Устройство для измерения влажности материала во вращающемся барабане сушильной машины

 

>871050

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ (61) Дополммтельное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 18.06.79 (2!) 2780370/18-25 с присоединением заявкм Hо (23) Приоритет—

Опубликовано 07.1081. Бюллетень Н9 37

Дата опублмкованмя опмсанмя 0 L1031 (Я)м. к з

6 01 и 27/02

0 06 F 23/02

Р 26 8 25/16

Государственный номнтет

СССР яо хеявм изобретений н открытнй (53) УДК 54 3. 257 (088.8) (72} Автор изобретения

Н.В.Боголюбов

Всесоюзный научно-исследовате экспериментально-конструкторский институт электробытовых машин и приборов (71) Заявитель (54 ) YCTPOACTBO ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

MATEPHAJIA B0 ВРИЦИЯЦЕМСЯ BAOABAHE

СУШИЛЬНОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к области контроля и измерения влажности, преимущественно к измерению остаточной влажности материала в сушильных машинах с вращающимся металлическим барабаном.

Известно устройство для определения влажности ткани в пластмассовом вращающемся барабане, в котором получают сигнал, пропорциональный влажности и бесконтактно передают его к измерительной схеме. В этом устройстве влажность определяют по величине затухания электромагнитных колебаний, проходящих через барабан и мате- 15 риал E11 . Устройство невозможно использовать для измерения влажности материала в металлическом барабане, препятствующем проникновению электромагнитных колебаний к материалу. 20

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения влажности материала во вращающемся барабане сушильной машины, содержащее закрепленные на барабане электроды, источник питания, усилитель н схему сравнения (2 .

Влажный материал контактирует с электродами, выполненными, например, в форме спирали, напряжение с 30 которых через токосъемники и усилитель подается на один из входов схемы сравнения. На другой вход схемы сравнения подается эталонный сигнал, пропорциональный сигналу с датчика при отсутствии в барабане влажного материала.

На результат измерения влажности материала влияют нестабильность проводимости датчика, вызванная поляризацией материала, измерением поверхностей проводимости изоляции, загрязнением электродов, изменением геометрических электродов вследствие влияния температуры и изменение тока датчика и напряжения на датчике в отсутствии материала, зависящее от промежутка времени между включением датчика и моментом отсчета (времени сушки) .

Нестабильность проводимости датчика, наблюдавшаяся в процессе цикла сушки, в значительной мере обусловлена различиями B уровне влажности воздуха в сушильной камере до и после сушки. точность известным способом недо" статочна.

Известный способ не допускает бесконтактную передачу сигнала от

871050

30

Ьф, 40

50

6Ь датчика, расположенного внутри бара- бана к измерительной схеме, находящейся вне барабана, Это снижает дол-1 говечность и надежность сушильных машин, требует профилактических работ, связанных с чисткой токосъемных колец и заменой щеточных электродов.

Недостатками известного способа также являются недостаточная низкая точность измерения влажности (погрешность 17-30%), необходимость настройки перед. измерениями, и низкая электробезопасность (постоянно присутствует напряжение на электродах датчика).

Целью изобретения является повышение точности измерения влажности материала в металлическом барабане.

Эта цель достигается тем, что устройство для измерения влажности материала во вращающемся барабане сушильной машины, содержащее закрепленные на барабане электроды, источник питания, усилитель и схему сравнения, снабжено автогенератором с трансформаторной связью, одна из обмоток которого подключена к токопроводящим электродам, а две другие размещены диаметрально противоположно вне барабана и связаны с входом автогенератора, выход которого через усилитель, синхронный коммутатор и накопитель подключен к схеме сравнения.

На фиг.1,2 изображено предлагаемое устройство; на фиг.3 — сигналы, возникающие на выходе автогенератора.

На чертЕжах обозначены токопроводящие электроды 2, влажный материал 3, первичную 4 и вторичные 5 и б обмотки трансформатора, автогенератор 7, усилитель 8, синхронный коммутатор 9, накопители 10 н 11 и схему сравнения 12.

Каждая из обмоток 4-6 размещена на ферритовом полукольце (кольцо

50х30х10 мм разрезано на две части), как показано на фиг.2. Обмотка 4 содержит 400 витков, а обмотки 5 и б по 200 витков проВода ПЭВ 0,1 мм.

Обмотки 5 и б закреплены на корпусе машины так, чтобы прн вращении барабана зазор между соответствующими полукольцами с обмотками 4,5 и 4-6 не превышал 2,3 мм. Параллельно обмотке 4 подключен конденсатор. При совмещении соответствующих полуколец каждая из пар обмоток 4,5 и 4,6 образует колебательный контур.

В процессе сушки материал 3 контактирует с электродами 2, изменяя добротность контура 4-6.

При этом степень влажности материала не влияет на добротность контура 4„5.

B соответствии с этим на выходе автогенератора 7 присутствует два сигнала: первый сигнал U„, пропорциональный влажности, и второй сиг1$

25 нал О, не зависящий от влажности (фиг.3). Появление сигнала и соотВетствует моментам нахождения обмотки 4 в поле обмотки б, а появление сигнала ()on - моментам нахождения обмотки 4 в поле обмотки 5. Сигналы

О„ и Оа„ синхронно коммутировались коммутатором 9 и после разделения по первому и второму каналам (фиг.3) накапливались в накопителях 10 и 11 с постоянной времени t = 50 с, а затем подавались на схему сравнения 12.

Преобразование эталонного и контролируемого сигналов в чередующуюся последовательность импульсов не— обходнмо для- их циклического (последовательного) сравнения, что позволяет уменьшить влияние нестабильности датчика во времени на результат измерения.

