Датчик скорости и направления движения твердых частиц

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (u)998957 (6i) Дополнительное к авт. свид-ву(51}М Кл з

0 01 P 5/02 (22) Заявлено 140780 (2! ) 2956168/18-10 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) ПриоритетОпубликовано 230283, Бюллетень ¹ 7 (53} УДК .532. 574, (088.8) .

Дата опубликования описания 230283 Г. П. Минаев и Н.М.Страши л (72) Авторы изобретения

Тамбовский институт химическог (71) Заявитель (54) ДАТЧИК СКОРОСТИ И НАПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ

ТВЕРДЫХ ЧАСТИП

Изобретение относится к измеритель= ной технике и может быть использова-. но в химической, нефтехимической, микробиологической промышленности при исследовании параметров струйных течений в псевдоожиженном слое и самого слоя, а также в других дисперсных системах, например при истечении твердых частиц из бункеров. 10

Известен динамометрический датчик скорости движения твердой фазы в псевдоожиженном слое, содержащий корпус с расположенным в нем стержнем со сферическим приемником на конце.

Стержень соединен с упругой пластинкой, с обеих сторон которой наклеены тензодатчики. Под воздействием силы, возникающей при взаимодействии шарика с движущимися частицами, деформируегся упругая пластина.Тензодатчики преобразуют величину деформации пластины в электрический сигнал, который записывается самопишущим прибором.

По величине пика кривой на ленте самописца определяют скорость движения твердой фазы в определенной точке слоя 1 1.

Недостатком данного датчика является невозможность определения пространственного направления скорости движения частиц в слое, а также малый коэффициент затухания колебаний пластины.

Известен также датчик скорости потока жидкости, который может применяться и для измерения скорости частиц в слое, состоящий из стержня со сферическим приемным элементом на конце, соединенного с преобразователем, выполненным в риде пластин с установленными на них тензодатчикамн, закрепленных в корпусе. При воздействии силы, возникающей при ударе движущихся частиц о сферический приемный элемент, деформируются упругие пластины. Причем каждая из них измеряет составляющую скорости частиц в данной плоскости. Тензодатчики преобразуют велйчину деформации в электрический сигнал. Этот сигнал от каждой пластины выводится на отдельный канал, например, самопишущего прибора. По величине пиков на кривой опрелеляют величину составляющих об- щей скорости частиц в определенной плоскости (2)

Недостатком датчика является невозможность определения пространственного направления скорости движения частиц в слое, а также мгяовен998957 ной абсолютной скорости одной частицы в данной точке потока, Упругие пластины имеют малый коэффициент затухания колебаний, вследствие этого колебания, вызванные двумя последовательными ударами частиц, накладываются друг на друга, снижая точность измерений. Кроме того, величина деформации пластин зависит от изгибающего момента, т.е. не только от усилия, действующего на сфери- 10 ческий приемный элемент, но и от расстояния от шарика до пластин. Поскольку для расположенных одна за другой пластин регистратора эти расстояния различны, то у каждой пластины при одной величине усилия деформаций также будут отличаться по величине. Поэтому пластины необходимо тарировать отдельно. Это усложняет эксперимент, вызывает дополнительные трудности при обработке результатов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является трехкомпонентный датчик пульсаций поля скоростей, содержащий герметичный корпус, датчик лобового сопротивлЕния, систему разложения сил, три датчика линейных перемещений, причем система разложения сил выполнена в виде несущей рамы, жестко связанной с системой отсчета, трех пар плоских поперечно-продольных и вертикально-продольных пружин, держателей пружин и двух кронштейнов, жестко связанных между собой и свя-. 35 зывающих систему отсчета с датчиком лобового сопротивления так, что каждая пара пружин имеет возможность смещаться только в одной из трех взаимно перпендикулярных плоскостей. 40

Пружины датчика выполнены из материалов с различным коэффициентом жесткости (3 )

Недостатками датчика является невысокая точность измерений и труднос-45 ти использования его для измерения скорости и направления движения частиц в псевдоожиженном слое.

