摘要針對阻旋開關(guān)物位測量現(xiàn)場工況復(fù)雜,當(dāng)用戶現(xiàn)場的安裝孔徑過小時,安裝過程中傳感器無法進被測物料倉的情況,運用彈簧原理設(shè)計出一種彈性可收縮葉片,滿足現(xiàn)場裝配的需求。
物位是過程檢測的主要參數(shù)之一。物位測量的特點是對象種類繁多,工況各不相同。加之被測介質(zhì)的物理性質(zhì)各異,所以物位儀表品種繁多,還在不斷發(fā)展新的檢測原理,每一種儀表只能適用有限的應(yīng)用范圍。物位檢測作為現(xiàn)場測量的重要參數(shù),在工業(yè)自動化領(lǐng)域有著重要的作用,物位儀表在檢測中分為開關(guān)型和連續(xù)測量型,開關(guān)型測量原理眾多,主要有音叉開關(guān)、射頻導(dǎo)納液位計、壓力、浮子、阻旋等,在使用中各種測量原理均有所限制,但在眾多的測量原理中,阻旋料位計可應(yīng)用于幾乎所有潮濕的、粘性的或油性的散裝物料的滿倉、空倉和需求指標的測量中,并且在#惡劣的條件下也能正常使用。在各行各業(yè)的物料輸送與控制過程中扮演各種重要的角色。經(jīng)濟,應(yīng)用范圍廣,維護費用比較低、防腐防塵、耐高溫,wuxu調(diào)試即可投人運行,結(jié)構(gòu)簡單,檢測準確,控制可靠。但由于安裝現(xiàn)場工況復(fù)雜,特別是用戶的安裝孔是小口徑法蘭或者長立管,開關(guān)的葉片無法進入被測物料倉體,因此本研究旨在設(shè)計一種適用于小口徑安裝的彈性可收縮葉片,滿足現(xiàn)場裝配。
1設(shè)計原理
1.1行業(yè)現(xiàn)狀
阻旋開關(guān)是利用微型馬達做驅(qū)動裝置,傳動軸與離合器相連接,當(dāng)阻旋開關(guān)未接觸物料時,馬達正常運轉(zhuǎn),當(dāng)阻旋開關(guān)的葉片接觸物料時,馬達停止轉(zhuǎn)動,檢測裝置輸出一接電信號,同時切斷電源停止轉(zhuǎn)動。當(dāng)物料下降時阻旋開關(guān)的葉片所受阻力消失,檢測裝置依靠扭力彈簧恢復(fù)到原始狀態(tài)。
現(xiàn)今市場上的阻旋料位計傳感器葉片形式總體概況包括四種,適用測量密度不同的物料。如圖1所示。
此類傳感器的安裝,要求用戶現(xiàn)場的安裝孔徑大于葉片的直徑。但當(dāng)安裝孔徑過小或者長立管,標準葉片已經(jīng)無法滿足裝配要求,就可能無法進物料倉;葉片尺寸設(shè)計過小也會影響測量精度。
1.2扭轉(zhuǎn)彈簧的設(shè)計參數(shù)
扭轉(zhuǎn)彈簧屬于螺旋彈簧。扭轉(zhuǎn)彈簧可以存儲和釋放角能量或者通過繞簧體中軸旋轉(zhuǎn)力臂以靜態(tài)固定某一裝置。扭轉(zhuǎn)彈簧的端部被固定到其他組件,當(dāng)其他組件繞著彈簧中心旋轉(zhuǎn)時,該彈簧將它們拉回初始位置,產(chǎn)生扭矩或旋轉(zhuǎn)力。如圖2所示。
扭轉(zhuǎn)彈簧的材料選擇要求高的彈性極限疲勞極限,一定的沖擊韌性,塑形和良好的熱處理性能。一般可選擇優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼,合金彈簧鋼,有色金屬合金。
充分考慮載荷條件和功能經(jīng)濟性一般選用碳素彈簧鋼。
扭轉(zhuǎn)彈簧的設(shè)計參數(shù),如圖3所示:
其中:E為材料的彈性模量,D為平均螺旋直徑(中經(jīng)),n為圈數(shù),deg為扭轉(zhuǎn)角,d為材料線徑,X1和X2為長度。
在材料的彈性極限內(nèi),扭轉(zhuǎn)彈簧的載荷(扭矩)與變形(轉(zhuǎn)角)特性曲線是才成線性變化的。所以已知#大的工作載荷F和相應(yīng)的變形入,選擇彈簧材料并通過設(shè)計運算可以確定上述的所有參數(shù),加工彈簧。
設(shè)計D1需要注意扭簧壓縮到極限角度時與心軸的間隙,不可抱死扭轉(zhuǎn)心軸。
扭矩公式。
2.3設(shè)計原理
如圖4所示彈性可收縮葉片結(jié)構(gòu):
1)傳感器連接基座。
2)扭轉(zhuǎn)軸。
3)葉片。
4)扭轉(zhuǎn)彈簧。
由于本例選取的對稱葉片,所以扭轉(zhuǎn)彈簧設(shè)定X1=X2。
彈簧末端需連接葉片,所以扭轉(zhuǎn)彈簧末端形式改變。
彈簧扭轉(zhuǎn)角需要根據(jù)葉片收縮角度確定。
依據(jù)扭轉(zhuǎn)彈簧的原理設(shè)計彈性可收縮葉片:
當(dāng)進入被測物料創(chuàng)本時,彈簧受力(人為外力),葉片收縮,進入被測物料倉內(nèi)(如圖5所示)。
進入被測物料倉后,彈簧彈力釋放,將葉片拉回初始位置,葉片正常工作(如圖6所示)。
如圖7所示,收縮至葉片重疊時,直徑C#小。
1)為用戶現(xiàn)場安裝法蘭口徑大于葉片直徑,可使用普通標準葉片直接安裝進物料創(chuàng)本。
2)為用戶現(xiàn)場安裝法蘭口徑小于葉片直徑,可采用本設(shè)計中的彈性可收縮葉片進入安裝倉內(nèi),如圖所示,進入物料倉之后彈力釋放,葉片恢復(fù)初始位置正常工作。
4、結(jié)語
物位儀表的現(xiàn)場工況復(fù)雜,料位計傳統(tǒng)的傳感器葉片已經(jīng)無法滿足特殊要求,因此需要安裝方便操作簡單,同時不影響傳感器正常工作的新型葉片。通過應(yīng)用的實際效果,可收縮彈性葉片滿足安裝要求,并且扭轉(zhuǎn)彈簧價格低廉,加工方便。并且只需將傳統(tǒng)傳感器和葉片稍作改型即可,大大縮短了產(chǎn)品的設(shè)計周期,降低企業(yè)成本。