пневматическое устройство для измерения толщины полимерной пленки

Формула изобретения

Пневматическое устройство для измерения толщины полимерной пленки, содержащее две оппозитно расположенные и имеющие каналы для подвода в них воздуха пневмокамеры с обращенными друг к другу перфорированными измерительными поверхностями, одна из которых неподвижна, и вычислительный блок определения толщины, отличающееся тем, что оно снабжено соединенными с вычислительным блоком двумя измерителями расхода воздуха, подаваемого в пневмокамеры, и двумя датчиками избыточного давления, размещенными внутри пневмокамер, а вторая пневмокамера установлена неподвижно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при производстве полимерных пленок для безконтактного измерения толщины движущейся пленки.

Известно пневматическое устройство для измерения толщины листовых неферромагнитных материалов [1] имеющее два чувствительных элемента с опозитно расположенными соплами, подвижными перпендикулярно к направлению перемещения измеряемого материала, и датчики расстояний между чувствительными элементами и между соплами и измеряемым материалом. Для повышения точности измерений устройство снабжено сумматором показаний датчиков и кольцевыми аэростатическими опорами для чувствительных элементов, охватывающими сопла.

Надежность известного измерительного устройства в производственных условиях очень невелика из-за влияния вибраций на движущиеся части.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является пневматическое устройство для измерения толщины листовых материалов [2] содержащее две опозитно расположенные и имеющие каналы для подвода в них сжатого воздуха нижнюю неподвижную и верхнюю подвижную пневмокамеры с обращенными друг к другу перфорированными измерительными поверхностями, одна из которых неподвижна, и вычислительный блок определения толщины.

Изменение толщины материала вызывает соответствующее перемещение верхней пневмокамеры, которое фиксируется вычислительным блоком.

Невысокая надежность этого устройства объясняется наличием подвижного закрепления верхней пневмокамеры.

Техническая задача состоит в повышении надежности измерительного устройства.

Технический результат достигается тем, что пневматическое устройство для измерения толщины полимерной пленки, содержащее две, опозитно расположенные и имеющие каналы для подвода в них воздуха, пневмокамеры с обращенными друг к другу перфорированными измерительными поверхностями, одна из которых неподвижна, и вычислительный блок определения толщины, при этом оно снабжено соединенными с вычислительным блоком двумя измерителями расхода воздуха, подаваемого в пневмокамеры, и двумя датчиками избыточного давления, размещенными внутри пневмокамер, а вторая пневмокамера установлена неподвижно.

Схема измерительного устройства представлена на чертеже.

В составе устройства имеются две пневмокамеры 1 и 2. Внутри пневмокамер установлены датчики 4 и 7 для измерения избыточного давления сжатого воздуха. Расходомеры 3 и 8 измеряют объемный расход воздуха, вытекающего из пневмокамер в зазоры между перфорированными измерительными поверхностями пневмокамер и пленкой 5. Информация о значениях расходов и давлений поступает на вычислительный блок 6.

Устройство работает следующим образом.

Полимерная пленка подается между перфорированными измерительными поверхностями пневмокамер. Под действием образовавшихся в зазорах воздушных прослоек пленка расправляется и ориентируется параллельно перфорированным поверхностям. Причем, толщина зазора между измерительной поверхностью камеры 2 и пленкой, согласно [3] определяется из выражения:

где h₂ толщина зазора между измерительной поверхностью пневмокамеры 2 и пленкой;

Q₂ расход воздуха из пневмокамеры 2;

K1₂ коэффициент, зависящий от площади измерительной поверхности пневмокамеры 2 и вязкости воздуха;

Pz₂ давление в зазоре между измерительной поверхностью пневмокамеры 2 и пленкой;

а неизвестное давление Pz₂ в воздушной прослойке можно найти, используя формулу Бернулли [3]

Pz₂= Pk₂-K2₂Q²₂, (2)

где Pk₂ избыточное давление в пневмокамере 2;

K2₂ коэффициент, зависящий от общей площади перфорационных отверстий.

Из выражений (1) и (2) получаем расчетную формулу:



Толщина зазора между перфорированной измерительной поверхностью пневмокамеры 1 и пленкой определяется аналогично по формуле



где h₁ толщина зазора между измерительной поверхностью пневмокамеры 1 пленкой;

Q₁ расход воздуха из пневмокамеры 1;

Pk₁ избыточное давление в пневмокамере 1;

K1₁ коэффициент, зависящий от площади измерительной поверхности пневмокамеры 1 и вязкости воздуха;

K2₁ коэффициент, зависящий от общей площади перфорационных отверстий.

Вычислительный блок 6 рассчитывает сумму величин воздушных зазоров и определяет толщину пленки вычитанием из известной величины зазора между измерительными поверхностями полученной суммы по формуле (5).

где толщина пленки;

H толщина зазора между измерительными поверхностями.

Отсутствие в составе измерительного устройства движущихся частей и жесткое закрепление пневматических камер значительно повышают надежность его работы в цеховых условиях.