專利名稱：用于測量貯藏器內(nèi)材料水平的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于測量容器內(nèi)材料深度的裝置。特別地，本發(fā)明涉及用于測 量干燥松散顆粒材料(例如，貯藏器內(nèi)的家畜飼料)的深度的裝置及方法。
背景技術(shù)：
經(jīng)常需要對容器中干燥松散固體的水平和量或者液體或流體水平進(jìn)行測量的能 力，以便獲知容器中的材料使用率或消失率，以精確建立材料的使用率，從而使得用戶能夠 監(jiān)測并控制正從容器中抽取的材料的使用，以及獲知何時在預(yù)測材料將耗盡后用材料對容 器重新進(jìn)行補(bǔ)充。這樣的測量裝置還對操作者進(jìn)行報(bào)警，以避免對容器過度裝填，并且能夠 監(jiān)測重新裝填操作，以確保容器被完全但不過度地裝填。對于頻繁排出飼料以及重新填充飼料的農(nóng)業(yè)家畜飼料貯藏器而言，這種要求是特 別重要的。已經(jīng)開發(fā)了許多方式來實(shí)現(xiàn)這種類型的測量，但是所有這些方式都遭受到這樣 的問題，即內(nèi)在的復(fù)雜性，以及對于諸如家畜飼料之類的低附加值應(yīng)用的使用而言過于昂 貴，而即使昂貴，但在苛刻的使用環(huán)境(通常存在于使用了飼料貯藏器的農(nóng)村地點(diǎn)中)中也 常常是不可靠的。在現(xiàn)有技術(shù)中存在一些貯藏器水平測量裝置的示例。例如，Parsons(美國專利 3629946)示出了一種機(jī)械方法，其降低線纜上的鈴重，同時測量將鈴重引至與材料上表面 接觸要展開的線纜的長度。該機(jī)電系統(tǒng)使用了帶滑輪及滑車的復(fù)雜系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)該測量，其 必需使用經(jīng)受磨損和損壞的移動部件，并且其對于低密度以及不規(guī)則的材料表面不靈敏。 測量是間斷的和周期性的，因此不容易識別出連續(xù)的水平變化。Baird(美國專利3912954)教導(dǎo)了如何通過對聲波由材料表面的反射進(jìn)行計(jì)時從 而能夠?qū)⒏纳频恼晸Q能器的用途應(yīng)用到測量筒倉中的材料深度。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該 方法在使用了飼料貯藏器的苛刻情況中是不成功且不可靠的。此外，與諸如金屬貯藏器支 撐件和側(cè)壁之類的其它反射表面相比而言變化的且低密度的飼料材料的反射率以及來自 這些表面的復(fù)雜反射使得該方法并不可靠。Greer(美國專利4043199)示出了一種懸掛在筒倉內(nèi)的管的使用。筒倉內(nèi)的材 料擠壓該管，由此接合并支撐懸掛在該管內(nèi)的鏈的一部分。未支撐的鏈的重量被測量并且 與鏈的總重量比例性相關(guān)，以便確定被支撐的鏈的長度，并由此確定筒倉內(nèi)材料的深度。 該系統(tǒng)是復(fù)雜的，依賴于使用了機(jī)電移動部件的機(jī)械重量測量結(jié)果，給出了不易于自動化 的間斷性深度測量，并且由于稱重機(jī)構(gòu)的近似性質(zhì)而有大的誤差。McGookin(美國專利 4276774)使用了類似的方法，該方法使用了測力計(jì)和相關(guān)聯(lián)機(jī)構(gòu)對筒倉內(nèi)懸掛線纜的未被 支撐重量進(jìn)行測量，但卻沒有使用Greer所教導(dǎo)的保護(hù)管。該方法具有和Greer教導(dǎo)的方 法相同的缺點(diǎn)，因而對于許多應(yīng)用而言都是不實(shí)用的，包括家畜飼料筒倉。Beeston(美國專利4065967)使用了多個溫度傳感器和相關(guān)聯(lián)電路作為一種對由 空氣到粒狀材料容納物的材料變化所引起的溫度的間斷變化進(jìn)行檢測的方法來測量筒倉 內(nèi)溫度的非均勻的差異。