專利名稱：粉粒體的流動計測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對在管道或配管那樣的輸送路徑內(nèi)混入到空氣流內(nèi)進行輸送的小麥粉、煤塵或者水泥那樣的粉體、或者樹脂顆粒那樣的粒體(以下稱為“粉粒體”)的流動狀態(tài)進行計測的粉粒體流動計測裝置。
背景技術(shù)：
以往，對煙道排氣中的管內(nèi)固氣二相流中的粉粒體的流動進行計測的方法有光透射式、帶電量式等(増?zhí)锖胝逊垠w口七^ 計測i制御、機械設(shè)計、1997，34，No. 12， pp81-pp8)。光透射式在目前是最一般的計測方法，是在管路內(nèi)設(shè)置發(fā)光部和感光部、并根據(jù)由粉粒體粒子遮蔽且衰減的光的強度來計測濃度的方法。該方法盡管具有難以受到粉粒體的材質(zhì)、種類或濕度變化的影響等的優(yōu)點，然而當在發(fā)光部或感光部上附著粉粒體粒子時，精度顯著下降，或者由于作為光源的燈泡壞掉而需要頻繁進行維護，存在維護費用增多的問題。帶電量式是利用粉粒體粒子的帶電現(xiàn)象的方法，是對在管道內(nèi)粒子與檢測體(探針)碰撞(摩擦)而移動的電荷量進行計測的方法，以及是對管道內(nèi)摩擦帶電的粒子與探針接觸而移動的電荷量進行計測的方法。探針被電絕緣地安裝在管道內(nèi)。該方法與光透射式相比，盡管可舉出能減輕維護作業(yè)的優(yōu)點，然而具有由于流速變化或粒子大小的影響而不能提高計測精度的問題、以及在粒子與探針不碰撞的情況下不能進行計測的問題。因此，作為能減少流速變化或粒子大小的影響而獲得高計測精度的計測裝置，公知有基于帶電粉粒體粒子的移動的靜電感應(yīng)式濃度計測裝置(例如，日本特開 2002-022703 號公報)。不過，在對粉粒體進行空氣輸送的管道或配管那樣的輸送路徑中，當包含水分等的粉粒體附著在該輸送路徑的內(nèi)壁并逐漸蓄積時，存在輸送路徑閉塞的情況。在輸送路徑閉塞而發(fā)生粉粒體的流動停止(粉粒體塞滿)的情況下，有必要暫時停止制造，拆下該閉塞的輸送路徑的管道或配管，對路徑內(nèi)進行清掃，進行再組裝，具有花時間和費工夫且生產(chǎn)效率下降的問題。在該情況下，在輸送路徑閉塞而發(fā)生粉粒體的流動停止之前，通過減少向輸送路徑的粉粒體的投入量，或者增加輸送粉粒體的空氣的送出量，能避免流動停止。然而，作為計測流動狀態(tài)的裝置，公知有微波(MW)傳感器和接近傳感器等，但這些現(xiàn)有的傳感器雖然能檢測輸送路徑內(nèi)的流動停止狀態(tài)，但是不能檢測流動停止前的中間流動狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決上述課題，獲得一種能容易地檢測粉粒體的流動停止前的中間流動狀態(tài)的流動計測裝置。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的粉粒體的流動計測裝置具有主電極，其突出設(shè)置在對粉粒體進行流體輸送的輸送路徑內(nèi)；接地電極，其隔著覆蓋所述主電極的全部或一部分的絕緣物覆蓋主電極的至少根基部；以及檢測控制部，其根據(jù)帶電的粉粒體的電荷，利用兩電極來檢測所述輸送路徑內(nèi)的粉粒體的濃度，所述流動計測裝置根據(jù)所述粉粒體的濃度， 計測所述輸送路徑內(nèi)的粉粒體的包括流動停止前的狀態(tài)在內(nèi)的流動狀態(tài)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于根據(jù)粉粒體的濃度來檢測輸送路徑內(nèi)的粉粒體的流動狀態(tài)，因此，不僅能容易地檢測以往那樣的流動停止狀態(tài)，還能夠容易地檢測流動停止前的中間流動狀態(tài)。優(yōu)選的是，所述檢測控制部根據(jù)由于在所述管道內(nèi)流動的帶電粉粒體粒子的移動引起的靜電感應(yīng)而在所述主電極中產(chǎn)生的電流，檢測所述粉粒體的濃度，所述檢測控制部根據(jù)所述粉粒體的濃度，檢測所述輸送路徑內(nèi)的粉粒體的包括流動停止前的狀態(tài)在內(nèi)的流動狀態(tài)。