Электродное устройство для измерения содержания воды в формовочном песке, прибор для измерения содержания воды в формовочном песке и способ и устройство для подачи воды в смеситель

010398 Область техники Настоящее изобретение относится к электродному устройству для измерения содержания воды в формовочном песке, прибору для измерения содержания воды в формовочном песке и к способу и устройству для подачи воды в смеситель. Уровень техники В обычном приборе для измерения содержания воды в формовочном песке путем приложения электрического тока к формовочному песку используется электродное устройство для подачи в песок электрического тока. Электродное устройство содержит несколько электродных элементов, расположенных параллельно друг другу с определенными расстояниями между ними, причем эти элементы образуют квадратный профиль и обладают электрической проводимостью, удерживающий элемент для удержания множества электродных элементов, так что верхние поверхности электродных элементов открыты, причем удерживающий элемент является электрическим изолятором, соединительные устройства для поочередного соединения множества электродных элементов друг с другом, так что соединенные электродные элементы образуют два полюса, и причем эти устройства обладают электрической проводимостью. Однако обычный прибор для измерения содержания воды в формовочном песке, имеющий вышеуказанную конструкцию, требует довольно большого объема, когда он находится в бункере для хранения формовочного песка. Здесь термин "содержание воды в формовочном песке" определяется как количество содержащейся в нем воды и выражается в весовых процентах воды в единице веса формовочного песка. Измеряя содержание воды в формовочном песке, можно контролировать свойства оборотного формовочного песка,чтобы он имел оптимальные для использующегося при изготовлении литейных форм формовочного песка свойства. Патентный документ WO 2004/003534 A1. Описание изобретения Решаемая проблема заключается в том, что имеются ограничения на размер или форму электродного устройства, если устройство для измерения содержания воды в формовочном песке располагают в формовочном песке. Чтобы решить эту проблему, устройство по п.1 формулы изобретения, относящемуся к электродному устройству для измерения содержания воды в формовочном песке, имеет следующую структуру. А именно, электродное устройство для измерения содержания воды в формовочном песке путем подачи в него электрического тока включает большое число проводящих элементов, расположенных концентрически с определенными расстояниями между ними в продольном направлении, причем элементы образуют кольцевую форму, удерживающий элемент для удержания множества проводящих элементов, причем удерживающий элемент является изолятором и имеет форму цилиндра такого же диаметра, что и проводящие элементы, и два электрических провода для попеременного соединения соответствующих элементов из множества проводящих элементов, так что проводящие элементы образуют два полюса,причем два электрических провода проходят через полость в удерживающем элементе. Согласно данному изобретению, за счет того, что электродное устройство имеет форму стержня, и два электрических провода проходят через его внутреннюю часть, его размер можно уменьшить и сделать более компактным. Таким образом, чтобы поместить электродное устройство для измерения содержания воды в формовочном песке, не потребуется большого объема. Как поясняется в предшествующих абзацах, описанное в п.1 электродное устройство для измерения содержания воды в формовочном песке путем подачи в него электрического тока включает несколько проводящих элементов, расположенных концентрически с определенными расстояниями между ними в продольном направлении, причем элементы имеют кольцевую форму, удерживающий элемент для удержания множества проводящих элементов, причем удерживающий элемент является изолятором и имеет форму цилиндра того же диаметра, что и проводящие элементы, и два электрических провода для поочередного соединения соответствующих элементов из множества проводящих элементов, так что проводящие элементы образуют два полюса, причем два электрических провода проходят через полость в удерживающем элементе. Таким образом, изобретение по п.1 имеет преимущество в том, что электродное устройство может применяться, по существу, без ограничений по размеру или форме в объеме формовочного песка, в который оно помещено. Краткое описание чертежей На фиг. 1 показан предпочтительный вариант реализации электродного устройства согласно изобретению в вертикальном поперечном разрезе и структура измерительного прибора с ним. На фиг. 2 показан пример измерения содержания воды в формовочном песке при использовании прибора для его измерения согласно изобретению. На фиг. 3 приведена блок-схема одного варианта реализации смесителя формовочного песка, использующего прибор с регулирующим устройством для измерения содержания воды в формовочном песке, и устройство по данному изобретению для подачи воды в смеситель.