該方法對于實(shí)施而言是復(fù)雜且昂貴的，并且水平的測量結(jié)果容易被與材料水平不相關(guān)的溫度變化擾亂，并且還容易被諸如家畜飼料之類的低密度且低傳導(dǎo) 性材料所引起的溫度的非常小的變化擾亂。該方法不是連續(xù)的，但是可能通過簡單地增加 溫度傳感器的數(shù)目來增加深度測量的頻率。Sogo (美國專利4107994)教導(dǎo)了將與振動板接觸的材料對該板的阻尼作為對筒 倉內(nèi)的材料水平進(jìn)行測量的方法。Sogo示出了位于筒倉頂部和底部處用于檢測裝滿狀況和 清空狀況的兩個振動板檢測器。Sogo描述了振動板裝置的優(yōu)點(diǎn)以及對該方法的替代。多種 振動板裝置可以與由Sogo所教導(dǎo)的檢測裝置一起使用，以便以間斷的方式來測量筒倉內(nèi) 材料水平的變化，但是該系統(tǒng)的成本將相應(yīng)成比例地增加，并且在貯藏器的側(cè)壁中需要多 個不期望的開口。Henry (美國專利4247784)教導(dǎo)了一種反射光束三角測量方法，但是這樣的系統(tǒng) 需要光學(xué)及光電檢測器，在家畜飼料筒倉的滿是灰塵的情況中，這些光學(xué)及光電檢測器將 很快被污染。該方法還需要反射材料以及復(fù)雜且昂貴的檢測和計(jì)算裝備，以便將反射角度 的小變化轉(zhuǎn)化成深度測量結(jié)果。因此，該方法對于便宜且可靠的飼料筒倉測量而言是不實(shí) 用的。Cournane (美國專利4807471)示出了使用來自筒倉內(nèi)空氣-材料界面的電反射 的深度測量方法。電波由頻率發(fā)生器產(chǎn)生，并由懸掛在筒倉內(nèi)傳輸交變頻率電波的電導(dǎo)體 來傳導(dǎo)，其由空氣-材料界面部分反射。反射的波通過精密復(fù)雜的檢測電路和微處理器來 檢測，并與深度相關(guān)。Cournane (美國專利523335 通過改進(jìn)從而擴(kuò)展了該方法，但是該 方法仍然是復(fù)雜的，并且對于家畜飼料筒倉的應(yīng)用而言可能是昂貴且不實(shí)用的。類似地， khreiner (美國專利M40310)示出了用于水平測量的復(fù)雜的微波雷達(dá)系統(tǒng)，其具有關(guān)于 諸如家畜飼料筒倉之類的普通應(yīng)用而言的相同的缺陷。Mlvo (美國專利6341271)教導(dǎo)了一種用于筒倉內(nèi)所容納材料的評估方法，但卻 沒有解釋如何以任何有效方式來對筒倉內(nèi)的容納物連續(xù)且自動地進(jìn)行測量。Salmon(美國 專利6608491)也示出了一種復(fù)雜且昂貴的方法，用于為筒倉內(nèi)排列的多個槳葉傳感器供 能并檢測它們的位置。這些傳感器通過每個槳葉上的材料的負(fù)荷而偏轉(zhuǎn)，因此能夠獲知筒 倉內(nèi)材料表面的間斷的大致位置。Dirksen(美國專利6732580)示出了監(jiān)測筒倉內(nèi)懸掛線纜重量的測力計(jì)。線纜配 備有末端重量以增加線纜/重量組件對由筒倉內(nèi)材料提供的支撐的變化的靈敏度。由測力 計(jì)測量的重量的變化與筒倉內(nèi)容納物的水平相關(guān)。實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)是不可靠的，需要使 用昂貴的測力計(jì)，否則對于低密度飼料是相對不靈敏的。測力計(jì)對于閃電和靜電是非常容 易受到損壞的，其對于該設(shè)想而言是維護(hù)風(fēng)險(xiǎn)。其他人將測力計(jì)用在松散貯藏器的三條腿或四條腿之下以通過重量直接測量松 散貯藏器的容納物。然而，測力計(jì)是昂貴的，非常易于受到閃電和靜電的損壞，并且需要由 技術(shù)人員頻繁地進(jìn)行維護(hù)，因而并未由家畜飼養(yǎng)者廣泛采用。這種方法也不容易用于未以 腿支撐的筒倉。