Устройство для измерения массы веществ

 

Использование: в весоизмерительной технике. Сущность изобретения: снизу опрокидывающегося лотка 7 перпендикулярно оси 5 качания закреплена труба 10 с размещенным в ней грузом. Лоток 7 разделен перегородкой 6 на две камеры. Перегородка 6 выполнена из двух частей, нижние концы которых соединены с лотком 7, а верхние между собой. Ось 5 качания размещена между частями перегородки. К верхнему ее концу прикреплена эластичная пластина 8. Высота эластичной пластины 8 больше минимального расстояния между верхним концом перегородки и входным патрубком. 4 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть также использовано в других отраслях, например, для измерения массы жидкостей и сыпучих веществ.

Известно взвешивающее устройство [1] имеющее два объема тары, поочередно заполняемые материалом через распределительное устройство. Тара подвешена на трубе, внутри которой свободно перекатывается отвес дозы, выполненный в виде шара. Труба свободно установлена на балансах на боковой стойке устройства. Распределительное устройство реверсируется посредством электромагнитов, закрепленных на противоположной стойке устройства. В систему привода устройства входят нижняя вилка, жестко скрепленная с трубой и имеющая в своей разветвленной части два штифта-контакта с платиновым покрытием, две пружиненные пластины-контакты, жестко прикрепленные через диэлектрик к верхней вилке, свободно вращательно движущейся на оси и приводимой в движение роликом, жестко соединенным с распределительным устройством. Распределитель с тремя зажимами для питания током электромагнитов установлен на той же боковой стойке, где установлены электромагниты. Упоры для удержания распределительного устройства жестко закреплены на валу, который охватывает нижняя вилка.

Такое устройство работает следующим образом. Материал попадает через распределительное устройство в тару. По мере накопления материала в таре труба с находящимся в ней отвесом вращательно двигается и приближается к горизонтальному положению. Как только она начинает его переходить (момент отвеса-шара равен моменту заданного веса в таре), шар устремляется в ту сторону трубы, где установлена тара, наполняемая материалом, и создает мощный крутящий момент. С помощью этого момента нижняя вилка, жестко соединенная с трубой, своим штифтом-контактом соединяет между собой две пружинные пластины-контакты, которые замыкают цепь питания электромагнитов. Электромагниты, в свою очередь, приводят во вращательное движение металлическую пластину, жестко связанную с распределительным устройством. В своем вращательном движении пластина сначала приводит в движение уголок, находящийся под распределительным устройством, который перекрывает подачу материала в тару, а затем и само распределительное устройство до противоположного, фиксируемого упором, положения. При этом ролик, жестко соединенный с распределительным устройством, посредством верхней вилки освобождает пружинные пластины от платинового штифта-контакта нижней вилки и перебрасывает их в противоположную сторону, прерывая питание электромагнитов. Система привода устройства, таким образом приходит в исходное положение, т.е. начинается заполнение материалом другой емкости-тары.

Устройство имеет следующие недостатки.

Устройство требует обязательной тщательной юстировки по нормали, так как система привода покоится на упорах, жестко связанных с корпусом устройства.

Устройство требует очень точного изготовления сложнопрофилируемых комплектующих узлов (вилок), что приводит к его резкому удорожанию.

Устройство требует высокой точности монтажа комплектующих узлов, что отражается на надежности в работе.

Большое количество вращающихся и трущихся узлов устройства требует постоянного обслуживания и гигиены, что отражается на точности измерения.

Устройство предусматривает применение особо дефицитной и дорогостоящей платины.

Использование основных узлов устройств, работоспособных только при наличии электрического тока, отражается на работоспособности устройства в целом, т.е. при отсутствии тока устройство полностью не работоспособно.

Изготовление дополнительного баланса для автоматической разгрузки тары приводит к еще более сложной конструкции устройства, что отражается на точности измерения и надежности в работе.