因此，檢測由于靜電感應(yīng)而在主電極中產(chǎn)生的電流(即，交流電流)，因而不會受由流速變化或粒子大小所左右的電流(即，直流電流)的影響，并且在管道內(nèi)粉粒體濃度異常的主電極的根基部設(shè)置接地電極，因而使該電流接地而消除其異常的濃度數(shù)據(jù)，因此可獲得高計測精度。優(yōu)選的是，所述檢測控制部在檢測出接近所述流動停止的流動狀態(tài)的情況下，進行減少投向所述輸送路徑的粉粒體投入量、或者增加輸送粉粒體的流體向所述輸送路徑的送出量的控制。因此，通過在粉粒體的流動停止前進行上述控制，可避免輸送路徑內(nèi)的粉粒體的流動停止。


根據(jù)以下參照附圖對優(yōu)選實施方式進行的說明，將更清楚地了解本發(fā)明。然而，實施方式和附圖是僅僅用于圖示和說明，并不應(yīng)該用于限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求確定。在附圖中，多個圖中的相同部件標號表示相同部分。圖1是示出本發(fā)明的一種實施方式的粉粒體流動計測裝置的概略側(cè)視圖。圖2(a)是示出本實施方式的流動計測裝置的概略結(jié)構(gòu)圖，(b)是靜電感應(yīng)檢測部內(nèi)的水泥粒子的電荷量變化的特性圖，(c)是來自檢測電極的輸出電流的特性圖，(d)是輸出電壓信號的特性圖。圖3是示出本實施方式的靜電感應(yīng)檢測部的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖4是示出靜電感應(yīng)檢測部的變型例的結(jié)構(gòu)的截面圖。
具體實施例方式以下，根據(jù)

本發(fā)明的實施方式。圖1是示出本發(fā)明的一種實施方式的粉粒體流動計測裝置的概略側(cè)視圖。該流動計測裝置1配置在使用空氣那樣的流體輸送粉粒體的輸送路徑2內(nèi)，在制粉工廠的制造工序等中對輸送路徑2內(nèi)的粉粒體的流動狀態(tài)進行計測。例如小麥粉那樣的由粉體粒子3構(gòu)成的粉體由給料器12從料箱11投入預(yù)定量，利用安裝在輸送路徑2的上游端的鼓風機13 送出空氣，向該輸送路徑2內(nèi)輸送空氣。如圖2(a)所示，輸送路徑2內(nèi)的粉塵是包含粉體粒子和空氣的固氣二相流，在輸送路徑2內(nèi)，成為粉體粒子3分散到空氣內(nèi)的固氣二相流M，朝箭頭方向進給。輸送路徑2 內(nèi)的粉體粒子3a與形成輸送路徑2的通路壁20的內(nèi)面碰撞而摩擦帶電。
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對通過所述輸送路徑2內(nèi)的固氣二相流M內(nèi)的帶電粉體粒子3a的帶電量進行檢測的靜電感應(yīng)檢測部8被固定在輸送路徑2的通路壁20中的安裝部4上，并具有朝與輸送路徑2的軸方向正交的方向突出設(shè)置在輸送路徑2內(nèi)的、例如圓棒那樣的棒形狀的探針5 和檢測器7。所述靜電感應(yīng)檢測部8的探針5具有圓柱形的主電極21 ；覆蓋該主電極21的一部分的絕緣體M ；以及隔著絕緣體M覆蓋主電極21的至少根基部的接地電極6。檢測器 7檢測由于在輸送路徑2內(nèi)流動的帶電粉體粒子3a的移動引起的靜電感應(yīng)而在主電極21 中產(chǎn)生的電流(即，交流電流)。檢測電流除了包含該交流成分以外，還包含由粉體粒子3 與所述探針5的碰撞或者帶電粉體粒子3a與所述探針5的接觸引起的直流成分。該檢測電流被輸入到檢測控制部(控制單元)10。檢測控制部(控制單元)10具有信號處理部14和運算部15。信號處理部14具有例如由帶通濾波器構(gòu)成的濾波電路，從所述檢測出的電流中僅取出預(yù)定頻帶的交流成分。 利用濾波電路將由粉體粒子3與所述探針5的碰撞或者由帶電粉體粒子3a與所述探針5 的接觸引起的直流成分截止。運算部15根據(jù)所取出的交流電流的頻率和振幅，并根據(jù)預(yù)先存儲在未圖示的存儲器內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)，計算輸送路徑2內(nèi)的粉粒體的濃度。