Емкостный датчик влажности

 

А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5D4 G 01 N 27 22 я .(--.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕПЬСТВУ ыцр

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4160972/31-25 (22) 08.10.86 (4 ) 23.03.88. Бюл. ¹ 11 (71) Институт автоматики АН КиргССР (72) А.В.Кудрявцев, В.Н.Шевченко и Д.Ш.Ибраев (53) 551.508.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 830225, кл. С 01 N 27/22, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1033866, кл. G 01 N 27/22, 1983. (54).ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК ВЛАЖНОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной тЕхнике и может быть использовано для измерения влажности различных сыпучих и волокнистых неоднородных по размерам и плотности материалов, например табачного листа, хлопка, шерсти-сырца и т.д. Цельизобретения - повышение точности измерения, Для этого создается более равномерное уплотнение образца материала

/ в рабочей зоне датчика за счет применения в пробоприемной камере основания, составленного из отдельных секций, каждая из которых соединена с дном камеры с помощью упругого элемента. Точность измерения повышается при одновременном увеличении чувствительности датчика, так как в рабочей зоне датчика возрастает равномерность образца контролируемого материала за счет дополнительного уплотнения образца материала на участках с меньшей плотностью. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1383189

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения влажности различных сыпучих и волокнистых неодно5 родных по размерам и плотности материалов, например прессованного табачного листа, хлопка, шерсти-сырца и т.д.

Цель изобретения — повышение точ- 1р ности измерения за счет снижения случайной составляющей погрешности, обусловленной неоднородностью образца контролируемого материала в объеме датчика от измерения к измерению.

На фиг.1 представлен предлагаемый датчик, общий вид; на фиг.2 — сечение А-А на фиг. 1 (без образца контролируемого материала}; на фиг.3 — упругодеформируемая секция основания 2р пробоприемной камеры датчика; на фиг.4 — секционированное основание из упругого материала, вариант; на ф>лг.5 — схема размещения уплотненногп однородного образца контролируе- 25 мого материала при секционнрованном упругодеформируемом основании пробоприемной камеры, на фиг.6 — размещение уплотненного неоднородного образца контролируемого материала в датчи- 30 ке при жестком основании пробоприемной камеры; на фиг.7 — то же, при секционированном упругодеформируемом основании пробоприемной камеры.

Основными узлами датчика (фиг.1) являются корпус, механизм упЛотнения образца и измерительная часть.

Корпус датчика (фиг.1 и 2) состо- ит из параллельно расположенных пластин 1 и 2, закрепленных на стойках 3. 40

На нижней пластине 1 предусмотрена выемка 4, предназначенная для установки пробоприемной камеры 5 с образцами контролируемого материала 6 в заданном положении. На верхней плас- 45 тине 2 закреплены втулка-гайка 7, служащая для передвижения ходового винта 8, и втулка 9 для направляющего стержня 10.

Механизм уплотнения образца, кроме ходового винта 8 и направляющего стержня 10, включает в себя фрикционную шариковую муфту 11 и уплотнительный шток 12, связанный через под-. шипник 13 с ходовым винтом 8.

В предлагаемой конструкции датчи- „

55 ка на верхний конец ходового винта 8 плотно насажен диск 14, на который в осевом направлении через втулку 15 и шарики 16 действует пружина 17.

Регулировку передаваемого на шток 12. усилия вращения, а следовательно, и степень уплотнения образца контролируемого материала 6 в датчике можно осуществлять с помощью выбора величины упругости пружины 17 и степени ее сжатия гайкой 18. Вращение муфты ll производится рукояткой 19 маховика.

Измерительная .часть датчика включает в себя емкостный преобразователь, электроды 20 которого размещены в торцовой части уплотнительного штока 1 2, и пробоприемную камеру 5, например, прямоугольной (фиг.2) или цилиндрической формы. Электроды 20 преобразователя электрически соединены с разъемом 21, к которому подключается емкостный влагомер (не показан).

В основании пробоприемной камеры

5 установлены секции 22, которые могут перемещаться по вертикали относительно друг друга. Конструктивно эти секции могут быть выполнены в различных вариантах. Секция (фиг,3) может состоять из корпуса с отверстием в нижней части 23, в которое плотно посажена пружина 24. Нижний конец ее закреплен в ушках 25 пластины 26.

Одновременно на этой же пластине крепится несколько секций 22, например пять (фиг.2). Пластины 26 вместе с секциями 22 устанавливаются в основании пробоприемной камеры 5 и крепятся к ней винтами (не показаны).

Форма секций 22 в горизонтальном сечении может иметь вид квадрата, шестиугольника, ромба, сегмента (при цилиндрической форме.пробоприемной камеры) и др.

