一種新型衝板式固體流量計的製作方法

2023-06-22 05:25:41 1

專利名稱：一種新型衝板式固體流量計的製作方法
技術領域：
本發明屬儀器、儀表專業中流量測量儀表領域。
通常在化工、冶金、礦山、煤碳、水泥、玻璃製品、糧食、港口、倉儲等行業的加工、運輸、儲存過程中，對於固體散狀顆粒、粉末狀物料的計量，普遍採用水平位移式固體散狀物料衝板流量計(以下簡稱衝板流量計)。
目前，市場上生產、流通並使用的衝板流量計的工作原理為衝板水平位移式(祥見

圖1)。
圖1中，上圖是衝板受物料衝擊水平位移的原理圖，下圖是衝板機構與測量機構聯為一整體儀表的軸測圖，其中1是衝板、2是衝板軸、3是物料導流筒、4是衝板箱、5是測量機械箱。由於衝板斜置，與水平線有一角度，則物料落下時對衝板的衝擊力分解一個水平分力FM及一個向下的垂直分力FG、FG由波形彈簧板組(在測量機械箱5內)的向上機械支承力抵消相平衡。FM使衝板及衝板軸發生水平位移，FM始終與波形彈簧板組的水平變形彈性力相平衡，衝板及衝板軸的位移、運動，從而帶動與衝板軸相連的差動變壓器(在測量機械箱5內)鐵芯發生位移，鐵芯的位移及運動在差動變壓器線圈上產生電壓信號，該電壓信號經整形、線性化校正，變為頻率信號，再進一步經電子迴路的運算、變換，送給二次儀表或計算機顯示、處理。
以上是目前公知的衝板流量計的工作原理。
上述工作原理決定了這種衝板流量計產生一系列缺陷，列舉如下1、由於敏感元件——波形彈簧板組要支承衝板及衝板軸的自重及物料衝擊衝板所產生的垂直分力FG，因此必須具有一定的機械強度，它的體積就不可能作的太小。通常見到的衝板流量計的波形彈簧板大小約有310×410×0.75(厚度)mm3/片，每側9～13片組合，共兩側。由于波形彈簧板組的體積大，衝板的體積受流量量程的限制也不能縮小，造成衝板流量計的整體體積過大，而且衝板與測量機構分為兩個箱體(衝板箱與測量機構箱，兩箱體間有密封橡膠件相連而與環境相隔離)，衝板軸穿過兩個箱體在現場組成一完整衝板流量計，這使得該儀表在使用時很不方便，安裝、調試均很繁瑣，要讓用戶完成儀表的最後的組裝任務。
2、由於敏感元件，波形彈簧板組件體積較大，造成相應的各種機械連接結構件、組尼油缸、箱體體積都大且形狀複雜、耗用材料多、加工工藝複雜，從而製造成本昂貴。
(3)、由於敏感元件——波形彈簧板組體積較大，造成衝板軸位移量大，而衝板軸橫穿兩個箱體又必須作水平運動，因而兩個箱體在衝板軸穿過孔處必須預留衝板軸水平運動的間隙，這造成衝板流量計使用時散狀物料中的粉塵會很快(大約啟動後不到一小時)通過這些間隙，充滿測量機構箱體內(該箱內具有電源迴路及電子轉換迴路)，並灌入到阻尼油缸內，這都將影響衝板流量計的測量精度及使用壽命。
(4)、對於一些易燃、易爆的固態粉塵，例如，煤粉、PVC粒料、硝胺顆粒等粉末，任其粉末從衝板箱中通過軸間隙充入到測量機構箱體內，由於測量機構箱體內是通有電源的場合，不能有效的與易燃、爆物料相隔離、則具有發生非安全火花的可能，是很危險的。
(5)、散狀物料的輸送一般來講有相當多的場合在衝板流量計的下方(即散狀物料經衝板流量計計量後的工藝管線上)均設置有氣流輸送機械，如氣體提升泵，氣流輸送機等，這些機械的使用對衝板流量計來講均存在一個幹擾氣流，其作用力向上衝擊在衝板上，恰好與散狀物料衝擊衝板的作用相反，從而幹擾衝板流量計的計量精度。
本發明為改進、避免上述衝板流量計的缺陷，採取如下的技術方案，現分述如下1、針對上述缺陷(3)、(4)，可以在衝板箱(或測量機構箱)的穿軸孔處設置彈性密封墊，其外緣與衝板箱(或測量機構箱)相連接，其內孔與衝板軸相連接。
