 8 постійний магніт 10 у бік установки геркона 11, досягає зони спрацьовування контактів геркона, викликаючи їх замикання, що приводить до спрацьовування блока 13 сигналізації і відсічення подання сипкого матеріалу в об'єкт. Якщо 2 UA 94983 U 5 10 15 сипкий матеріал продовжує впливати на прапорець, то він відхиляється, виходячи за межі приймального бункера (при необхідності відхилення прапорця може бути і більше 75° від горизонталі, що надійно захищає його від перевантажень), проте це неможливо в результаті, по-перше, відключення подання сипкого матеріалу в об'єкт і, по-друге, рухи матеріалу після його пересипання через меншу з паралельних стінок приймального бункера 4 зі швидкістю, що забезпечується кутом природного укосу - . В процесі спорожнення технологічного об'єкту приймальний бункер 4 звільняється від сипкого матеріалу, прапорець 9 повертається в початкове положення, забезпечується готовність сигналізатора рівня до подальшого відключення подання сипкого матеріалу в об'єкт при досягненні їм граничного верхнього рівня. В порівнянні з прототипом пропонована корисна модель має наступні переваги: 1) підвищення працездатності сигналізатора; 2) розширення області використання; 3) максимальне використання енергії руху сипкого матеріалу в зоні його дії на прапорець чутливого елемента при забезпеченні його працездатності. Джерела інформації: 1. Патент України на корисну модель № 62818 "Сигналізатор рівня" G01F 23/00, 12.09.2011. Бюл. № 17. 2. Патент України на корисну модель № 72537 "Сигналізатор рівня сипкого матеріалу" G01F 23/32, 27.08.2012/ Бюл. № 16. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 Сигналізатор рівня, що містить: направляючу трубу; монтажний пристрій, на якому стаціонарно встановлені приймальний бункер і чутливий елемент, що складається з важеля, встановленого на осі з закріпленим на важелі прапорцем і постійним магнітом; геркон; блок сигналізації і відсічення, який відрізняється тим, що приймальний бункер, відкритий згори і знизу, має в подовжньому перерізі форму трапеції, більша з паралельних стінок якої розташована під направляючою трубою на відстані  (0,30 0,35) * D від осі направляючої труби і на відстані L (0,3 0,4) * D від нижнього краю направляючої труби, верхній край приймального бункера скошений під кутом (3 7) , а його нижній край - під кутом (0 5) до горизонту, ширина прапорця b вибирається з врахуванням співвідношення B і висоти H більші з паралельних сторін бункера, вибираються на основі формул b (0,7 0,8) * B , H (13 15) * L , , , а довжина приймального бункера LБ - з урахуванням відсутності контакту прапорця чутливого елемента з меншою з паралельних стінок бункера при його відхиленні за межі бункера, де D діаметр направляючої труби, - кут природного кута укосу сипкого матеріалу, B - ширина меншої з паралельних сторін приймального бункера. 3 UA 94983 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4