物位是過(guò)程檢測(cè)的主要參數(shù)之一。物位測(cè)量的特點(diǎn)是對(duì)象種類繁多，工況各不相同。加之被測(cè)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(cè)原理，每一種儀表只能適用有限的應(yīng)用范圍。物位檢測(cè)作為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的重要參數(shù)，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域有著重要的作用，物位儀表在檢測(cè)中分為開關(guān)型和連續(xù)測(cè)量型，開關(guān)型測(cè)量原理眾多，主要有音叉、射頻導(dǎo)納、壓力、浮子、阻旋等，在使用中各種測(cè)量原理均有所限制，但在眾多的測(cè)量原理中，阻旋料位計(jì)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(cāng)、空倉(cāng)和需求指標(biāo)的測(cè)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(guò)程中扮演各種重要的角色。經(jīng)濟(jì)，應(yīng)用范圍廣，維護(hù)費(fèi)用比較低、防腐防塵、耐高溫，wuxu調(diào)試即可投人運(yùn)行，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，檢測(cè)準(zhǔn)確，控制可靠。但由于安裝現(xiàn)場(chǎng)工況復(fù)雜，特別是用戶的安裝孔是小口徑法蘭或者長(zhǎng)立管，開關(guān)的葉片無(wú)法進(jìn)人被測(cè)物料倉(cāng)體，因此本研究旨在設(shè)計(jì)一種適用于小口徑安裝的彈性可收縮葉片，滿足現(xiàn)場(chǎng)裝配。

 

1設(shè)計(jì)原理

1.1行業(yè)現(xiàn)狀

    阻旋開關(guān)是利用微型馬達(dá)做驅(qū)動(dòng)裝置，傳動(dòng)軸與離合器相連接，當(dāng)阻旋開關(guān)未接觸物料時(shí)，馬達(dá)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)阻旋開關(guān)的葉片接觸物料時(shí)，馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，檢測(cè)裝置輸出一接電信號(hào)，同時(shí)切斷電源停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)物料下降時(shí)阻旋開關(guān)的葉片所受阻力消失，檢測(cè)裝置依靠扭力彈簧恢復(fù)到原始狀態(tài)。

 

現(xiàn)今市場(chǎng)上的阻旋料位計(jì)傳感器葉片形式總體概況包括四種，適用測(cè)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(chǎng)的安裝孔徑大于葉片的直徑。但當(dāng)安裝孔徑過(guò)小或者長(zhǎng)立管，標(biāo)準(zhǔn)葉片已經(jīng)無(wú)法滿足裝配要求，就可能無(wú)法進(jìn)物料倉(cāng);葉片尺寸設(shè)計(jì)過(guò)小也會(huì)影響測(cè)量精度。

 

1.2扭轉(zhuǎn)彈簧的設(shè)計(jì)參數(shù)

    扭轉(zhuǎn)彈簧屬于螺旋彈簧。扭轉(zhuǎn)彈簧可以存儲(chǔ)和釋放角能量或者通過(guò)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(shí)，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(jì)性一般選用碳素彈簧鋼。

    扭轉(zhuǎn)彈簧的設(shè)計(jì)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(zhǎng)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(guò)設(shè)計(jì)運(yùn)算可以確定上述的所有參數(shù)，加工彈簧。

    設(shè)計(jì)Dl需要注意扭簧壓縮到極限角度時(shí)與心軸的間隙，不可抱死扭轉(zhuǎn)心軸。

    扭矩公式。

 

2.3設(shè)計(jì)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(duì)稱葉片，所以扭轉(zhuǎn)彈簧設(shè)定X1--X20

 

    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(jì)彈性可收縮葉片:

    當(dāng)進(jìn)人被測(cè)物料倉(cāng)體時(shí)，彈簧受力(人為外力)，葉片收縮，進(jìn)人被測(cè)物料倉(cāng)內(nèi)(如圖5所示)。

    進(jìn)人被測(cè)物料倉(cāng)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(shí),直徑 c #小。

2、安裝應(yīng)用

    1)為用戶現(xiàn)場(chǎng)安裝法蘭口徑大于葉片直徑，可使用普通標(biāo)準(zhǔn)葉片片直接安裝進(jìn)物料倉(cāng)體。

    2)為用戶現(xiàn)場(chǎng)安裝法蘭口徑小于葉片直徑，可采用本設(shè)計(jì)中的彈性可收縮葉片進(jìn)入安裝倉(cāng)內(nèi)，如圖所示，進(jìn)人物料倉(cāng)之后彈力釋放，葉片恢復(fù)初始位置正常工作。

4結(jié)語(yǔ)

    物位儀表的現(xiàn)場(chǎng)工況復(fù)雜，料位計(jì)傳統(tǒng)的傳感器葉片已經(jīng)無(wú)法滿足特殊要求，因此需要安裝方便操作簡(jiǎn)單，同時(shí)不影響傳感器正常工作的新型葉片。通過(guò)應(yīng)用的實(shí)際效果，可收縮彈性葉片滿足安裝要求，并且扭轉(zhuǎn)彈簧價(jià)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(jì)周期，降低企業(yè)成本。

 

相關(guān)產(chǎn)品tuijian：料位開關(guān)、音叉液位開關(guān)