устройство для контроля равномерности перемешивания смеси сыпучих материалов

Формула изобретения

Устройство для контроля равномерности перемешивания смеси сыпучих материалов, содержащее емкость для размещения смеси, источник излучения, приемник излучения с центральным отверстием и регистрирующий прибор, емкость для размещения смеси выполнена в виде полой полусферы, помещенной в резервуар с жидкостью, и имеет положительную плавучесть, полая полусфера снабжена уплотнительной крышкой, на которой закреплен зеркальный отражатель, отличающееся тем, что источник излучения представляет собой источник лазерного излучения, а приемник излучения чувствительный двухкоординатный детектор, соединенный с электронным блоком.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химической, литейной, фармацевтической промышленности и может быть использовано для контроля качества перемешивания сыпучих смесей, смесей консистентных смазок (гелей) между собой и друг с другом.

Известен способ контроля качества перемешивания сыпучих материалов, при котором в смешиваемую массу вводят короткоживущие радиоактивные изотопы, по излучению которых определяется заданная степень перемешивания смеси [1] Однако использование радиоактивных индикаторов значительно усложняет их применение, к тому же этим способом нельзя с высокой точностью определить качество смеси сыпучих материалов (гелей).

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство [2] с помощью которого осуществляется контроль равномерности перемешивания смеси сыпучих материалов, содержащее чувствительный элемент, выполненный в виде полого шарового сегмента, обладающего положительной плавучестью, и систему измерения, включающую приемник, усилитель и измерительную шкалу.

Недостатком известного устройства является низкая точность контроля равномерности перемешивания смеси сыпучих материалов. Влияние на отраженный луч посторонних источников света, его естественное рассеивание в пространстве, прямой зависимости точности показаний измерительной шкалы от количества фотодиодных колец, возможность одновременного попадания отраженного луча на смежные фотодиодные кольца не обеспечивает точного соответствия между качеством перемешивания смеси и показаниями измерительной системы, что приводит к значительным погрешностям в определении равномерности перемешивания.

Целью изобретения является повышение точности контроля равномерности перемешивания.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для контроля равномерности перемешивания смеси сыпучих материалов используется измерительная система, представляющая собой приемник излучения, выполненный в виде чувствительного двухкоординатного детектора, в центральном отверстии которого установлен источник лазерного излучения с возможностью взаимодействия лазерного луча с зеркальным отражателем, закрепленном на уплотнительной крышке емкости для размещения смеси. Емкость для размещения смеси выполнена в виде полусферы, помещенной в резервуар с жидкостью, и имеет положительную плавучесть.

Всякий наклон емкости для размещения смеси, обусловленный неравномерностью перемешивания сыпучих материалов (гелей), вызывает изменение угла отражения лазерного луча. По величине угла отражения лазерного луча можно судить о степени равномерности перемешивания.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема работы устройства для контроля равномерности перемешивания смеси сыпучих материалов в случае, когда смесь перемешана равномерно. На фиг. 2 схема работы устройства в случае, когда смесь перемешана неравномерно. На фиг. 3 - вид "А" фиг. 1.

Устройство для контроля равномерности перемешивания смесей состоит из чувствительного элемента и системы измерения. Чувствительный элемент выполнен в виде емкости 1 для размещения смеси сыпучего материала (и/или геля) 2, представляет собой полую полусферу, которая обладает положительной плавучестью, с уплотнительной крышкой 3. Емкость 1 помещена в резервуар 4, заполненный жидкостью. На уплотнительной крышке 3 (например с помощью установочных винтов 5) закреплен зеркальный отражатель 6. Система измерения содержит приемник лазерного излучения 7, выполненный в виде чувствительного двухкоординатного детектора с центральным отверстием, в котором установлен источник лазерного излучения 8, с возможностью взаимодействия лазерного луча с зеркальным отражателем чувствительного элемента. Приемник лазерного излучения связан системой передачи электрического сигнала 9 с регистрирующим прибором 10 электронного блока 11.

Для настройки устройства на заданную сыпучую смесь (смесь гелей или гелей и сыпучих смесей) осуществляется тарировка. Сыпучий материал тщательно перемешивают и загружают в емкость 1 чувствительного элемента, фиксируя при этом с помощью лабораторного анализа состояние сыпучей смеси (количественное соотношение смешанных компонентов в единице объема). Аналогичную операцию повторяют при анализе некачественных перемешиваний смеси, причем каждому значению регистрирующего прибора 10 будет соответствовать строго определенное количественное соотношение смешанных компонентов, в результате чего устройство настроено на заданную смесь и готово к работе.

Перед началом работы производится контроль чувствительного элемента путем погружения в жидкость при отсутствии в нем контролируемой смеси. Величина угла отражения луча должна быть равна нулю (фиг.1).

Устройство работает следующим образом.

Отобранная проба смеси материалов 2 находится в емкости 1, закрыта уплотнительной крышкой 3 и помещена в резервуар 4 с жидкостью. Лазерный луч от источника лазерного излучения 8 направляется и центрируется на зеркальном отражателе 6 и отражается от него. Угол отражения лазерного луча в случае, когда смесь перемешана равномерно (фиг. 1), будет равен нулю. Следовательно отраженный луч на приемник лазерного излучения 7 попадать не будет, возвращаясь в центральное отверстие приемника лазерного излучения 7.

В случае неравного перемешивания (фиг. 2) зеркальный отражатель 6 отклонится вместе с емкостью 1 от горизонтального положения. Угол отражения лазерного луча изменится, причем отраженный луч будет воспринят приемником лазерного излучения 7. Приемник лазерного излучения вырабатывает составляющие электpического тока (Ix₁, Ix₂, Iy₁, Iy₂). Величина составляющих тока зависит от положения отраженного лазерного луча на приемнике лазерного излучения 7. Координаты светящейся точки на приемнике лазерного излучения определяется относительно центра этого пятна. Значения составляющих электрического тока (Ix₁, Ix₂, Iy₁, Iy₂) по индивидуальным каналам передаются для обработки в электронный блок 11. В электронном блоке 11 вычисляются координаты Х и Y аналоговым способом по следующим соотношениям:



где i 1,2; Ix₁, Ix₂, Iy₁, Iy₂ составляющие тока, вырабатываемые приемником лазерного излучения.

Электронный блок выдает выходные напряжения Ux и Uy, которые пропорциональны координатам Х и Y положения лазерного луча на приемнике лазерного излучения и в результате нормировки (уравнение 1) не зависит от интенсивности падающего света. Благодаря двойному интегрированию уменьшается влияние сторонних источников света. Выходные напряжения подаются на регистрирующий прибор электронного блока 11. Кроме визуального отображения сигналов их можно вывести на печать.

Наиболее эффективно в качестве источника лазерного излучения использовать Не-Nе-лазер, излучающий на длине волны 632 нм. Разрешающая способность измерения определяется расстоянием между чувствительным элементом и системой измерения при соответствующей тарировке.

Использование предлагаемого устройства для контроля равномерности перемешивания по сравнению с устройствами аналогичного назначения (прототип) позволяет обеспечить:

1. Более высокую точность контроля равномерности перемешивания.

2. Устранение влияния сторонних источников света.