专利名称：粉粒体的流动计测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对在管道或配管那样的输送路径内混入到空气流内进行输送的小麦粉、煤尘或者水泥那样的粉体、或者树脂颗粒那样的粒体(以下称为“粉粒体”)的流动状态进行计测的粉粒体流动计测装置。
背景技术：
以往，对烟道排气中的管内固气二相流中的粉粒体的流动进行计测的方法有光透射式、带电量式等(増田弘昭粉体口七^ 計測i制御、機械設計、1997，34，No. 12， pp81-pp8)。光透射式在目前是最一般的计测方法，是在管路内设置发光部和感光部、并根据由粉粒体粒子遮蔽且衰减的光的强度来计测浓度的方法。该方法尽管具有难以受到粉粒体的材质、种类或湿度变化的影响等的优点，然而当在发光部或感光部上附着粉粒体粒子时，精度显著下降，或者由于作为光源的灯泡坏掉而需要频繁进行维护，存在维护费用增多的问题。带电量式是利用粉粒体粒子的带电现象的方法，是对在管道内粒子与检测体(探针)碰撞(摩擦)而移动的电荷量进行计测的方法，以及是对管道内摩擦带电的粒子与探针接触而移动的电荷量进行计测的方法。探针被电绝缘地安装在管道内。该方法与光透射式相比，尽管可举出能减轻维护作业的优点，然而具有由于流速变化或粒子大小的影响而不能提高计测精度的问题、以及在粒子与探针不碰撞的情况下不能进行计测的问题。因此，作为能减少流速变化或粒子大小的影响而获得高计测精度的计测装置，公知有基于带电粉粒体粒子的移动的静电感应式浓度计测装置(例如，日本特开 2002-022703 号公报)。不过，在对粉粒体进行空气输送的管道或配管那样的输送路径中，当包含水分等的粉粒体附着在该输送路径的内壁并逐渐蓄积时，存在输送路径闭塞的情况。在输送路径闭塞而发生粉粒体的流动停止(粉粒体塞满)的情况下，有必要暂时停止制造，拆下该闭塞的输送路径的管道或配管，对路径内进行清扫，进行再组装，具有花时间和费工夫且生产效率下降的问题。在该情况下，在输送路径闭塞而发生粉粒体的流动停止之前，通过减少向输送路径的粉粒体的投入量，或者增加输送粉粒体的空气的送出量，能避免流动停止。然而，作为计测流动状态的装置，公知有微波(MW)传感器和接近传感器等，但这些现有的传感器虽然能检测输送路径内的流动停止状态，但是不能检测流动停止前的中间流动状态。
发明内容
本发明的目的是解决上述课题，获得一种能容易地检测粉粒体的流动停止前的中间流动状态的流动计测装置。为了实现上述目的，本发明的粉粒体的流动计测装置具有主电极，其突出设置在对粉粒体进行流体输送的输送路径内；接地电极，其隔着覆盖所述主电极的全部或一部分的绝缘物覆盖主电极的至少根基部；以及检测控制部，其根据带电的粉粒体的电荷，利用两电极来检测所述输送路径内的粉粒体的浓度，所述流动计测装置根据所述粉粒体的浓度， 计测所述输送路径内的粉粒体的包括流动停止前的状态在内的流动状态。根据该结构，由于根据粉粒体的浓度来检测输送路径内的粉粒体的流动状态，因此，不仅能容易地检测以往那样的流动停止状态，还能够容易地检测流动停止前的中间流动状态。优选的是，所述检测控制部根据由于在所述管道内流动的带电粉粒体粒子的移动引起的静电感应而在所述主电极中产生的电流，检测所述粉粒体的浓度，所述检测控制部根据所述粉粒体的浓度，检测所述输送路径内的粉粒体的包括流动停止前的状态在内的流动状态。因此，检测由于静电感应而在主电极中产生的电流(即，交流电流)，因而不会受由流速变化或粒子大小所左右的电流(即，直流电流)的影响，并且在管道内粉粒体浓度异常的主电极的根基部设置接地电极，因而使该电流接地而消除其异常的浓度数据，因此可获得高计测精度。优选的是，所述检测控制部在检测出接近所述流动停止的流动状态的情况下，进行减少投向所述输送路径的粉粒体投入量、或者增加输送粉粒体的流体向所述输送路径的送出量的控制。因此，通过在粉粒体的流动停止前进行上述控制，可避免输送路径内的粉粒体的流动停止。