Замыкание пружинных пластин-контактов платиновым штифтом нижней вилки происходит раньше момента баланса (горизонтальное положение трубы с жестко скрепленной с ней нижней вилкой, когда момент отвеса-шара равен моменту дозы материала), что приводит к перебросу с помощью запитанных электромагнитов распределительного устройства в другую сторону, т.е. тара еще не наполнилась до заданной массы и труба не перешла в горизонтальное положение, а значит, и шар не перекатился в сторону наполнения тары. Это отрицательно сказывается на работоспособности устройства в целом.

Устройство не имеет счетчика количества отвесов дозы.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство [2] для измерения массы веществ, количества молока на доильных установках, содержащее емкость, в верхней части которой вертикально расположен входной патрубок, а в нижней выходной патрубок, опрокидывающийся лоток, разделенный перегородкой на две камеры или полости и установленный на оси качания в емкости. На стенке емкости под лотком симметрично оси качания расположены два упора. На лотке установлен постоянный магнит, а снаружи емкости магниточувствительный датчик, который связан со счетным устройством.

Это устройство работает следующим образом. При наполнении молоком одной из двух камер лотка и его последующем опрокидывании постоянный магнит-прерыватель, установленный на перегородке двух камер лотка, пересекает зону расположения датчика, размещенного на внешней стороне емкости, и притягивает к себе ферромагнитное кольцо, что приводит к отклонению воздушной струи сопло от приемного канала счетного устройства, вызывая срабатывание последнего, т. е. происходит учет порции вещества, молока, вылившегося из заполненной камеры лотка при его опрокидывании до опоры, соответствующей данной камере лотка, установленной внутри емкости.

Устройство имеет следующее недостатки.

Данная система не обеспечивает достаточной надежности измерения количества молока за счет потерь молока в начальный момент попадания его в одну из двух камер лотка, так как после опрокидывания заполненного молоком лотка происходят небольшие колебания этой качающейся системы и молоко вначале наполняет как пустую камеру лотка, так и опорожненную, при этом из последней небольшое количество молока сливается при раскачивании этой системы и только потом начинается заполнение молоком пустой камеры лотка, т.е. при этом происходит неучтенная потеря молока.

При положении перегородки лотка, близком к вертикальному, для сохранения накопленного молока в одной из камер лотка и особенно при дойке высокопродуктивных коров нижнюю часть лотка необходимо выполнить большой длины, что приводит к увеличению диаметра емкости, а следовательно, к увеличению габаритов и веса всего устройства.

При положении перегородки лотка близко к нормали возможно попадание материала сразу в две камеры лотка, что приводит к сбою в работе всего устройства.

Устройство требует тщательной юстировки по нормали, чего очень трудно добиться при установке устройства на молокопровод в условиях фермы.

Применение струйного пневматического датчика требует также определенных условий. Колебание давления (вакуума) неизбежно при групповой дойке, а это приводит к нестабильности истекающей из сопла струи, что вызывает сбой в работе счетного механизма.

Нестабильность струи вызывает постоянное засорение воздушного фильтра пылью в условиях эксплуатации на ферме.

Устройство в своей конструкции не имеет отвеса, а без него устройство трудно представить работоспособным.

Цель изобретения повышение надежности в работе.

Цель достигается тем, что в устройство для измерения массы веществ, содержащее емкость, в верхней части которой вертикально расположен входной патрубок, а в нижней части выходной патрубок, опрокидывающийся лоток, разделенный перегородкой на две камеры и установленный на оси качания в емкости, на стенке которой под лотком симметрично оси качания расположены два упора, причем на лотке установлен постоянный магнит, а снаружи емкости магниточувствительный датчик, связанный со счетным устройством, введены эластичная пластина и труба с размещенным в ней с возможностью перемещения калиброванным грузом, закрепленная снизу лотка перпендикулярно оси качания, причем перегородка выполнена из двух частей, нижние концы которых соединены с лотком, а верхние между собой, при этом ось качания размещена между частями перегородки, а к верхнему ее концу прикреплена эластичная пластина, высота которой больше минимального расстояния между верхним концом перегородки и входным патрубком.

