Устройство для точного измерения объема молока в резервуаре

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в молокоохладителях для коммерческого учета объема молока в резервуаре во время дойки на фермах. Устройство содержит калиброванную мерную линейку, а также регулируемые опоры под рамой резервуара. В устройство комплектно введен отвес, закрепленный вверху резервуара на жесткой шпильке, а также целик, установленный внизу на раме, причем отвес при монтаже регулируемых опор на ферме и при калибровке линейки на заводе-изготовителе совмещен по вертикали с целиком. Устройство позволяет простейшими средствами с погрешностью не более 5 л или 0,5% измерять объем молока в резервуаре в диапазоне 5008000 л.

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в резервуарах-охладителях молока прямоугольного, горизонтально-цилиндрического или горизонтально-полуцилиндрического, а также вертикально-цилиндрического типа объемом от 300 л до 30000 л для точного измерения массы молока при продажах, отгрузках на молочно-товарных фермах для коммерческого учета. Известны погружные мерные линейки отградуированные через 50 л, используемые в квадратных молочных холодильных резервуарах, расположенных на четырех регулируемых опорах [1], содержащих наружные трубчатые испарители хладона с компрессорно-конденсаторными агрегатами.

Известны также приборы фирмы Emdress+Hauser: микроволновые радарные уровнемеры для жидкостей Micropilot S FMR531, использующие регистрацию расстояния от бесконтактного датчика с измерительным преобразователем, непосредственно закрепленного на верхнем кронштейне вертикальных цилиндрических резервуаров, которые вычитают из расстояния от датчика до дна пустого резервуара [2]. Также известны ультразвуковые бесконтактные уровнемеры Prosonic M FMU 40/45 [3], состоящие из датчика и измерительного преобразователя, выполненные в едином корпусе, работающие по такому же принципу. В танках-охладителях молока Kryos фирмы Westfalia Surge [4] используется погружной электронный датчик уровня, с измерительным поплавком и стержнем.

Молочная холодильная установка по патенту RU 2265322, A01J 9/04, 2005 г в качестве простейшего измерителя объема молока в резервуаре использует мерную линейку из нержавеющей стали, отградуированную через 50 литров [1]. Опуская ее через люк до упора, отмечают уровень и объем продукта по глубине погружения в молоко на соответствующем делении. Аналогичный простейший измеритель объема применяется в вариантном исполнении резервуаров Westfalia Surge (без электронного датчика уровня). С другой стороны, известен портативный цифровой лазерный дальномер (ЦЛД) DLE 50 Professional фирмы BOSCH [5], габаритные размеры которого 58×100×32 мм, масса 0.18 кг, цена деления 1 мм, со встроенными батареями питания, предназначенный для измерения дальностей, длин, высот от датчика до непрозрачных, непористых поверхностей, с помощью узконаправленного лазерною луча. Он применяется преимущественно для строительных работ - своеобразная «лазерная рулетка», а также успешно используется как основной измеритель объема молока по способу в патенте РФ 2441367 от 08.07.2008 г. [6].

Стационарные бесконтактные уровнемеры для жидкостей Micropilot S FMR. 531 и Prosonic M FMU 40/45 используют принцип соответственно радиолокации и эхолокации, поставляются с протоколами калибровки и программным обеспечением, а также возможностью задания собственной таблицы линеаризации для пересчета уровня в единицы объема. Они содержат отдельно излучатель и программируемый ЖК-дисплей, являются сложными, габаритными и дорогими для использования в резервуарах охладителях молока, особенно учитывая невысокую квалификацию обслуживающего персонала ферм. К тому же ультразвуковой уровнемер РМИ 40 усложнен встроенным датчиком температуры для коррекции точности. Аналогичными недостатками (сложностью и малой ремонтопригодностью) обладает емкостной поплавковый датчик уровня резервуара Kryos [4]. К тому же он является погружным и требует периодической очистки стержня и поплавка для сохранения точности.