Цель изобретения — повышение точности .измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике скорости и направления движения твердых частиц, содержащем .герметичный корпус, стержень со сферическим приемным элементом, систему разложения перемещений на составляющие по трем взаимно перпендикулярным плоскостям и три преобразователя линейных перемещений, система разложения перемещений выполнена в виде шести гибких пластин одинаковой жест-60 кости, объединенных попарно и размеценных в трех взаимно перпендикулярных плоскостях последовательно друг за другом, при этом одни концы каждой пары закреплены консольно, а дру-65

Гие концы объединены перемычкой большей жесткости, чем жесткость самих пластин, причем стержень со сферическим приемным элементом установлен на подвижной перемычке первой пары, другие концы которой консольно закреплены на подвижной перемычке второй пары, выполненной в виде рамы, при

1 этом другие концы второй пары кон,сольно закреплены на подвижной перемычке третьей пары, выполненной в виде крестовины, а другие концы третьей пары консольно закреплены на корпусе датчика.

Кроме того, каждый преобразователь линейных перемещений выполнен в виде по крайней мере двух.тензодатчиков, установленных на противоположных поверхностях каждой пары пластин.

С целью уменьшения погрешности измерений за счет наложения колебаний от следующих друг за другом частиц, преобразователи дополнительно содержат демпферы, соединенные с плас-.инами.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 — то же, вид сверху; на фиг. 3 — то же, вид в изометрии, Датчик скорости и направления движения твердых частиц включает корпус

1, приемное устройство 2, в которое входит сферический приемный элемент

3, соизмеримый с размером исследуемых частиц, стержень 4 и регистратор

5, состоящий из планки б, пластин 7.,,рамы 8, пластин 9, крестовины 1.0, пластин ll, тенэодатчиков 12, демпферов 13, а также защитный кожух 14, пленку 15.

Датчик работает следующим образом.

Усилие, возникающее при ударе твердой частицы, движущейся вдоль оси ОХ, о сферический приемный элемент 3, передается через стержень 4, планку б, пластины 7, раму 8, пластины 9, крестовину 10 на пластины 11. Под воздействием этого усилия пластины 11 деформируются, изгиб осуществляется в плоскостях XOZ.

Если частица движется вдоль оси

ОУ, то усилие, возникающее при ее вэаимодействиии со сферическим приемным элементом 3, передается через .стержень 4, планку б, пластины 7, раму 8 на пластины 9, которые изгибаются в плоскости ХОУ.

При взаимодействии сферического приемного элемента 3 с частицей,движущейся вдоль оси OZ, усилие передается через стержень 4, планку б на пластину 7. Деформация пластин осуществляется в плоскости XOZ.

Тензодатчики 12, укрепленные на пластинах 7,9,11, преобразуют величину деформации в электрический .сигнал, который записывается, например, 998957 самопишущим прибором. Причем тензодатчики каждой из трех пар пластин соединены с отдельным каналом прибора.

Величина деформации пластин пропорциональна количеству движения частиц. При известной массе частиц и массе регистратора по величине, например, пиков(на ленте самопишущего прибора. можно определить скорость частицы, движущейся .вдоль одной из 10 ,осей координат.

Так как пластины 7,9,11 после удара совершают:некоторое время упругие колебания, то имеется вероятность наложения колебаний .от ударов следую-3-5 щих одна за другой частиц, а, следовательно, искажения получаемых результатов. Поэтому для гашения колебаний каждая пластина соединена с äåûïôå- ром 13. 20

Сечение пластин подобрано таким образом, что их деформация от усилий, возникающих при ударе, происходит только в одной плоскости, в других двух деформации практически Отсутствуют.