并且，檢測控制部10具有流動狀態(tài)判斷部16，其根據(jù)運算部15計算出的濃度判斷輸送路徑2內(nèi)的粉粒體的流動狀態(tài)；粉粒體投入量調(diào)節(jié)部17，其調(diào)節(jié)給料器12將粉粒體投入輸送路徑2內(nèi)的投入量；流體流量調(diào)節(jié)部18，其調(diào)節(jié)鼓風機13將輸送粉粒體的流體送入輸送路徑2內(nèi)的流量；以及報警部19，其在粉粒體的流動狀態(tài)被判斷為流動停止前的狀態(tài)時發(fā)出報警。流動狀態(tài)判斷部16根據(jù)粉粒體的濃度和輸送中的粉粒體相對空氣的重量比即固氣比的相關(guān)關(guān)系，判斷粉粒體的流動停止和流動停止前的中間流動狀態(tài)。在判斷為流動停止前的狀態(tài)的情況下，粉粒體投入量調(diào)節(jié)部17例如向旋轉(zhuǎn)閥那樣的給料器12發(fā)出控制信號Sl (圖1)，減慢其轉(zhuǎn)速，在流動停止前減少投入輸送路徑2內(nèi)的粉粒體投入量。在判斷為流動停止前的狀態(tài)的情況下，流體流量調(diào)節(jié)部18向鼓風機3發(fā)出控制信號S2(圖1)，增大其風量，增加輸送粉粒體的流體向輸送路徑2內(nèi)的送出量。檢測控制部10根據(jù)粉粒體的流動停止前的狀態(tài)，控制成使粉粒體投入量調(diào)節(jié)部 17和流體流量調(diào)節(jié)部18的雙方或者任一方進行調(diào)節(jié)。在該例子中，在輸送路徑2的上游端安裝鼓風機13，調(diào)節(jié)鼓風機13的風量以增加空氣的送出量，然而也可以取而代之，在輸送路徑2的下游端安裝鼓風機13，進行調(diào)節(jié)以增加空氣的吸氣量。這里，詳細說明本發(fā)明的靜電感應(yīng)檢測部8的結(jié)構(gòu)。如圖3所示，構(gòu)成所述探針5的圓柱形的主電極21和接地電極6隔著接地電極支撐體30而安裝在設(shè)置于形成輸送路徑2的通路壁20的安裝部4上。在接地電極支撐體30 的中空部插入有主電極21，在該主電極21的基部形成有陽螺紋部40，該陽螺紋部40隔著由PTFE(注冊商標特氟龍)那樣的絕緣物構(gòu)成的墊片23通過螺母41來固定。在主電極 21的基部插入有布線用的連接器42。主電極21例如是不銹鋼制。主電極21由在軸方向進行了 2分割的絕緣體M、32覆蓋，部分地熔敷在絕緣體 24,32的內(nèi)面。絕緣體M、32也由與上述相同的絕緣物構(gòu)成。在該絕緣體M、32的周圍設(shè)有圓筒形的接地電極6，以覆蓋主電極21的一部分。在該例子中，主電極21的末端從絕緣體M突出，并且，使該絕緣體M的末端延伸得比接地電極6的末端長，使爬電距離變大。接地電極6的基部由接地電極支撐體30支撐，接地電極6由設(shè)在接地電極6與絕緣體32之間的支撐圓筒體25固定，隔著接地電極支撐體30與通路壁20電連接。接地電極6、接地電極支撐體30以及支撐圓筒體25也例如是不銹鋼制。在接地電極6的末端部的內(nèi)面緊密嵌入有絕緣體M，由彈性體構(gòu)成的密封件27在軸方向被壓縮的狀態(tài)下隔著墊圈26介于絕緣體M與絕緣體32之間。由此，接地電極6與絕緣體M之間相對于輸送路徑2的內(nèi)部空間被密封。當其間存在間隙時，由于伴隨輸送路徑2內(nèi)的空氣流的探針5的搖動，在該間隙產(chǎn)生電荷，使計測精度下降。在通路壁20的安裝部4上形成有貫通的螺紋孔38，接地電極支撐體30的安裝用陽螺紋部37與該螺紋孔38螺合，隔著墊片39使用雙螺母36固定在通路壁20上。內(nèi)置有檢測部7的殼體35被旋入到設(shè)于接地電極支撐體30的后端部的連接用陽螺紋部43上并被固定。下面，說明本實施方式的靜電感應(yīng)檢測部8的作用。圖2 (a)的流動計測裝置的靜電感應(yīng)檢測部8的結(jié)構(gòu)與圓筒型法拉第籠(Faraday Cage)相同。