В результате того, что использованы герметичная труба для перемещения в ней калиброванного по весу шара, вертикальная пластина, установленная между камерами лотка, и датчиком является геркон, повышается надежность в работе за счет того, что отсчет массы молока производится при помощи этого шара, перекатывающегося внутри герметичной трубы, т.е. использован принцип рычажных весов. Кроме того, наличие вертикальной пластины исключает попадание молока во вторую камеру лотка при заполнении первой камеры. Стабильность работы счетного устройства определяется применением герконового датчика. Надежность в работе устройства обеспечивается также простотой предложенной конструкции, на работу которой не влияет, например, внешняя вибрация, не требуется тщательная юстировка. Обеспечена мобильность при разборке и сборке при промывке устройства.

На фиг. 1 и 2 представлено предлагаемое устройство, продольный и поперечный разрезы; на фиг. 3 и 4 устройство в рабочем положении при очередном заполнении камер лотка, например, молоком.

Устройство (фиг.1-4) содержит емкость 1, например, цилиндрической формы, с входным 2 и выходным 3 патрубками для приема и слива жидкости, например молока, крышку 4 (фиг.2) емкости 1. В центральной части корпуса емкости 1 (фиг. 2) подвижно закрепленная в крышке 4 и жестко прикрепленная к противоположной стенке емкости 1 ось 5 качания размещена между частями перегородки 6, нижние концы которых соединены с лотком 7, а верхние дугообразной формы между собой. К верхним концам перегородки 6 лотка 7 прикреплена вертикальная пластина 8, выполненная, например, из кислостойкой резины и непосредственно соприкасающаяся своей верхней частью с боковой поверхностью входного патрубка 2. Камеры лотка 7 соединены между собой двумя симметричными параллельными пластинами 9, прикрепленными к их двум противоположным боковым сторонам. В пластинах, в центральной части, выполнены соосно отверстия-подшипники, через которые проходит ось 5. Камеры лотка 7 совершают относительно той оси колебательные движения. К нижней поверхности лотка перпендикулярно оси 5 прикреплена герметичная труба 10. Внутри трубы перемещается шар 11, например металлический, диаметр которого меньше внутреннего диаметра трубы 10. Момент массы шара 11 равен моменту массы измеряемого количества жидкости, например молока, находящегося в одной из камер лотка 7 в момент равновесия (фиг.3). К боковым смежным поверхностям лотка в их верхней части прикреплен постоянный магнит 12 (фиг.1-4), установленный так, чтобы в момент равновесия (фиг.2) он находился напротив геркона 13. К внутренней стенке корпуса емкости 1 в ее нижней части прикреплены симметрично друг другу два упора-демпфера 14, предназначенные для ограничения движения лотка 7. Лоток 7 с вертикальной пластиной 8 представляют собой систему, совершающую колебательные движения на оси 5.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Под действием вакуума жидкость, например молоко, из доильного аппарата (не показан) по входному патрубку 2 емкости 1 равномерно поступает в одну из камер лотка 7, например в правую (фиг.1).