Недостатком погружных мерных линеек прототипа [1, 4] является невысокая точность и жесткая расчетная градуировка в литрах при нанесении шкалы, не позволяющая учесть реальный технологический разброс (допуск) размеров индивидуально каждого резервуара при его изготовлении и калибровке. Реальные отклонения диаметра, длины, высоты и ширины внутренней поверхности резервуаров [1, 4] до 2-5 мм приводят к погрешностям в десятки литров, которые необходимо учитывать дополнительными корректирующими таблицами. И если реальные отклонения размеров при градуировке (нанесении делений и калибровке линейки методом гравирования) будут легко учтены метрологами в процессе заполнения резервуара водой через 25 л, 50 л, 100 л на предприятии-изготовителе и нанесении соответствующих делений с помощью высокоточных эталонных водомерных счетчиков-расходомеров (счетчиков объема) точность до 0,5%, то положение уровня молока по мерной линейке при установке на ферме с учетом диапазона регулирования опор резервуаров ±25 мм может отличаться на десятки и сотни литров особенно, принимая во внимание неровность полов в доильном зале.

Основным недостатком всех перечисленных аналогов и прототипа является необходимость коррекции эталонных заводских калибровочных таблиц, гравировок линеек, перепрограммирования электронных, ультразвуковых, лазерных и др. датчиков опытными монтажниками, операторами, программистами и т.д. по месту установки на ферме.

Известно, что при монтаже горизонтально-цилиндрических резервуаров [4] на ферме для полного слива молока за счет регулируемых опор выставляют уклон от 1° до 2° (от 0,007 до 0,015 рад) в сторону сливного патрубка относительно плоскости горизонта. При максимальном расстоянии между крайними опорами L=3 м разброс отсчетов на мерной линейке составляет от 20 мм до 45 мм. Нетрудно видеть, что такой разброс меняет всю шкалу на сотни литров и требует пересчета (перепрограммирования) составления дополнительных корректирующих таблиц и новой калибровки линейки эталонными счетчиками в условиях законченного монтажа при испытаниях на ферме. Новая калибровка-гравировка (заполнение 6000 л порциями по 50 л) с помощью эталонных счетчиков-расходомеров до 30 л/мин занимает 1 рабочую смену и создает дополнительные проблемы при пуске в эксплуатацию.

Целью заявляемой полезной модели является преодоление указанных недостатков, реализация простейшего устройства для точного измерения объема молока в резервуарах различной формы в условиях молочно-товарной фермы.

С этой целью в устройство измерения объема молока в резервуаре, содержащее калиброванную мерную линейку, а также регулируемые опоры под рамой резервуара, согласно СУЩНОСТИ предлагаемой полезной модели в нее комплектно введен отвес, закрепленный вверху резервуара на жесткой шпильке, а также целик, установленный внизу на раме, причем отвес при монтаже регулируемых опор и калибровке линейки совмещен по вертикали с целиком.

Сущность полезной модели поясняется чертежом общего вида горизонтально-полуцилиндрического молокоохладителя, представленным на фиг. 1 и сборочным чертежом отвеса и целика фиг. 2.

Полуцилиндрический термоизолированный резервуар 1 с откидными крышками 2, мотор-редуктором 3, мешалкой 4, щелевым испарителем днища 5, связанным с компрессорно-конденсаторным агрегатом 6, располагается на единой раме 7 с шестью регулируемыми опорами 8. Жесткая шпилька 9 диаметром Ф8 мм с фиксированным пазом 10 приварена вверху к обечайке облицовки резервуара 1. Внизу на раме установлен целик 11. Острие конуса отвеса 12 имеет малый диаметр Ф0,5 мм. На целике 11 нанесено перекрестие 13, толщина штрихов 0,5 мм. Отвес 12 представляет собой стальной конус массой 50 гр на шпагате. Съемная мерная линейка 14 представляет собой нержавеющую стальную полосу шириной - 50 мм.

Компоновка ККА 6 с резервуаром 1 на единой раме 7 позволяет транспортировать на ферму молокоохладитель, заправленный фреоном, и запустить его сразу же при подключении к промышленной сети 380 В, 50 Гц.

Работает полезная модель следующим образом.

При приемо-сдаточных испытаниях резервуара 1 на горизонтальной площадке завода-изготовителя с помощью шести регулируемых опор 8 устанавливают резервуар 1 с уклоном в продольной плоскости к сливному патрубку порядка 1°2°, чтобы обеспечить полный слив молока. При этом с помощью винтов опор 8 совмещают острие конуса отвеса 12 с перекрестием 13 целика 11 в продольной и поперечной плоскости.