根据以下参照附图对优选实施方式进行的说明，将更清楚地了解本发明。然而，实施方式和附图是仅仅用于图示和说明，并不应该用于限定本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求确定。在附图中，多个图中的相同部件标号表示相同部分。图1是示出本发明的一种实施方式的粉粒体流动计测装置的概略侧视图。图2(a)是示出本实施方式的流动计测装置的概略结构图，(b)是静电感应检测部内的水泥粒子的电荷量变化的特性图，(c)是来自检测电极的输出电流的特性图，(d)是输出电压信号的特性图。图3是示出本实施方式的静电感应检测部的结构的截面图。图4是示出静电感应检测部的变型例的结构的截面图。
具体实施例方式以下，根据
本发明的实施方式。图1是示出本发明的一种实施方式的粉粒体流动计测装置的概略侧视图。该流动计测装置1配置在使用空气那样的流体输送粉粒体的输送路径2内，在制粉工厂的制造工序等中对输送路径2内的粉粒体的流动状态进行计测。例如小麦粉那样的由粉体粒子3构成的粉体由给料器12从料箱11投入预定量，利用安装在输送路径2的上游端的鼓风机13 送出空气，向该输送路径2内输送空气。如图2(a)所示，输送路径2内的粉尘是包含粉体粒子和空气的固气二相流，在输送路径2内，成为粉体粒子3分散到空气内的固气二相流M，朝箭头方向进给。输送路径2 内的粉体粒子3a与形成输送路径2的通路壁20的内面碰撞而摩擦带电。
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对通过所述输送路径2内的固气二相流M内的带电粉体粒子3a的带电量进行检测的静电感应检测部8被固定在输送路径2的通路壁20中的安装部4上，并具有朝与输送路径2的轴方向正交的方向突出设置在输送路径2内的、例如圆棒那样的棒形状的探针5 和检测器7。所述静电感应检测部8的探针5具有圆柱形的主电极21 ；覆盖该主电极21的一部分的绝缘体M ；以及隔着绝缘体M覆盖主电极21的至少根基部的接地电极6。检测器 7检测由于在输送路径2内流动的带电粉体粒子3a的移动引起的静电感应而在主电极21 中产生的电流(即，交流电流)。检测电流除了包含该交流成分以外，还包含由粉体粒子3 与所述探针5的碰撞或者带电粉体粒子3a与所述探针5的接触引起的直流成分。该检测电流被输入到检测控制部(控制单元)10。检测控制部(控制单元)10具有信号处理部14和运算部15。信号处理部14具有例如由带通滤波器构成的滤波电路，从所述检测出的电流中仅取出预定频带的交流成分。 利用滤波电路将由粉体粒子3与所述探针5的碰撞或者由带电粉体粒子3a与所述探针5 的接触引起的直流成分截止。运算部15根据所取出的交流电流的频率和振幅，并根据预先存储在未图示的存储器内的相关数据，计算输送路径2内的粉粒体的浓度。并且，检测控制部10具有流动状态判断部16，其根据运算部15计算出的浓度判断输送路径2内的粉粒体的流动状态；粉粒体投入量调节部17，其调节给料器12将粉粒体投入输送路径2内的投入量；流体流量调节部18，其调节鼓风机13将输送粉粒体的流体送入输送路径2内的流量；以及报警部19，其在粉粒体的流动状态被判断为流动停止前的状态时发出报警。流动状态判断部16根据粉粒体的浓度和输送中的粉粒体相对空气的重量比即固气比的相关关系，判断粉粒体的流动停止和流动停止前的中间流动状态。在判断为流动停止前的状态的情况下，粉粒体投入量调节部17例如向旋转阀那样的给料器12发出控制信号Sl (图1)，减慢其转速，在流动停止前减少投入输送路径2内的粉粒体投入量。在判断为流动停止前的状态的情况下，流体流量调节部18向鼓风机3发出控制信号S2(图1)，增大其风量，增加输送粉粒体的流体向输送路径2内的送出量。检测控制部10根据粉粒体的流动停止前的状态，控制成使粉粒体投入量调节部 17和流体流量调节部18的双方或者任一方进行调节。在该例子中，在输送路径2的上游端安装鼓风机13，调节鼓风机13的风量以增加空气的送出量，然而也可以取而代之，在输送路径2的下游端安装鼓风机13，进行调节以增加空气的吸气量。这里，详细说明本发明的静电感应检测部8的结构。