При заполнении правой камеры лотка 7 до заданного момента массы молока, равной моменту массы шара 11, труба 10 занимает горизонтальное положение (фиг. 3) по аналогии с действием обычных рычажных весов, а вертикальная пластина 8 слегка изгибается. Далее при незначительном превышении момента массы жидкости в камере лотка 7 над моментом массы шара 11, соответствующего установленной дозировке, происходит перемещение трубы 10 из горизонтального положения относительно оси 5, при этом шар 11 быстро перемещается в противоположный конец трубы 10, вследствие чего происходит дальнейшее перемещение трубы 10 и осуществляется полный быстрый слив молока из правой камеры лотка 7. Опора (демпфер 14, справа на фиг.4) останавливает перемещение. После быстрого опорожнения правой камеры лотка 7 система устанавливается под строго заданным углом к нормали. Необходимый угол наклона системы задается расстоянием r (фиг.1) от центральной линии трубы 10 до отверстий под ось 5 подвеса таким образом, чтобы любая из камер лотка 7 не касалась опор-демпферов 14, закрепленных на емкости 1 устройства. Определенный таким образом угол наклона системы допускает небольшое (±10-20^o) отклонение емкости 1 устройства от нормали вместе с жестко прикрепленной к ней осью 5 подвеса, при этом пространственное расположение системы остается неизменным под заданным углом до момента касания лотка 7 опоры-демпферов 14 емкости 1. Отклонение неизбежно при креплении устройства к молокопроводу и оно составляет, как правило, ±5-10^о. Не проводя тщательной юстировки устройства по нормали, как это требуется для всех весовых устройств, достаточно проследить, чтобы лоток 7 не касался опор. Касание исключается простым поворотом корпуса емкости 1 в нужную сторону от нормали. Левая камера лотка 7 при заданном угле наклона системы точно располагается под входным патрубком 2 и начинает заполняться молоком. Далее процесс заполнения левой камеры лотка 7 (фиг.4) и слива из нее аналогичен процессу заполнения и слива правой камеры лотка 7. Вертикальная пластина 8 устраняет возможность одновременного попадания молока в обе камеры лотка 7 для случая, когда труба 10 занимает горизонтальное положение относительно корпуса емкости 1.

Таким образом, вертикальная пластина 8 направляет молоко именно в ту камеру лотка 7 при горизонтальном или близком к горизонтальному положению трубы 10, когда заканчивается налив порции для замера массы молока в другой камере лотка 7.

Жесткость вертикальной пластины 8 незначительна и постоянна, поэтому этот фактор не сказывается на надежности в работе. Для исключения истечения материала из наполняемой камеры лотка 7 при возникающем увеличении интенсивности потока верхние концы перегородки 6 лотка 7, соединенные между собой, выполнены дугообразной формы.

При опрокидывании лотка 7 молоко поступает в выходной патрубок 3. Отсчет массы молока ведется по счетному электронному прибору (не показан) за счет периодического воздействия постоянного магнита 12 на геркон 13 при возвратно-вращательном движении лотка 7 (фиг.2).

Таким образом, вследствие быстрого перемещения шара 11 внутри трубы 10 происходит в очень короткий момент времени поочередное выливание молока из левой и правой камер лотка 7 без потерь благодаря наличию гибкой вертикальной пластины 8. При этом за счет короткого промежутка времени и наличия вертикальной пластины 8 не происходит поступления дополнительной массы молока в опрокидываемую камеру лотка. Таким образом, повышена надежность в работе по сравнению с прототипом, где происходят нерегистрируемые потери молока из-за раскачивания лотка после слива из одной из его камер.

Предлагаемое устройство, работа которого рассмотрена для измерения массы молока, может быть также использована для измерения массы сыпучих веществ, например гранулированных кормов, удобрений и т.д.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ ВЕЩЕСТВ, содержащее емкость, в верхней части которой вертикально расположен входной патрубок, а в нижней части - выходной патрубок, опрокидывающийся лоток, разделенный перегородкой на две камеры и установленный на оси качания в емкости, на стенке которой под лотком симметрично оси качания расположены два упора, причем на лотке установлен постоянный магнит, а снаружи емкости магниточувствительный датчик, связанный со счетчиком устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены пластичная пластина и труба с размещенным в нем грузом, закрепленная снизу лотка перпендикулярно к оси качания, причем перегородка выполнена из двух частей, нижние концы которых соединены с лотком, а верхние между собой, при этом ось качания размещена между частями перегородки, а к верхнему ее концу прикреплена эластичная пластина, высота которой больше минимального расстояния между верхним концом перегородки и входным патрубком.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4