-1 010398 На фиг. 4 приведена блок-схема другого варианта реализации смесителя формовочного песка с использованием прибора с регулирующим устройством для измерения содержания воды в формовочном песке и устройство по данному изобретению для подачи воды в смеситель. Предпочтительные варианты реализации изобретения Далее со ссылкой на фигуры подробно поясняется один предпочтительный вариант реализации электродного устройства по данному изобретению для измерения содержания воды в формовочном песке. Как показано на фиг. 1, электродное устройство 1 согласно изобретению для измерения содержания воды в формовочном песке содержит множество проводящих элементов 2-2, 3-3, расположенных концентрически с определенным расстоянием между ними в продольном направлении, причем элементы образуют кольцевую форму; удерживающий элемент 4 для удержания множества проводящих элементов 2-2, 3-3, причем удерживающий элемент 4 является изолятором и имеет форму цилиндра такого же диаметра, что и проводящие элементы 2-2, 3-3; два электрических провода 5-6 для попеременного соединения соответствующих элементов из множества проводящих элементов 2-2, 3-3, так что они образуют два полюса, причем два электрических провода 5-6 проходят через полость в удерживающем элементе 4; электронагреватель 7, расположенный в удерживающем элементе 4, являющемся изолятором, и термопара 8 как средство измерения температуры, причем термопара 8 проходит через удерживающий элемент 4 и находится в нем. Проводящие элементы 2-2, 3-3 выполнены из металлического материала, имеющего отличное сопротивление коррозии. Удерживающий элемент 4 включает центральную зону 9, имеющую цилиндрическую форму, несколько коротких кольцевых частей 10-10, расположенных снаружи центральной зоны 9, длинные кольцевые части 11-11, расположенные на верхнем и нижнем краю коротких кольцевых частей 10-10 и снаружи центральной зоны 9, причем длинные кольцевые части 11-11 немного длиннее, чем короткие кольцевые части 10-10, верхние и нижние фиксирующие части 12-13 для удержания коротких кольцевых частей 10-10 и длинных кольцевых частей 11-11 путем ввинчивания верхнего и нижнего края центральной зоны 9 в верхнюю и нижнюю фиксирующие части 12-13, соответственно, причем эти фиксирующие части 12-13 имеют полую коническую форму. Короткие кольцевые части 10-10, длинные кольцевые части 11-11 и верхняя и нижняя фиксирующие части 12-13 выполнены из сверхвысокомолекулярного полиэтилена или алюмооксидной керамики, и, например, подвергнуты обработке на станке, отливке или термообработке после отливки. Электронагреватель 7 соединен с нагревательным устройством 16 и имеет форму ленты. Термопара 8 соединена с несущим элементом 14, который находится сверху верхней фиксирующей части 12, и проходит вниз на 50 мм ниже нижней части удерживающего элемента 4, являющегося изолятором. Как поясняется выше, так как дистальный конец термопары 8 простирается вниз более чем на 30 мм ниже нижней части удерживающего элемента 4, на него не воздействует тепло, выделяемое электронагревателем 7. Два электрических провода 5-6 соединяют поочередно соответствующие элементы из множества проводящих элементов 2-2, 3-3, так что проводящие элементы 2-2, 3-3 образуют два полюса. Как альтернативное решение, передние концы двух проводов 5-6 могут быть соединены с верхними проводящими элементами 2, 3, и поочередные соответствующие элементы из множества проводящих элементов 2-2, 33 могут быть соединены друг с другом с помощью соединительных средств, таких как винт, сделанный из того же материала, что и материал проводящих элементов 2-2, 3-3, так что проводящие элементы 2-2,3-3 образуют два полюса. Считая, что электродное устройство 1 устанавливается в существующий бункер, и что оно должно измерять содержание воды в формовочном песке в бункере, его размеры определены следующим образом. Проводящие элементы 2, 3 имеют диаметр 30-100 мм и длину 5-20 мм. Короткие кольцевые части 10 удерживающего элемента 4 имеют высоту 5-20 мм, чтобы сохранить интервалы между проводящими элементами 2, 3 на заданном уровне и чтобы сохранять свои изолирующие свойства. Электродное устройство 1 имеет такую структуру, какая пояснена выше, и в целом имеет форму цилиндрической колонны, при этом два провода 5-6 могут пройти сквозь электродное устройство 1. Таким образом, поскольку электродное устройство 1 стало компактным, объем для помещения его в