通過主電極21內(nèi)的帶電粉體粒子3a的移動而產(chǎn)生的靜電感應(yīng)在主電極21內(nèi)作用于處于平衡狀態(tài)的自由電子，如圖2(b)所示使電子從主電極21移動到檢測器7的電路內(nèi)，產(chǎn)生圖2(c)所示的電流i(t)。S卩，在輸送路徑2內(nèi)粉體粒子3a通過探針5附近的情況下，當由于靜電感應(yīng)現(xiàn)象而使帶正(+)電的粉體粒子3a靠近導(dǎo)體(主電極21)時，在導(dǎo)體近的一方出現(xiàn)相反符號的負(_)電荷，在遠的一方出現(xiàn)相同符號的正(+)電荷。當粉體粒子3a遠離時，導(dǎo)體回到電荷中和的原來的平衡狀態(tài)。以下，重復(fù)該狀態(tài)，如圖2(c)所示，在主電極21中產(chǎn)生交流電流i(t)。因此，當濃度高時，交流電流i(t)的振幅大，并且主電極21中感應(yīng)的正⑴電荷、 負(_)電荷回到原來的平衡狀態(tài)的時間也早，頻率增高。反之當濃度低時，振幅小，并且頻率也低。該粉粒體的濃度與檢測出的交流電流的振幅、頻率具有特有的相關(guān)關(guān)系。圖2(a)的檢測器7檢測該交流電流i (t)，在電流-電壓轉(zhuǎn)換電路7a中轉(zhuǎn)換為圖 2 (d)所示的電壓V (t)。在該電流-電壓轉(zhuǎn)換電路7a中，即使反饋電阻R的值增大，由于負反饋的效果，輸入阻抗也充分減小，即使不選擇特別的OP放大器，也具有高靈敏度和低噪聲的特性。然后，關(guān)于從檢測器7檢測出的檢測電流，利用信號處理部14的濾波電路僅取出交流成分，并將由粉體粒子3與所述探針5的碰撞或者由帶電粉體粒子3a與所述探針5的接觸引起的直流成分截止。然后，由運算部15根據(jù)所取出的交流電流的頻率及振幅，并根據(jù)存儲在存儲器內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)，計算輸送路徑2內(nèi)的粉粒體的濃度。由此，該粉粒體的流動計測裝置1不受流速變化和粉體粒子3a的大小、以及粉體粒子3a附著到探針5上的影響，能高精度地計測濃度。另一方面，由于將接地電極6設(shè)置在輸送路徑2內(nèi)的筒體如與探針5之間，即，粉體粒子3a容易滯留的粉粒體的濃度異常的主電極21的根基部，因而在接地電極6中產(chǎn)生的電流不會被取入到檢測器7內(nèi)，而是接到地E，將其異常的濃度數(shù)據(jù)作為噪聲來消除，因而可獲得高的計測精度。
然后，運算部15根據(jù)存儲在存儲器內(nèi)的粉粒體的濃度與輸送中的粉粒體相對空氣的重量比即固氣比之間的相關(guān)數(shù)據(jù)，求出該固氣比。流動狀態(tài)判斷部16根據(jù)與濃度的閾值相關(guān)的固氣比的閾值，判斷粉粒體的流動停止和流動停止前的中間流動狀態(tài)。設(shè)流動停止時的濃度為A，設(shè)相關(guān)的固氣比為B，考慮粉粒體的材質(zhì)、種類、制造工序的溫度條件、輸送路徑2固有的輸送條件等，設(shè)定濃度的閾值為tOXA、與其相關(guān)的固氣比的閾值為tlXB。 其中，to、tl均是不到1的常數(shù)。當求出的固氣比高于閾值tl XB時，盡管輸送路徑2內(nèi)的粉粒體流動，也判斷為處于接近閉塞的狀態(tài)，從報警部19發(fā)出報警。另一方面，當固氣比低于閾值tlXB時，判斷為粉粒體充分流動，也就是說，處于遠離閉塞的狀態(tài)。例如，當求出的固氣比是0. 9B超過了閾值時，發(fā)出報警，并且從粉粒體投入量調(diào)節(jié)部17向給料器12發(fā)出控制信號Si，進行減少向輸送路徑2的粉粒體投入量的調(diào)節(jié)，從流體流量調(diào)節(jié)部18向鼓風機13發(fā)出控制信號S2，進行增加輸送粉粒體的空氣的送出量的調(diào)節(jié)。其結(jié)果是，可避免輸送路徑2內(nèi)的粉粒體的流動停止。這樣，由于根據(jù)粉粒體的濃度來檢測輸送路徑2內(nèi)的粉粒體的流動狀態(tài)，因而不僅能容易地檢測以往那樣的流動停止狀態(tài)，而且能容易地檢測流動停止前的中間流動狀態(tài)，而且能夠避免輸送路徑2內(nèi)的粉粒體的流動停止。