這種方案可以保證現有公知衝板流量計使用時，其衝板箱的物料粉塵不會充進測量機構箱中，從而改善了敏感元件——波形彈簧板組及阻尼油缸的工作環境，提高了衝板流量計的測量精度及使用壽命，並且對於易燃易爆物料具有隔爆作用。
2、針對上述缺陷(1)、(2)、(3)、(4)、(5)可以採用如下的方案衝板與衝板軸聯結為一體，衝板軸兩端穿出衝板箱體，在衝板箱體處通過軸承(軸瓦軸承、滾珠軸承、滾柱軸承、頂尖軸承等已知軸承均可)加以支承，並使衝板軸可轉動，合理設計物料的進料口，使散裝物料進入衝板箱後衝擊在衝板中心線同一側的半個衝板上，衝板軸伸出箱體之外的部分設置剛性衝板聯杆框，衝板聯杆框、衝板、衝板軸聯結為一體時使其綜合重心位於衝板軸的下方，這樣在衝板軸受軸承支承時是一種靜態衡穩狀態，可以始終保證靜態時衝板平面與水平線的夾角不變。衝板聯杆框上設置測量敏感組件、量程調節裝置、阻尼裝置及信號轉換裝置，這些組件、裝置的活動端與衝板聯杆框相連，固定端固定在衝板箱體上。然後在衝板箱體上適當位置設置含電源迴路的電子線路板，與信號轉換裝置中的轉換電路正確聯結則構成一完整儀表，稱之為力矩式衝板流量計。
力矩式衝板流量計工作時，衝板受運動物料的衝擊，使衝板軸產生一個轉動力矩，從而帶動衝板聯杆框產生位移，這位移信號經轉換為儀表標準電信號加以使用、計量。測量敏感組件用於平衡上述轉動力矩，阻尼裝置用於防止過大、過快的衝擊引起儀表的振蕩，量程調節裝置及測量敏感元件的共同作用使儀表可適用於不同的物流量，從而可方便改變量程。
由於測量敏感元件組件僅僅用來平衡散狀物料衝擊衝板所產生的力矩，不再支承衝板及衝板軸的重量，這就可以提高敏感元件的測量精度，大大縮小敏感元件的體積，相應的阻尼裝置、量程調節裝置連接結構件、限位機構均可以減小體積，並且全部設置在衝板箱箱體外側，不再需要體積過大的測量機構箱體，從而了改善流量計的整體結構，結構簡單、耗材少、加工容易、成本低，並提高了儀表的測量精度，容易作到密封隔爆，安裝調試方便。
本發明結合附圖提出如下的實施例圖2是針對上述缺陷(3)、(4)而對水平位移式衝板流量計的改進實施例，圖2中，1是衝板，2是衝板軸，1、2剛性聯接在一起，4是衝板箱體，5是測量機構箱體，6是箱體間密封墊，6的作用將兩密封箱體與外界環境相隔斷，使流態粉塵不向外環境擴散。7是衝板軸密封墊，其一端固定在測量機構箱體上，另一端使用卡箍9固定在衝板軸2上，其作用是阻斷粉塵通過衝板軸位移間隙進入測量機構箱體內，10是壓環，8是固定螺栓，10與8的使用使得6、7與5聯為一體。為了使6、7的設置不影響衝板軸的水平位移，6、7均應選用具有一定彈性的柔性材料，例如，橡膠、柔軟塑料、皮革等。
顯而易見，採用模壓的方法將件6、7制為一個整體，其效果是一樣的。
同樣，如果件6的一端與件4相密封固緊，另一端直接與衝板軸密封固緊，則可有效的防止流態物料粉塵衝出衝板箱外，起到密封作用。
採用如此的方案可以有效的防止流態物料粉塵進入測量機構箱內，提高水平式衝板流量計的測量精度及使用壽命，並且對於易燃易爆物料，具有隔爆功能。
針對已公知衝板流量計的缺陷(1)、(2)、(3)、(4)、(5)可以採用力矩式衝板原理，如圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9的實施例圖3是力矩式衝板流量計的原理結構圖，圖3中去掉箱體上部後的B向視圖是圖4，圖3中去掉箱體及部分構件後的軸測圖是圖5。
在圖3、圖4、圖5中，1是衝板，2是衝板軸，3是物料導流筒。4是衝板箱體，7是衝板軸密封墊(其結構形狀及安裝方式與圖2中的衝板軸密封墊7是一樣的)，9是衝板聯杆框，10是測量敏感組件，11是量程調節裝置，12是阻尼裝置，13是信號轉換裝置，14是防護罩，15是衝板掛柄，16是衝板軸承(或軸瓦軸承、或滾珠軸承、或滾柱軸承、或頂尖軸承)，17是電子線路板(具有供電、各種電信號轉換、計數、整形、輸出等功能)可安裝於4上合適位置。