Калибровку мерной линейки 14 производят с помощью эталонного аттестованного счетчика, например, водяного ВСХ-15 (цена деления - 0,1 л). Заполняют водой резервуар 10005000 л порциями: в начале шкалы мерной линейки 14 до 100200 л через 25 л, в середине и вверху шкалы - через 50 л. При этом наносят гравировку штрихами шириной 0.5 мм.

Такая калибровка на заводе-изготовителе позволяет исключить все погрешности формы при изготовлении резервуара 1 и на мерной линейке 14 получить объем молока по уровню воды (штрихами) с точностью до погрешности самого эталонного счетчика, которая не превышает 0,5% во всем диапазоне уровней.

Перед транспортировкой закрепляют отвес на резервуаре 1. При монтаже на ферме освобождают отвес и с помощью регулируемых опор 8 совмещают острие конуса отвеса 12 с перекрестием 13 целика 11. Тем самым гарантируют такое же положение резервуара 1 относительно плоскости горизонта, как и при калибровке мерной линейки на заводе-изготовителе и выбирают все неровности площадки на ферме в пределах до 50 мм.

Оценим погрешность измерения объема на ферме мерной линейкой с учетом погрешности совмещения конуса отвеса 12 и перекрестия 13 на целике 11=±0,5 мм при базовом расстоянии L от 2 до 3 м и длине отвеса h от 1 м до 2 м для резервуаров от 1000 л до 6000 л. Эта погрешность X для резервуара любой формы определится из геометрического соотношения X=L/h и составит от ±1 мм до ±0,75 мм. В верхнем сечении полуцилиндрического резервуара 1 объемом 2500 л при расстоянии между делениями линейки 16 мм на каждые 50 л эта погрешность X не превысит ±X50/17=±3 л. В нижнем сечении, где расстояние между делениями 25 л составляет 50 мм, эта погрешность не превысит ±125/50=±0,5 л.

Таким образом, с помощью предлагаемой полезной модели простейшими средствами удается получить достаточно точное и простое устройство измерения объема молока в резервуаре на молочно-товарных фермах с учетом ограниченной квалификации обслуживающего персонала.

По сравнению с прототипом и аналогами, требующими высокой квалификации монтажной бригады с перепрограммированием электронных, лазерных, ультразвуковых, гидростатических и других датчиков с контроллерами в условиях молочно-товарных ферм, полезная модель позволяет удешевить производство и упростить пуско-наладочные работы резервуаров-молокоохладителей со средствами первичного коммерческого учета молока.

Источники информации.

1. Молочная холодильная установка. Патент RU 2265322, 2005 г.

2. Микроволновый радарный уровнемер для бесконтактного измерения уровня жидкостей Micropilot SFMR. 531. В книге ОАО «Челябинский завод теплоприбор»: 2006 г., 454047, г. Челябинск, ул. 2-я Павелецкая, 36: дилерский центр ENDRESS+HAUSER. стр. 267-269; сайт http:tpchel.ru.

3. Компактный ультразвуковой уровнемер для жидкостей Prosonic M FME 40. Книга ОАО «Челябинский завод теплоприбор»: 2006 г., 454047, г. Челябинск, ул. 2-я Павелецкая, 36: дилерский центр ENDRESS+HAUSER. стр. 271-272: сайт: www.tpchel.ru.

4. Танк охладитель молока Kryos Westfalia surge. Рекламный буклет 2006 г. стр. 2. 3, 6, сайт: www.westfalia.ru. Москва, ул. Семеновский Вал, 6, строение 1, тел. 937-57-63.

5. Цифровой лазерный дальномер DLE 50 Professional. BOSCH. Руководство по эксплуатации, стр.143-150. На русском языке. ООО «Роберт Бош». Сервисный центр по обслуживанию электроинструмента. 129515, Москва, ул. Академика Королева. 13, строение 5, тел. 935-71-93, сайт: www.bosch-pt.com.

6. Способ измерения объема молока в резервуаре. Патент РФ 2441367 от 08.07.2008 г.

Устройство для точного измерения объема молока в резервуаре, содержащее калиброванную мерную линейку, а также регулируемые опоры под рамой резервуара, отличающееся тем, что в него комплектно введен отвес, закрепленный вверху резервуара на жесткой шпильке, а также целик, установленный внизу на раме, причем отвес при монтаже регулируемых опор и калибровке линейки совмещен по вертикали с целиком.

РИСУНКИ