圖4示出靜電感應(yīng)檢測部8的探針5的變型例。該探針5與圖3不同，主電極21 全部隔著絕緣體M和絕緣體32由接地電極6覆蓋。由于設(shè)置在管徑小的輸送路徑2上， 因而主電極21與圖3相比突出長度縮短，主電極21、絕緣體M以及接地電極6的末端成為同一平面。其他結(jié)構(gòu)與所述實施方式相同。另外，在上述各實施方式中，作為流動計測裝置使用了靜電感應(yīng)型，然而可以使用計測粉粒體的蓄積電荷量的靜電電容型。如以上所述，參照

了優(yōu)選實施方式，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀本說明書后將在顯而易見的范圍內(nèi)容易設(shè)想各種變更和修正。因此，這種變更和修正可解釋為在根據(jù)所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)的變更和修正。
權(quán)利要求
1.一種粉粒體的流動計測裝置，該流動計測裝置具有主電極，其突出設(shè)置在對粉粒體進行流體輸送的輸送路徑內(nèi)；接地電極，其隔著覆蓋所述主電極的全部或一部分的絕緣物覆蓋主電極的至少根基部；以及檢測控制部，其根據(jù)帶電的粉粒體的電荷，利用兩電極來檢測所述輸送路徑內(nèi)的粉粒體的濃度，所述流動計測裝置根據(jù)所述粉粒體的濃度，計測所述輸送路徑內(nèi)的粉粒體的包括流動停止前的狀態(tài)在內(nèi)的流動狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉粒體的流動計測裝置，其中所述檢測控制部根據(jù)由于在所述輸送路徑內(nèi)流動的帶電的粉粒體粒子的移動引起的靜電感應(yīng)而在所述主電極中產(chǎn)生的電流，檢測所述粉粒體的濃度，所述檢測控制部根據(jù)所述粉粒體的濃度，檢測所述輸送路徑內(nèi)的粉粒體的包括流動停止前的狀態(tài)在內(nèi)的流動狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粉粒體的流動計測裝置，其中所述檢測控制部在檢測出接近所述流動停止的流動狀態(tài)的情況下，進行減少投向所述輸送路徑的粉粒體的投入量、或者增加輸送粉粒體的流體向所述輸送路徑的送出量的控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粉粒體的流動計測裝置，其中所述檢測控制部根據(jù)所述粉粒體的濃度與輸送中的粉粒體相對空氣的重量比即固氣比的相關(guān)關(guān)系，檢測流動狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉粒體的流動計測裝置，其中所述主電極的一部分隔著絕緣體由接地電極覆蓋，絕緣體的末端與接地電極的末端相比突出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉粒體的流動計測裝置，其中所述主電極全部隔著絕緣體由接地電極覆蓋。
全文摘要
一種粉粒體的流動計測裝置，其具有主電極(21)，其突出設(shè)置在對粉粒體進行流體輸送的輸送路徑(2)內(nèi)；接地電極(6)，其隔著覆蓋主電極(21)的全部或一部分的絕緣物(24)覆蓋主電極(21)的至少根基部；以及檢測控制部(10)，其根據(jù)帶電的粉粒體粒子(3a)的電荷，利用兩電極來檢測輸送路徑(2)內(nèi)的粉粒體的濃度，該流動計測裝置根據(jù)粉粒體的濃度，計測輸送路徑(2)內(nèi)的粉粒體的包括流動停止前的狀態(tài)在內(nèi)的流動狀態(tài)。
文檔編號G01N27/60GK102236028SQ20101028136
公開日2011年11月9日 申請日期2010年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月21日
發(fā)明者山下浩二, 萱原冨士生 申請人:關(guān)西自動化機器有限公司