如此的結構，由於1、9、10、11、12、13、15都在衝板軸支點的下方，很容易使結構重心處於衝板軸的下方，則此結構是一種衡穩結構，靜態時可保持衝板的方位角不變，那麼合理的設置導流筒的導流方向，讓物料始終衝擊在衝板上軸線一側的部位，本例為衝板右上部。因衝板軸線的兩邊大小對稱，物料的重量產生的力矩大小相等，方向相反，只有物料的衝擊動能產生C向的力矩引起衝板繞軸的轉動，從而帶動衝板聯杆框9繞軸轉動，9的左框向上位移，引起10發生變形，C向力矩與測量敏感組件10發生變形所產生的彈性力矩相平衡，而9的位移帶動信號轉換裝置13中的轉換元件發生位移，由13將位移量轉換為標準電信號。
圖6是測量敏感組件的放大結構圖。其中，18是彈性波紋管，18發生變形所產生的彈性力矩用於平衡衝板受物料衝擊所產生的轉動力矩，19是固定支架，20是固定螺釘，21是波紋管連杆，其一端與18固定，一端與9固定，22是19在箱體4上的安裝固定位，順D方向改變22在4上的位置則可以調節18作用於9的彈性力大小。
顯而易見仿照圖6的結構，使用螺旋彈簧、彈性膜盒、彈性膜片或彈性膜片組、U形、V形彈簧鋼片置換圖6中的彈性波紋管18，對於儀器、儀表工程專業人員來將是輕而易舉的事。
圖7是量程調節裝置的放大結構圖。其中23是傳感臂，24是螺旋彈簧，25是聯結螺栓，將25緊固在傳感臂上，25的螺杆分別插入24螺旋彈簧的中心孔中，27是固定支架，28是固定螺栓，28將24的另一端固定在27上，29是焊接位，26是調節螺母，調節26在25螺杆上的位置則可調節24的彈性力大小，從而改變儀表的測量量程。42是限位螺杆，防止測量超量程。
顯然，在圖7中採用其他彈性元件來置換螺旋彈簧作為量程調節裝置，對於儀器、儀表工程專業人員來講是輕而易舉的事。
圖8是信號轉換裝置的放大結構圖，本實施例採用差動變壓器式轉換機構，圖8中4是衝板箱體，9是衝板聯杆框，29是差動變壓器線圈，30是差動變壓器線圈支架，其上有差動變壓器線圈緊固孔33，在33裝上配套螺栓可以夾緊差動變壓器線圈，並使29在30上的位置可以調節(這在儀表零位調節中將起關鍵作用)，31是差動變壓器鐵芯，32是支架固定螺栓，改變32在4上的位置，可以調節31與29的起始位置。儀表工作時衝板受到衝擊，產生力矩，帶動9轉動，從而使31發生相對於29的位移，差動變壓器線圈29便產生一交變電壓信號輸出，送往電子迴路進行各種計算、檢測。這種轉換是將衝板受物料衝擊轉動衝板聯結框的位移轉換為差動電壓信號。
顯而易見對於本專業的人士來講，將圖8中差動變壓器線圈、鐵芯機構，採用差動電容式機構(或者採用應變電阻式機構)來置換，把衝板受物料衝擊轉動衝板聯結框的位移轉換為差動電容(或者應變電阻)信號，如此來進行位移～電信號的轉換則也是輕而易舉的事。
圖9是阻尼裝置結構圖，本實施例採用阻尼油缸式機構，圖9中9是衝板聯杆框，41是阻尼油缸缸體，34是油缸缸蓋，35是缸蓋密封墊，36是加油孔及螺釘，37是油缸連杆，38是阻尼板，39是缸蓋安裝螺栓，40是阻尼油。41阻尼油缸缸體的外殼固定在衝板箱體4上。阻尼裝置的作用是防止衝板的衝擊過快而引起電信號的振蕩。
顯而易見，採用電磁式，或者氣囊式阻尼機構來置換圖9的結構，對於本專業的人士來講則是輕而易舉的事。
在圖3中，如果去掉掛柄15，將衝板1置於衝板軸的上方(鋼性固定)，縮短導流筒的插入長度，其餘構件不變，則儀表的效果是一樣的。圖10是這種方案的示意圖。
採用上述方案所設計的力矩式衝板流量具有如下的優點