формовочный песок становится заметно меньше. Конденсацию влаги на поверхностях проводящих элементов 2-2, 3-3 можно предотвратить, нагревая их электронагревателем 7, активируя нагревательное устройство 16. Для обычного электродного устройства термопара устанавливается так, что она отделена от устройства. Однако для настоящего изобретения, поскольку термопара 8 встроена в электродное устройство 1 путем помещения ее в полость удерживающего элемента 4, можно получить устройство, которое имеет компактную форму. Далее, со ссылкой на фиг. 1 поясняется регулирующее устройство 21 для управления электродным устройством 1 для измерения содержания воды в формовочном песке. Как показано на фиг. 1, электродное устройство 1 электрически соединено с регулирующим устройством 21. Регулирующее устройство 21 состоит из устройства 22 для подачи прямоугольных низкочастотных импульсов постоянного электрического тока на проводящие элементы 2-3 электродного устройства 1 по двум электрическим проводам 5-6, устройства 23 для измерения и стабилизации напряжения, создаваемого между двумя электри-2 010398 ческими проводами 5-6 при протекании электрического тока через формовочный песок между проводящими элементами 2-2, 3-3, устройства 24 для коррекции напряжения, измеренного и отфильтрованного устройством 23, исходя из измеренной температуры формовочного песка, и устройства 25 для расчета содержания воды в формовочном песке, исходя из отфильтрованного напряжения, скорректированного устройством 24. После того, как электродное устройство 1 помещено в формовочный песок, свойства которого измеряют, пропускают электрический ток через формовочный песок между проводящими элементами 2-2,3-3, подавая прямоугольные низкочастотные импульсы постоянного тока на проводящие элементы 2-2,3-3 электродного устройства 1 с помощью устройства 22 регулирующего устройства 21. Далее, напряжение, возникающее между двумя электрическими проводами 5, 6, измеряется и фильтруется устройством 23 для его измерения и стабилизации. Далее, напряжение, отфильтрованное устройством 23, корректируется устройством 24 регулирующего устройства 21, исходя из измеренной температуры, используя сигнал от термопары 8. Затем устройством 25 регулирующего устройства 21, исходя из отфильтрованного и скорректированного напряжения, рассчитывается содержание воды в формовочном песке. Рассчитанное содержание воды показано, например, на фиг. 2. На фиг. 2 показаны результаты измерений содержания воды во влажном формовочном песке, возвращенном после разборки опок. Горизонтальная шкала графика на фиг. 2 показывает содержание воды (реальное содержание воды в процентах), полученное измерением содержания воды, испарившейся из формовочного влажного песка при его нагревании. Вертикальная шкала графика показывает содержание воды (измеренное содержание воды в процентах), измеренное устройством 21 по данному изобретению. График на фиг. 2 показывает,что в диапазоне 0,5-3% фактического содержания воды во влажном формовочном песке содержание воды, измеренное устройством по данному изобретению, соответствует фактическому содержанию воды. Далее, со ссылкой на фиг. 3 поясняется способ подачи нужного количества воды в формовочный песок в смеситель 31. Вода подается в смеситель 31 при помощи регулирования устройством 30 для подачи воды, имеющим гидравлическую схему, которая состоит из цифрового расходомера 34, соединенного с источником воды 33, и электромагнитного двухпозиционного клапана 32, последовательно соединенного с расходомером 34 посредством блока управления 20, состоящего из электродного устройства 1 и регулирующего устройства 21. В устройстве 30 подачи воды вода подается в смеситель 31 при открывании электромагнитного двухпозиционного клапана 32 устройства 30 на основании сигнала от блока управления 20. Количество воды, текущей через электромагнитный двухпозиционный клапан 32, суммируется цифровым расходомером 34. Момент закрытия электромагнитного двухпозиционного клапана 32 регулируется сигналом, передаваемым от регулирующего устройства 21 блока управления 20 на электромагнитный двухпозиционный клапан 32, причем этот сигнал передается заранее, чтобы скорректировать количество воды, текущей в смеситель 31 после того, как клапан 32 будет закрыт на основании измерения количества воды. На фиг. 4 показан другой вариант осуществления способа подачи требуемого количества воды в смеситель 31. На фиг. 4 другой электромагнитный двухпозиционный клапан 35 соединен параллельно с электромагнитным двухпозиционным клапаном 32 гидравлической схемы. Схема состоит из цифрового расходомера 34, который сообщается с источником 33 воды, и электромагнитного двухпозиционного клапана 32, последовательно соединенного