如图3所示，构成所述探针5的圆柱形的主电极21和接地电极6隔着接地电极支撑体30而安装在设置于形成输送路径2的通路壁20的安装部4上。在接地电极支撑体30 的中空部插入有主电极21，在该主电极21的基部形成有阳螺纹部40，该阳螺纹部40隔着由PTFE(注册商标特氟龙)那样的绝缘物构成的垫片23通过螺母41来固定。在主电极 21的基部插入有布线用的连接器42。主电极21例如是不锈钢制。主电极21由在轴方向进行了 2分割的绝缘体M、32覆盖，部分地熔敷在绝缘体 24,32的内面。绝缘体M、32也由与上述相同的绝缘物构成。在该绝缘体M、32的周围设有圆筒形的接地电极6，以覆盖主电极21的一部分。在该例子中，主电极21的末端从绝缘体M突出，并且，使该绝缘体M的末端延伸得比接地电极6的末端长，使爬电距离变大。接地电极6的基部由接地电极支撑体30支撑，接地电极6由设在接地电极6与绝缘体32之间的支撑圆筒体25固定，隔着接地电极支撑体30与通路壁20电连接。接地电极6、接地电极支撑体30以及支撑圆筒体25也例如是不锈钢制。在接地电极6的末端部的内面紧密嵌入有绝缘体M，由弹性体构成的密封件27在轴方向被压缩的状态下隔着垫圈26介于绝缘体M与绝缘体32之间。由此，接地电极6与绝缘体M之间相对于输送路径2的内部空间被密封。当其间存在间隙时，由于伴随输送路径2内的空气流的探针5的摇动，在该间隙产生电荷，使计测精度下降。在通路壁20的安装部4上形成有贯通的螺纹孔38，接地电极支撑体30的安装用阳螺纹部37与该螺纹孔38螺合，隔着垫片39使用双螺母36固定在通路壁20上。内置有检测部7的壳体35被旋入到设于接地电极支撑体30的后端部的连接用阳螺纹部43上并被固定。下面，说明本实施方式的静电感应检测部8的作用。图2 (a)的流动计测装置的静电感应检测部8的结构与圆筒型法拉第笼(Faraday Cage)相同。通过主电极21内的带电粉体粒子3a的移动而产生的静电感应在主电极21内作用于处于平衡状态的自由电子，如图2(b)所示使电子从主电极21移动到检测器7的电路内，产生图2(c)所示的电流i(t)。S卩，在输送路径2内粉体粒子3a通过探针5附近的情况下，当由于静电感应现象而使带正(+)电的粉体粒子3a靠近导体(主电极21)时，在导体近的一方出现相反符号的负(_)电荷，在远的一方出现相同符号的正(+)电荷。当粉体粒子3a远离时，导体回到电荷中和的原来的平衡状态。以下，重复该状态，如图2(c)所示，在主电极21中产生交流电流i(t)。因此，当浓度高时，交流电流i(t)的振幅大，并且主电极21中感应的正⑴电荷、 负(_)电荷回到原来的平衡状态的时间也早，频率增高。反之当浓度低时，振幅�。⑶移德室驳汀８梅哿Ｌ宓呐ǘ扔爰觳獬龅慕涣鞯缌鞯恼穹�、频率具有特有的相关关系。图2(a)的检测器7检测该交流电流i (t)，在电流-电压转换电路7a中转换为图 2 (d)所示的电压V (t)。在该电流-电压转换电路7a中，即使反馈电阻R的值增大，由于负反馈的效果，输入阻抗也充分减�。词共谎≡裉乇鸬腛P放大器，也具有高灵敏度和低噪声的特性。然后，关于从检测器7检测出的检测电流，利用信号处理部14的滤波电路仅取出交流成分，并将由粉体粒子3与所述探针5的碰撞或者由带电粉体粒子3a与所述探针5的接触引起的直流成分截止。然后，由运算部15根据所取出的交流电流的频率及振幅，并根据存储在存储器内的相关数据，计算输送路径2内的粉粒体的浓度。由此，该粉粒体的流动计测装置1不受流速变化和粉体粒子3a的大小、以及粉体粒子3a附着到探针5上的影响，能高精度地计测浓度。另一方面，由于将接地电极6设置在输送路径2内的筒体如与探针5之间，即，粉体粒子3a容易滞留的粉粒体的浓度异常的主电极21的根基部，因而在接地电极6中产生的电流不会被取入到检测器7内，而是接到地E，将其异常的浓度数据作为噪声来消除，因而可获得高的计测精度。
