способ измерения уровня порошкообразной среды

Формула изобретения

Способ измерения уровня порошкообразной среды, заключающийся в наложении на порошкообразную среду возмущающего воздействия, отличающийся тем, что возмущающее воздействие заключается в реверсивном вращении двух стержней, введенных в порошкообразную среду на различные глубины, отличающиеся на известную величину, причем одна из данных глубин является максимальной, измеряют моменты сил, действующие на соответствующие стержни, и определяют уровень порошкообразной среды согласно выражению

где L₂ - уровень порошкообразной среды;

z - разница глубин, на которые стержни введены в порошкообразную среду;

М₁ и M₂ - моменты сил, действующие на соответствующие стержни.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в энергетической, металлургической и других отраслях промышленности.

Предшествующий уровень техники.

Известен способ измерения уровня порошкообразной среды, при котором производят подачу газа от источника избыточного давления в две трубки, введенные в порошкообразную среду. Причем входной торец второй трубки размещен на уровне, отличающемся от уровня размещения торца первой трубки, а уровень порошкообразной среды определяют по перепаду давления в трубках (1).

Недостатком способа является зависимость результатов измерений от физических параметров порошкообразной среды - порозности, удельному весу частиц.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому эффекту является способ измерения уровня порошкообразной среды, заключающийся в наложении на порошкообразную среду неустановившегося возмущающего воздействия опусканием и подъемом груза на тросе и определений уровня по глубине опускания груза (2).

Недостатком является низкая надежность измерений, обусловленная засасыванием порошкообразной средой при ее расходе из бункера и обрыве троса.

Сущность изобретения.

Предметом изобретения является способ измерения уровня порошкообразной среды, заключающийся в наложении на порошкообразную среду возмущающего воздействия, причем возмущающее воздействие заключается в реверсивном вращении двух стержней, введенных в порошкообразную среду на различные глубины, отличающихся на известную величину, причем одна из данных глубин является максимальной, измеряют моменты сил, действующих на соответствующие стержни и определяют уровень порошкообразной среды согласно выражению

где L₂ - уровень порошкообразной среды;

Z - разница глубин, на которые стержни введены в порошкообразную среду;

M₁ и М₂ - моменты сил, действующие на соответствующие стержни.

Краткое описание чертежей.

Сущность преображения поясняется рисунком, на котором изображен вариант реализации способа.

Описание осуществления изобретения.

Поскольку порошкообразная среда по свойствам (особенно в псевдосжиженном состоянии) напоминает капельную жидкость, для определения ее реологических характеристик могут быть использованы некоторые стандартные методы, применяющиеся при излучении реологических свойств жидкостей.

Для определения напряжения сдвига () согласно методу Куэтта используется выражение

где М - крутящий момент, действующий на цилиндр длиной L и радиусом r.

Иначе говоря, для определения напряжения сдвига порошкообразной среды необходимо измерить величину М при известных L и r.

При наложении на контролируемую порошкообразную среду (квазистационарного) возмущающего воздействия по двум уровням L₁ и L₂ выражение (1) запишется

Отметим, что условием является одинаковые величины радиусов стержней, через которые накладываются возмущающие воздействия на порошкообразную среду, а также L₁=L₂ +Z; Z - известная величина.

После совместного решения (2) и (3) получим

Из полученного выражения (4) следует, что на измеряемую величину уровня не влияют физические свойства порошкообразной среды (плотность, аэрация, дисперсность и др.).

В способе измерений используется инвариантный принцип построения, включающий введение идентичного второго канала и преобразование выходных параметров двух каналов, согласно выражению (4).

Работа устройства, реализующего способ заключается в следующем.

Устройство содержит стержни 1, 2, которые введены в порошкообразную среду на глубину соответственно L₁ и L₂ . Наружные (верхние) концы стержней 1, 2 связаны с приводами 3, 4, обеспечивающими реверсивное вращение, т.е. неустановившееся возбуждающее воздействие, схема питания привода подключена к измерителям 5, 6 моментов сил, действующих на стержни 1, 2. Для вычисления значения уровня введены умножитель 7, вычитатель 8 и делитель 9.

При одновременном неустановившемся воздействии приводами 3, 4 на стержни 1, 2, последние перемещаются на установленную величину относительно порошкообразной среды. Моменты силы, которые были приложены к сторонам 1, 2 зависят от физических параметров порошкообразной среды: адгезии, дисперсности, плотности и др. Однако преобразование сигналов пропорциональных M₁ и М₂ согласно выражению (4) в умножителе 7 (где производится умножение измеренного значения М₂ на постоянный коэффициент z), вычитателя 8 сигналов пропорциональных M₁ и М ₂ и делителе 9 исключает влияние изменений физических параметров порошкообразной среды на выходной сигнал уровнемера.

Схема измерений обладает высокой надежностью, так как стержни 1, 2 можно выполнять согласно требованиям эксплуатации, их поверхность не имеет выступающих элементов конструкции, что исключает возможность засасывания при расходе порошкообразной среды.

Источники информации

1. Патент РФ № 2115891, G 01 F 23/16 от 1998 г.

2. Дозирование сыпучих материалов. Г.Л.Рогинский. - M.: 1978 г., с.101.