с расходомером, как показано на фиг. 3. Отношение скорости течения для двух электромагнитных двухпозиционных клапанов 32 и 35 может устанавливаться так, чтобы составлять от 1:2 до 1:10. Когда начинается поступление воды в смеситель 31, оба электромагнитных двухпозиционных клапана 32 и 35 открываются по сигналу с регулирующего устройства 21 блока управления 20. Количество воды, протекающей через клапаны, объединяется цифровым расходомером 34. Когда количество воды, поданной в смеситель формовочного песка, достигнет заранее заданного значения,которое определяется, исходя из требуемого количества вода, электромагнитный двухпозиционный клапан 35 закрывается, а электромагнитный двухпозиционный клапан 32 продолжает поставлять воду в смеситель 31. Затем момент закрывания электромагнитного двухпозиционного клапана регулируется сигналом, передаваемым на него от блока управления 20, причем этот сигнал передается заранее, чтобы скорректировать количество воды, текущей в смеситель 31, исходя из измерения количества воды, поступающей в смеситель 31 после того, как клапан 32 закрыт. Таким путем он прекращает поступление воды в смеситель 31. Согласно описанным способам, даже если давление в источнике 33 воды устройства 30 изменяется, или если даже скорость течения воды в гидравлической схеме снижается, все еще возможно подавать воду в смеситель 31 к формовочному песку в точном количестве. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для измерения содержания воды в формовочном песке, включающее полый цилиндрический удерживающий элемент из электроизолирующего материала; электропроводящие элементы, имеющие кольцевую форму, расположенные концентрично удерживающему элементу на расстоянии друг от друга и имеющие такой же внешний диаметр, что и удерживающий элемент, и два электрических провода для соединения электропроводящих элементов так, что соседние электропроводящие элементы имеют разную полярность, причем два электрических провода расположены в полости удерживающего элемента. 2. Устройство по п.1, дополнительно содержащее электронагреватель, размещенный в полости удерживающего элемента. 3. Устройство по любому из пп.1 или 2, дополнительно содержащее средство для измерения температуры, размещенное в полости удерживающего элемента, причем дистальный конец средства для измерения температуры выступает наружу из удерживающего элемента. 4. Устройство по п.3, в котором дистальный конец средства для измерения температуры выступает более чем на 30 мм из нижней части удерживающего элемента. 5. Прибор для измерения содержания воды в формовочном песке, включающий устройство для измерения содержания воды в формовочном песке по любому из пп.1-4,средство формирования прямоугольных низкочастотных импульсов электрического тока,средство для измерения и стабилизации напряжения, создаваемого между двумя электрическими проводами при протекании электрического тока,средство коррекции напряжения, измеренного и отфильтрованного средством для измерения и стабилизации напряжения, исходя из измеренной температуры формовочного песка, и средство для расчета содержания воды в формовочном песке, исходя из отфильтрованного напряжения, скорректированного устройством коррекции напряжения. 6. Способ увлажнения формовочного песка в смесителе, включающий использование устройства для подачи воды, содержащего цифровой расходомер, соединенный с источником воды, и электромагнитный двухпозиционный клапан, последовательно соединенный с расходомером, включающий определение содержания воды в формовочном песке посредством использования прибора по п.5,определение разности между значением требуемого содержания воды в формовочном песке и измеренным значением содержания воды в формовочном песке,определение необходимого количества воды для подачи в смеситель,открытие электромагнитного двухпозиционного клапана для подачи воды в смеситель и затем закрытие электромагнитного двухпозиционного клапана, когда количество поданной воды достигнет необходимого количества. 7. Способ по п.6, в котором закрытием электромагнитного двухпозиционного клапана управляют посредством сигнала, передаваемого на электромагнитный двухпозиционный клапан, причем этот сигнал передается заранее, чтобы скорректировать количество воды, исходя из измерения количества воды, поступающей в смеситель после закрытия электромагнитного двухпозиционного клапана. 8. Способ по п.6, в котором упомянутое устройство для подачи воды дополнительно содержит второй электромагнитныйдвухпозиционный клапан, соединенный параллельно с упомянутым электромагнитным двухпозиционным клапаном, причем отношение скорости потока для двух электромагнитных двухпозиционных клапанов устанавливают от 1:2 до 1:10.