1、體積小，改革掉了體積過大的測量機構箱體，整個衝板流量計在製造廠全部完成總裝、調試工作，保證了儀表的組裝質量，方便了用戶。並且使加工製造容易，降低製造成本。
2、由於衝板的軸線兩側對稱，物料重量所產生的力矩大小相等、方向相反，相互作用抵消，而物料僅衝擊在衝板的半側，所產生的力矩僅僅和物料的衝擊動能(mv2)成正比，測量值僅和物料的質量多少與物料的速度有關，因而是真正意義上的物料流量從而提高了測量精度。
3、當衝板下方有幹擾氣流向上衝擊時，由於衝板軸兩側對稱，氣流衝擊衝板所產生的力矩是兩側對等的，因此幹擾氣流對測量精度則沒有影響，從而保證測量精度。
4、由於衝板軸受衝擊力矩僅僅轉動，其(在敏感元件相同位移量情況下)轉動角度是很小的，因此衝板軸在衝板箱體的軸孔處是很容易密封的，從而可防止物料衝出箱外環境中，既作到安全隔爆，又作到防止汙染環境。
綜上所述，本發明較之已公知水平位移式衝板流量計，其新穎性、創造性、實用性是顯而易見的。
權利要求1.一種新型衝板固體流量計，由衝板、衝板軸、衝板箱體及測量機構、測量機構箱組成，其技術特徵是在衝板軸穿過測量機構箱體處設置有彈性密封墊圈，密封墊圈的內孔與衝板軸相固緊，密封墊圈的外緣與測量機構箱體相固緊。
2.權利要求1所述的衝板固體流量計，其技術特徵是在衝板軸穿過衝板箱體處設置有彈性密封墊圈，密封墊圈的內孔與衝板軸相密封固緊，密封墊圈的外緣與衝板箱體(或衝板箱體及測量機構箱體)相密封固緊。
3.一種新型衝板固體流量計，由衝板、衝板軸、衝板箱體及測量機構、電子線路板組成，其技術特徵是衝板與衝板軸聯為一體後，衝板軸在穿過衝板箱體處由衝板箱體支承，物料的導流筒出口始終對著衝板中心線一側的衝板區域內，使衝板受物料衝擊時，衝板繞衝板軸軸線轉動，衝板軸穿出衝板箱的部位聯結有衝板聯結框，衝板聯結框上設置有測量機構，測量機構中至少設置有敏感元件組件及信號轉換裝置。
4.權利要求3所述的衝板固體流量計，其技術特徵是測量機構中還設置有量程調節機構。
5.權利要求3、4所述的的衝板固體流量計，其技術特徵是測量機構中還設置有阻尼機構。
6.權利要求3、4、5、所述的衝板固體流量計，其技術特徵是測量機構中設置的敏感元件組件、信號轉換裝置、量程調節機構、阻尼機構的一端與衝板聯結框相聯結，另一端與衝板箱體相聯結。
7.權利要求3、4、5、6所述的衝板固體流量計，其技術特徵是在衝板軸穿過衝板箱體處設置有柔性密封墊圈，柔性密封墊圈的內孔與衝板軸固緊，柔性密封墊圈的外緣與衝板箱體緊密相聯，並可靠將衝板箱內、外相隔離。
8.權利要求3、4、5、6、7所述的衝板固體流量計，其技術特徵是在衝板軸穿過衝板箱體處設置軸承(可以是滾珠軸承，或是軸瓦軸承、或滾柱軸承，或頂尖軸承)來支承衝板軸。
9.權利要求3、4、5、6、7、8所述的衝板固體流量計，其技術特徵是在測量敏感組件中，採用彈性元件的變形所產生的彈性力矩來平衡衝板受物料衝擊所產生的轉動力矩。
10.權利要求3、4、5、6、7、8、9所述的衝板固體流量計，其技術特徵是在信號轉換裝置中將衝板受物料衝擊轉動衝板聯結框的位移轉換為電信號(差動電壓、差動電容、應變電阻均可)。
專利摘要本實用新型屬儀器、儀表專業中流量測量儀表領域,其技術特徵是由衝板箱體支承衝板軸,合理設計衝板箱內導流筒的導流方向,使物料流衝擊在衝板一側,代動衝板聯結體繞衝板軸轉動,形成轉換元件的位移變化,並將位移量轉換為電信號進行檢測、計量。本實用新型較之已公知衝板流量計結構簡單、耗材少、加工容易、成本低,並提高了儀表的測量精度,容易作到密封隔爆,安裝調試方便。
文檔編號G01F1/56GK2377523SQ9920391
公開日2000年5月10日 申請日期1999年2月23日 優先權日1999年2月23日
發明者楊清萍 申請人:楊清萍