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基于阻旋开关小口径安装的可收缩叶片装置详细介绍

作时间:2018-05-29 09:06:01  来源:  作者:
   

         摘要针对阻旋开关物位测量现场工况复杂,当用户现场的安装孔径过小时,安装过程中传感器无法进被测物料仓的情况,运用弹簧原理设计出一种弹性可收缩叶片,满足现场装配的需求。

        
        物位是过程检测的主要参数之一。物位测量的特点是对象种类繁多,工况各不相同。加之被测介质的物理性质各异,所以物位仪表品种繁多,还在不断发展新的检测原理,每一种仪表只能适用有限的应用范围。物位检测作为现场测量的重要参数,在工业自动化领域有着重要的作用,物位仪表在检测中分为开关型和连续测量型,开关型测量原理众多,主要有音叉开关射频导纳液位计、压力、浮子、阻旋等,在使用中各种测量原理均有所限制,但在众多的测量原理中,阻旋料位计可应用于几乎所有潮湿的、粘性的或油性的散装物料的满仓、空仓和需求指标的测量中,并且在非常恶劣的条件下也能正常使用。在各行各业的物料输送与控制过程中扮演各种重要的角色。经济,应用范围广,维护费用比较低、防腐防尘、耐高温,无需调试即可投人运行,结构简单,检测准确,控制可靠。但由于安装现场工况复杂,特别是用户的安装孔是小口径法兰或者长立管,开关的叶片无法进入被测物料仓体,因此本研究旨在设计一种适用于小口径安装的弹性可收缩叶片,满足现场装配。
 
1设计原理
1.1行业现状
        阻旋开关是利用微型马达做驱动装置,传动轴与离合器相连接,当阻旋开关未接触物料时,马达正常运转,当阻旋开关的叶片接触物料时,马达停止转动,检测装置输出一接电信号,同时切断电源停止转动。当物料下降时阻旋开关的叶片所受阻力消失,检测装置依靠扭力弹簧恢复到原始状态。
        现今市场上的阻旋料位计传感器叶片形式总体概况包括四种,适用测量密度不同的物料。如图1所示。
阻旋开关
        此类传感器的安装,要求用户现场的安装孔径大于叶片的直径。但当安装孔径过小或者长立管,标准叶片已经无法满足装配要求,就可能无法进物料仓;叶片尺寸设计过小也会影响测量精度。
 
1.2扭转弹簧的设计参数
        扭转弹簧属于螺旋弹簧。扭转弹簧可以存储和释放角能量或者通过绕簧体中轴旋转力臂以静态固定某一装置。扭转弹簧的端部被固定到其他组件,当其他组件绕着弹簧中心旋转时,该弹簧将它们拉回初始位置,产生扭矩或旋转力。如图2所示。
20180529093015.jpg
        扭转弹簧的材料选择要求高的弹性极限疲劳极限,一定的冲击韧性,塑形和良好的热处理性能。一般可选择优质碳素弹簧钢,合金弹簧钢,有色金属合金。
        充分考虑载荷条件和功能经济性一般选用碳素弹簧钢。
        扭转弹簧的设计参数,如图3所示:
20180529093947.jpg
        其中:E为材料的弹性模量,D为平均螺旋直径(中经),n为圈数,deg为扭转角,d为材料线径,X1和X2为长度。
        
在材料的弹性极限内,扭转弹簧的载荷(扭矩)与变形(转角)特性曲线是才成线性变化的。所以已知非常大的工作载荷F和相应的变形入,选择弹簧材料并通过设计运算可以确定上述的所有参数,加工弹簧。
 
        设计D1需要注意扭簧压缩到极限角度时与心轴的间隙,不可抱死扭转心轴。
        扭矩公式。
20180529094002.jpg
2.3设计原理
        如图4所示弹性可收缩叶片结构:
20180529094018.jpg
1)传感器连接基座。
2)扭转轴。
3)叶片。
4)扭转弹簧。
由于本例选取的对称叶片,所以扭转弹簧设定X1=X2。
 
        弹簧末端需连接叶片,所以扭转弹簧末端形式改变。
        弹簧扭转角需要根据叶片收缩角度确定。
        依据扭转弹簧的原理设计弹性可收缩叶片:
        当进入被测物料创本时,弹簧受力(人为外力),叶片收缩,进入被测物料仓内(如图5所示)。
20180529094039.jpg
进入被测物料仓后,弹簧弹力释放,将叶片拉回初始位置,叶片正常工作(如图6所示)。

 

如图7所示,收缩至叶片重叠时,直径C非常小。
20180529094128.jpg
        1)为用户现场安装法兰口径大于叶片直径,可使用普通标准叶片直接安装进物料创本。
        2)为用户现场安装法兰口径小于叶片直径,可采用本设计中的弹性可收缩叶片进入安装仓内,如图所示,进入物料仓之后弹力释放,叶片恢复初始位置正常工作。
 
4、结语
        物位仪表的现场工况复杂,料位计传统的传感器叶片已经无法满足特殊要求,因此需要安装方便操作简单,同时不影响传感器正常工作的新型叶片。通过应用的实际效果,可收缩弹性叶片满足安装要求,并且扭转弹簧价格低廉,加工方便。并且只需将传统传感器和叶片稍作改型即可,大大缩短了产品的设计周期,降低企业成本。
 
 
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