然后，运算部15根据存储在存储器内的粉粒体的浓度与输送中的粉粒体相对空气的重量比即固气比之间的相关数据，求出该固气比。流动状态判断部16根据与浓度的阈值相关的固气比的阈值，判断粉粒体的流动停止和流动停止前的中间流动状态。设流动停止时的浓度为A，设相关的固气比为B，考虑粉粒体的材质、种类、制造工序的温度条件、输送路径2固有的输送条件等，设定浓度的阈值为tOXA、与其相关的固气比的阈值为tlXB。 其中，to、tl均是不到1的常数。当求出的固气比高于阈值tl XB时，尽管输送路径2内的粉粒体流动，也判断为处于接近闭塞的状态，从报警部19发出报警。另一方面，当固气比低于阈值tlXB时，判断为粉粒体充分流动，也就是说，处于远离闭塞的状态。例如，当求出的固气比是0. 9B超过了阈值时，发出报警，并且从粉粒体投入量调节部17向给料器12发出控制信号Si，进行减少向输送路径2的粉粒体投入量的调节，从流体流量调节部18向鼓风机13发出控制信号S2，进行增加输送粉粒体的空气的送出量的调节。其结果是，可避免输送路径2内的粉粒体的流动停止。这样，由于根据粉粒体的浓度来检测输送路径2内的粉粒体的流动状态，因而不仅能容易地检测以往那样的流动停止状态，而且能容易地检测流动停止前的中间流动状态，而且能够避免输送路径2内的粉粒体的流动停止。图4示出静电感应检测部8的探针5的变型例。该探针5与图3不同，主电极21 全部隔着绝缘体M和绝缘体32由接地电极6覆盖。由于设置在管径小的输送路径2上， 因而主电极21与图3相比突出长度缩短，主电极21、绝缘体M以及接地电极6的末端成为同一平面。其他结构与所述实施方式相同。另外，在上述各实施方式中，作为流动计测装置使用了静电感应型，然而可以使用计测粉粒体的蓄积电荷量的静电电容型。如以上所述，参照
了优选实施方式，然而本领域的技术人员在阅读本说明书后将在显而易见的范围内容易设想各种变更和修正。因此，这种变更和修正可解释为在根据所附权利要求书所限定的本发明的范围内的变更和修正。
权利要求
1.一种粉粒体的流动计测装置，该流动计测装置具有主电极，其突出设置在对粉粒体进行流体输送的输送路径内；接地电极，其隔着覆盖所述主电极的全部或一部分的绝缘物覆盖主电极的至少根基部；以及检测控制部，其根据带电的粉粒体的电荷，利用两电极来检测所述输送路径内的粉粒体的浓度，所述流动计测装置根据所述粉粒体的浓度，计测所述输送路径内的粉粒体的包括流动停止前的状态在内的流动状态。
2.根据权利要求1所述的粉粒体的流动计测装置，其中所述检测控制部根据由于在所述输送路径内流动的带电的粉粒体粒子的移动引起的静电感应而在所述主电极中产生的电流，检测所述粉粒体的浓度，所述检测控制部根据所述粉粒体的浓度，检测所述输送路径内的粉粒体的包括流动停止前的状态在内的流动状态。
3.根据权利要求2所述的粉粒体的流动计测装置，其中所述检测控制部在检测出接近所述流动停止的流动状态的情况下，进行减少投向所述输送路径的粉粒体的投入量、或者增加输送粉粒体的流体向所述输送路径的送出量的控制。
4.根据权利要求2所述的粉粒体的流动计测装置，其中所述检测控制部根据所述粉粒体的浓度与输送中的粉粒体相对空气的重量比即固气比的相关关系，检测流动状态。
5.根据权利要求1所述的粉粒体的流动计测装置，其中所述主电极的一部分隔着绝缘体由接地电极覆盖，绝缘体的末端与接地电极的末端相比突出。
6.根据权利要求1所述的粉粒体的流动计测装置，其中所述主电极全部隔着绝缘体由接地电极覆盖。
全文摘要
一种粉粒体的流动计测装置，其具有主电极(21)，其突出设置在对粉粒体进行流体输送的输送路径(2)内；接地电极(6)，其隔着覆盖主电极(21)的全部或一部分的绝缘物(24)覆盖主电极(21)的至少根基部；以及检测控制部(10)，其根据带电的粉粒体粒子(3a)的电荷，利用两电极来检测输送路径(2)内的粉粒体的浓度，该流动计测装置根据粉粒体的浓度，计测输送路径(2)内的粉粒体的包括流动停止前的状态在内的流动状态。
文档编号G01N27/60GK102236028SQ20101028136
公开日2011年11月9日 申请日期2010年9月13日 优先权日2010年4月21日
发明者山下浩二, 萱原冨士生 申请人:关西自动化机器有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