Секции 22 основания могут быть выполнены из упругого материала, например резины (фиг.4). Секции 22 изготовлены из сплошного материала путем разрезания его прорезями 27 по высоте на 80-90Х от общей высоты. В этом случае каждая из секций 22 может подвергаться сжатию на значительную часть своей высоты без дополнительной деформации соседних секций. Последний вариант проще в изготовлении, однако труднее подобрать необходимую степень упругости материала. Первый вариант сложнее в изготовлении, но легче обеспечивается подборка необходимой жесткости пружин в секциях. Количество секций в основании, их высо1383189 та, диапазон перемещений, степень упругости пружин и прочие параметры выбираются экспериментально в зависимости от свойств контролируемых материалов.

Датчик работает следующим образом.

Образец контролируемого материала

6 помещают в пробоприемную камеру 5, заполняя ее не ниже чем на 3/4 объема, затем ее устанавливают в выемке

4 нижней пластины 1 основания датчика и вращением рукоятки 19 перемещают вниз уплотнительный шток 12 до тех пор, пока не наступит проскальзы- 15 вания муфты 11 (либо не будет достигнута заданная отметка индикатора давления). Тем самым будет обеспечена необходимая степень сжатия материала.

Высота уплотненного образца материала предварительно выбирается экспериментально и не должна быть меньше глубины проникновения электрического поля внутрь материала. Затем подклю. чают к разъему 21 емкостный влагомер и по его показаниям с учетом предварительной градуировки или рассчитанным путем находят значение влажности контролируемого материала.

О. проявлении положительного эффек- 30 та в предлагаемом датчике можно судить по следующим примерам: при равномерном распределении однородного образца материала по объему пробоприемной камеры (фиг.5) передача усилия от уплотнительного штока на каждую из секций основания происходит равномерно и соответственно степень сжатия всех пружин одинакова. Последнюю следует выбрать в пределах

40-45Х от полного сжатия пружины. Ес40 ли распределение образца контролируе.мого материала в пробоприемной камере неоднородно, причем зоны Б характеризуются более высокой плотностью укладки по сравнению с зонами В

45 (фиг.б), то в процессе уплотнения образца материала в пробоприемной камере с жестким основанием неоднородность образца в рабочей зоне сохраняется. Поскольку число зон с разной степенью плотности образца от измерения к измерению может изменяться, велика и случайная составляющая погрешности.

Если основание пробоприемной каме- 55 ры выполнено в виде упругих секций, характер распределения образна контролируемого материала в рабочей зоне датчика после уплотнения изменяется.

При неравномерном исходном размещении образца материала в пробоприемной камере передаваемые от уплотни-. тельного штока усилия на каждую из секций (или группы секций) неодинаковы (фиг.7). В местах более плотной укладки образца материала (зона Б) передаваемое на секции 22 давление больше, чем в местах с меньшей плотностью материала (зона В). Соответственно секции на отдельных участках сжаты в различной степени: в зонах

Б больше, в зонах В меньше.

Это означает, что при большей массе образца материала в зонах Б занимаемый объем (произведение площади секции на высоту материала над ней) больше, .а при меньшей массе в зонах

В меньше и объем, занимаемый материалом, т.е. плотность образца контролируемого материала после уплотнения равномерна, что приводит к повышению точности измерения.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность измерения при одновременном увеличении чувствительности датчика, так как в рабочей зоне датчика возрастает равномерность образца контролируемого материала за счет. дополнительного уплотнения образца материала на участках с меньшей плотностью.

Формула изобретения

1. Емкостный датчик влажности, содержащий пробоприемную камеру с дном, уплотнительный шток с расположенными в его торцовой части электродами рассеянного поля и индикатор степени сжатия пробы материала, о т .л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности измерения за счет снижения случайной составляющей погрешности от неравномерного распределения образца контролируемого материала в рабочей зоне, пробоприемная камера снабжена дополнительным дном, выполненным в виде отдельных секций, с возможностью пе-, ремещения друг относительно друга по направлению прилагаемого усилия уплотнительного штока посредством упругих элементов.

2. Емкостный датчик по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что в ка1383189 честве упругого элемента использована пружина, одним концом присоединенная к дну камеры, а другим концом— к отдельной секций дополнительного дна.

3. Емкостный датчик по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения изготовления, отдельные секции выполнены из упругодеформируемого материала.

1383189

1383189

Фиа 7

Составитель А.Платова

Техред А. Кравчук Корректор Г.Решетник

Редактор Н.Тупица

Заказ 1287/39

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4