Результат интеллектуальной деятельности: Прибор для определения угла естественного откоса сыпучего материала

Изобретение относится к измерительным приборам.

Известен прибор для определения угла естественного откоса сыпучего материала (А.С. СССР 615353 G01B 5/24, 1978), содержащий базовую плоскость, установленного на регулируемых опорах столик круглой формы, перемещаемый в перпендикулярном относительно базовой плоскости направлении, рейку для перемещения столика и угломер.

Недостатком известного прибора является ограниченная область его применения по свойствам исследуемых материалов. Он не может использоваться при исследованиях углов естественного откоса сыпучих материалов с частицами шарообразной или эллипсоидной формы. Например, семена сорго, проса, горчицы, вики и др. При подъеме столика круглой формы с насыпанным слоем исследуемого материала части шарообразной или эллипсоидной формы, размещенные по периферийным участкам столика имеют большую динамику перемещения в радиальном направлении (скатывания) под воздействием вышележащих слоев из-за незначительного сопротивления перекатыванию. В результате профиль вертикального осевого сечения, сформированного на столике исследуемого сыпучего материала при подъеме столика, приобретает форму синусоиды, что исключает объективную оценку его угла естественного откоса.

Известен прибор для определения угла естественного откоса сыпучего материала (Приборы для исследования по земледелию. Каталог. - М.: 1959. - С. 24.), содержащий горизонтальную опорную плоскость, узел создания откоса в виде полого цилиндра, механизм его подъема и угломер.

Недостатком известного прибора является неприемлемая для измерений угла естественного откоса форма монолита, образующегося на базовой плоскости после подъема полого цилиндра при исследовании сыпучих материалов, частицы которых имеют шарообразную или эллипсоидную форму из-за большей подвижности периферийных частиц при малом сопротивлении их перекатыванию.

Известно устройство для определения углов естественного откоса сыпучих материалов (А.С. СССР №1226000 G01B 3/56, 1986), содержащее корпус, базовую плоскость в виде диска с буртиком, полый цилиндр, контрольное кольцо, измерительный узел (выбрано в качестве прототипа).

Недостатком известного устройства является ограниченная область его применения по свойствам исследуемых материалов. Форма насыпного конуса из шарообразных и (или) эллипсоидных частиц не может быть идеальной - имеет место частичное смещение вершины насыпного конуса, образующие конуса не являются прямыми линиями и имеют разный угол наклона к горизонту. Поэтому измерение, производимое по точке контракта контрольного кольца с конкретной образующей насыпного конуса является единичным из выборки замеров, необходимых для объективной оценки угла откоса сыпучего материала.

Цель изобретения - расширение области применения прибора по физико-механическим свойствам исследуемых сыпучих материалов, повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что прибор для определения угла естественного откоса сыпучего материала, содержащий корпус, диск с буртиком, полый цилиндр и измерительный узел, согласно изобретению диск с буртиком закреплен на подставке, размещенной в чаше с горизонтальным ободом, который расположен на одинаковой высоте с подставкой, а измерительный узел выполнен в виде угломера с интервальным перемещением его по горизонтальному ободу.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид прибора для определения угла естественного откоса сыпучего материала в исходном состоянии, когда полый цилиндр установлен на диске с буртиком и заполнен сыпучим материалом, на фиг. 2 - полый цилиндр поднят механизмом и освобожден от сыпучего материала.

Прибор для определения угла естественного откоса содержит горизонтальную опорную плоскость 1, установленную на ней чашу 2 с горизонтальным ободом 3, подставку 4 с закрепленным на ней диском 5 с буртиком 6, полый цилиндр 7 с размещенным в нем сыпучим материалом 8, поводок 9, соединенный нитью 10 с механизмом подъема 11, угломер 12 с контрольной стрелкой 13.

Прибор для определения угла естественного откоса сыпучего материала работает следующим образом.

В исходном положении на горизонтальной опорной плоскости 1 установлена чаша 2 с горизонтальным ободом 3, а на диск 5 с буртиком 6, закрепленный на подставке 4, устанавливают полый цилиндр 7. Затем полый цилиндр 7 заполняют исследуемым сыпучим материалом 8 в объеме, превышающим (с запасом) объем формируемого конусного монолита сыпучего материала 8 на диске 5 с буртиком 6. После чего механизмом подъема 11 посредством нити 10 и поводка 9 медленно поднимают полый цилиндр 7. Вытекающий из полого цилиндра 7 сыпучий материал 8 формирует монолит конусной формы, а избыточная часть сыпучего материала 8 скатывается по конусной поверхности в чашу 2. Далее на угломере 12, перемещаемом по горизонтальному ободу 3 с угловым шагом γ, в каждом случае п измерений (n=360°/γ) устанавливают контрольную стрелку 13 параллельно n образующим конуса, находящимся под углами α_i к горизонту. По величинам i-ых замеров рассчитывают среднее значение угла естественного откоса сыпучего материала по формуле: После чего сыпучий материал 8 с диска 5 высыпают в чашу 2 и вместе с избыточной частью сыпучего материала 8 пересыпают в резервную емкость, устанавливают все составные части прибора для определения угла естественного откоса сыпучего материала 8 в исходное положение и повторяют опыт. Размещение диска 5 на подставке 4, установленной в чаше 2, исключает невозвратимые потери исследуемых сыпучих материалов 8 при их истечении из полого цилиндра 7. Избыточная часть сыпучих материалов 8, стекая по образующим конусного монолита, определяет их естественный угол наклона к горизонту. Выполнение подставки 4 с одинаковым размещением по высоте с горизонтальным ободом 3 упрощает контроль образующих конуса. Пошаговые замеры α_i в количестве n=360°/γ в каждом опыте обеспечивают повышение точности измерений в расширенном диапазоне свойств исследуемых материалов.