Пластины 7,9 11 одним концом закреплены консольно, а свободные кон-, цы попарно объединены с помощью более жесткой, чем пластиныю перемычки. Таким образом, работая .на изгиб, как консольные балки, каждая из пар обеспечивает независимость от точки приложения действующего на сферичес- кий приемный элемент усилия (при дос-З5 таточной жесткости стержня 4) -и независимость каждой из трех пар плас- . ,тин друг от друга.

Кроме того, такая конструкция поэ- 40 воляет располагать сферический приемный элемент 3 на разном расстоянии от корпуса 1, так как величина откло.нения сферического приемного, элемента От усилия ОднОЙ величины при раз 45 ной длине стержня 4 будет постоянной.

Таким .образом, удаление сферического . приемного элемента 3 .от корпуса 1, осуществляемое, например, вращением стержня 4, составляющего винтовую пару с планкой 6, дает воэможность устранить помехи движению частиц, вызываемые нахождением .рядом с точкой измерения корпуса 1-. Причем из менение расстояния между сефрическими приемным . элементом и каждой иэ трех M пар пластин не будет влиять на.тари" ровку датчика.

Чтобы избежать удара частиц .о стер жень 4, на корпусе 1 крепится .защитный кожух 14. Кожух может перемещать«60 ся вдоль оси стержня 4. На конце ко-. жуха закреплена пленка 15 для предотвращения попадания материала слоя внутрь корпуса датчика. Эластичность пленки выбирается такой, чтобы плен- 65 ка не прейятствовала перемещению сферического приемного элемента 3.

Если частица будет двигаться не строго по одной нз осей координат, а под некоторым углом к ним, каждая из трех пар пластин будет воспринимать при ударе составляющую абсолютной скорости в своем направлении.

Зная величину составляющих, можно определить величину и направления мгновенной скорости частиц в пространстве в данной точке зернистогослоя, Использование предлагаемого датчика скорости и направления движения твердых частиц обеспечивает по срав« нению с существующим устройством по вышения точности измерений.

Формула изобретения

1. Датчик скорости и направления, движения твердых частиц, содержащий герметичный корпус, стержень со сферическим приемным элементом, систему разложения перемещений иа составляющие по трем взаимно перпендикулярным плоскостям и три преобразователя линейных перемещений; о т л и ч а и1шийся тем, что, с целью повы-. шения точности измерений, система разложения перемещений выполнена в виде шести гибких пластин одинаковой жесткости, объединенных попарно и размещенных в трех взаимно перпендикулярных плоскостях иоследовательно друг за другом, при этом одни-.койцы каждой пары закреплены консольно, а другие концы объединены перемыЧкой . большей жесткости, чем жесткость самих пластин, причем стержень со сферическим приемным элементом установлен на подвижной перемычке первой пары, другие концы которой консоль- но закреплены на подвижной перемычке второй пары, выполненной в виде рамы, при этом другие концы второй пары консольно закреплены на подвиж ной перемычке. третьей пары, выполненной в виде крестовины, а другие концы третьей пары консольно за- креплены на корпусе датчика..

-2. Датчик по и. 1, о т л и ч аю шийся .тем, что каждый преобраэователь выполнен в виде по крайней мере двух тензодатчиков,. установленных на противоположных поверхностях каждой пары .пластин.

3. Датчик по пп..l и 2, о т л ич а ю шийся тем,что, с целью уменьшения погрешности измерений,эа счет наложения колебаний от. следующих друг за другом частиц, преобразователи дополнительно содержат демиферы, соединенные с пластинами.

998957

12 Ю

ВНИИПИ Заказ 1146/67 Тираж 871 Подписное

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

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лифшиц Ю.Е., Житкевич В.П.

Измерение локальной скорости движения твердой фазы в псевдоожиженном слое. В кн.; Процессы переноса в аппаратах с дисперсными системсчи

Минск, 1976, с. 27-34.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 481839, кл. G 01 P 5/08, 1975,"

3. Авторское свидетельство СССР М 423049, кл. G 01 Р 5/02, 1972.