В общем случае нестабильность проводимости датчика является сложной функцией времени. В первом приближении нестабильность проводимости датчика во времени hg (t) можно представить в виде ь%0(Ф)= ь Ч» ., (1) время сушки материала; чисчо последовательных циклов сравнения эталонного и контролируемого сигналов; удельная нестабильность датчика во времени в процессе сушки.

Согласно выражению (1), для уменьшения влияния нестабильности датчика на результат измерения необходимо уменьшить длительность цикла между последовательными сравнениями эталонного и контролируемого сигналов.

Следовательно, необходимо увели,.чивать параметр К . При этом практическим пределом увеличения величины

К, доступным для практической реализации с помощью предложенного устроЯства, является значение

К =—

T (2) где Т - период вращения барабана.

Благодаря тому, что контролируемый и эталонный сигналы следуют периодически и последовательно друг за другом через интервал, равный половине периода вращения барабана, сокращается промежуток времени между моментами сравнения сигналов. В результате контролируемый и опорный сигналы оказываются в условиях, прн которых дестабилизирующие факторы в равной мере влияют на нестабильность их амплитуд.

871050

Зл О И!

v <- — (М

Ding 5 о - д „!

fo" 4 1

u,„: "—

4 + д4 0!

4+ 4" !н

J!i Jon

%м = — — — 1

Un Ups (4) и Ъ !0! = (! Pn) и U!1 (6) Амплитуда контро- Амплитуда эталонлируемого сигнала ного сигнала

)0 где у, up> — эталонные величины напряжений на датчике без материала в начале и в конце процесса сушки соответственно;

0„, up. — контролируемые напряжения датчика с материалом в начале и конце процесса сушки соответственно

26

3,Л℠— эталонные величины тоо о!! ков датчика без мате-. риала в начале и в конце процесса сушки соответственно; .!.„3„ — контролируемые токи датчика с материалом в начале и в конце процесса сушки;

Яо, +д(„ - проводимостй датчика без материала в нача- 30 ле и в конце процесса сушки соответственно; ,(à — проводимость материала в начале и в конце процесса сушки соответ-35 ственно.

На основании выражения (6) проводимость материала в момент отсчета измерения определяется соотношением откуда для режима заданного тока о О

Uon- Un (5) 45 !pnU для режима заданного напряжения

Как видно из приведенных формул (4), (5) и (6) на результат измерения влажности не влияют нестабильность проводимости датчика д и нестабильность тока дно и напряжения

b0o . При этом исключается влияние дестабилизирующих .факторов на результат измерения влажности материала, что повышает точность измерений.

Пример 1. Режим заданного тока Do = Зп = 5 ° 10 А.

-5

Параметры датчика без материала

:.".еред началом сушки: 0О = 25 В; 0О= — - = 0,2 10 Ом

Параметры датчика без материала в конце сушки .: 0оп = 17 В;

Чо -8

Я = -у- = 0,3 ° 10 Ом

on

Напряжение на датчике в момент измерения U> = 9 В.

Расчетное значение прояодимостя материала, определяемое в устройст ве, реализующем известный способ по формуле (5), -10 -() 0 35.10

9-1 1 действительйое Яачение проводимости материала, определяемое в предложенном устройстве, реализующем предложенный способ

Я ц = 5 10 (9) 0,25 10 Ом

Погрешность определения проводимости по известному способу

0!(= — — — 0 — 100! = 40%

Пример 2. Режим заданного напряжения U = О! = 10 В.

Параметры датчика без материала перед началом сушки:

Jp = 2 10 A. K0 = U0 = 002 10 OM ", Параметры датчика без материала в конце сушки:

-5

Ops- =3 ° 10 А, JOE= 0,3. 10 Ом !

Ток датчика в момент измерения

5,5 ° 10 А.

Расчетное значение проводимостн материала, определяемое по формуле (5>, Ч мэ 1О 1Π— О,35 1О ом

5,5-10 2.10 -5

Действительное значение проводимости материала, определяемое предложенным устройством (5,5-3) 10 О 25 10 5

Погрешность определения проводимости по известному способу д! = 2 100ъ = 40%

Предлагаемое устройство позволяет обеспечить следующие преимущества: повышение точности измерения .влажности без настройки схемы перед измерением, что особенно важно .в современных автоматизированных систе-. мах, надежность и стабильность достижения заданного уровня остаточной влажности материала при работе сушильной машины в любых климатических условиях, при окислении токопроводящих электродов и других проявлениях старения элементов, бесконтактнув передачу.контролируемого и эталонного сигналов при вращении барабана, что повышает электробезопасность обслуживания сушильных машин, 871050

Формула изобретения

Az l

- повиаение долговечности и надежности сушильных машин беэ проведения профилактической чистки токосъемных колец и замены щеточных электродов.

Устройство для измерения влажности материала во вращающемся барабане 1» сушильной машины, содержащее закрепленные на барабане электроды, источник питания, усилитель и схему сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, чтб, с,целью повьвйния точности измерения . влажности, оно снабжено автогенератором с трансформаторной связьк, одна из обмоток которого подключена к токопроводящим электродам, а две другие размещены диаметрально противоположно вне барабана и связаны с входом автогенератора, выход которого через усили ель синхронный коммутатор и накопители подключен к схеме сравнения. источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ в 2004497, кл0 06 F 58/00, опублик. 1974.

2. Патент США В 3733712, кл. 236-44, опублик. 1973 (прототип).

ВНИИПИ заказ 8427/16

Тираж 910 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная,4