JOffA Consilium US, Inc. (Littleton, MA 01460-1431, http://www. consiliumus. com)以產(chǎn)品名稱Meritape銷售的商用測量系統(tǒng)利用了類似于本發(fā)明中電阻 元件的電阻元件，如http//www, consiliumus. com/Meritape. htm中所描述的那樣。包封 物覆蓋傳導(dǎo)元件和電阻元件，通過由流體靜壓所致的包封物的擠壓使所述傳導(dǎo)元件和電阻6元件接觸。這些保護(hù)材料的包封物形成有固有的形狀和張力偏置，其由流體靜壓產(chǎn)生變形。 由擠壓所致的電接觸而導(dǎo)致的電阻的變化被轉(zhuǎn)換成關(guān)于流體材料的深度測量結(jié)果。用于Meritape的構(gòu)造對于具有高內(nèi)部壓力的相對致密的材料(例如液體)而言 能夠很好地工作，但是對于具有低內(nèi)部壓力的低密度、干燥松散材料(例如家畜飼料)而言 卻不能測量其深度，這是因?yàn)檫@些成形且未支撐的包封物在尺寸大小上受到能夠通過未支 撐包封物所獲得的固有形狀和張力偏置的限制。這些包封物對干燥松散材料可獲得的形狀 基本上不變形，并且對像家畜飼料那樣的材料的低內(nèi)部壓力不靈敏。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了簡單且低費(fèi)用的方法和裝置來測量和監(jiān)測貯藏器內(nèi)干燥松散固體 的水平，由此解決了如上所述的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的問題。本發(fā)明的目的是提供一種裝置該裝置測量筒倉內(nèi)干燥松散材料的材料深度的連 續(xù)變化，例如具有固有低內(nèi)部壓力的家畜飼料；該裝置具有這樣的構(gòu)造，其允許易于對柔性 外覆蓋物的張力和面積進(jìn)行調(diào)整和修改，以便有效地用于具有一定范圍的低內(nèi)部壓力和其 它特性的各種干燥松散顆粒材料；該裝置能夠由直線的分段來組裝，使得最終部署好的裝 置匹配任何高度的貯藏器的總深度；該裝置能夠被組合為串聯(lián)連接的兩個或更多個貯藏器 水平監(jiān)測器，以便采樣并以貯藏器內(nèi)多個局部變化的深度的平均值來報(bào)告深度；以及，該裝 置能夠組合成三角排列，以便在貯藏器內(nèi)沿三個方向測量材料水平，并且為了更好的準(zhǔn)確 度而測量更寬范圍的內(nèi)部壓力。本發(fā)明能夠使用一個導(dǎo)體和一個相對的電阻線(或螺旋纏繞的電阻線)元件，或 者一個導(dǎo)電膜和一個電阻膜，或者兩個相對且可一致變形的電阻膜元件，以便提供可變的 電阻接觸電路，其具有反比于貯藏器內(nèi)材料深度的電阻。本發(fā)明提供了一種測量貯藏器內(nèi)材料深度的方法，因?yàn)樾畔⒛軌蛲ㄟ^微處理器或 計(jì)算機(jī)從多個貯藏器進(jìn)行收集，所以該方法對于測量、讀出、傳輸、報(bào)告、以及轉(zhuǎn)換是簡單 的。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的這些以及其它目標(biāo)，提供了一種貯藏器水平監(jiān)測系統(tǒng)，其使用 了 一個或多個監(jiān)測裝置以便測量貯藏器內(nèi)的材料水平。監(jiān)測裝置均具有帶有沿著縱向方向 延伸的至少兩個剛性框架構(gòu)件的框架，在這些框架構(gòu)件之間具有空間。柔性材料覆蓋框架 構(gòu)件，并且包圍它們之間的空間，以形成柔性外覆蓋物。第一電阻元件和第二電阻或?qū)щ娫?件沿著所述裝置的縱向方向延伸，并且被布置成當(dāng)由貯藏器內(nèi)的松散材料壓在柔性覆蓋物 外表面而施加壓力時移動成在第一和第二框架構(gòu)件之間彼此接觸。連接到監(jiān)測裝置的電路 測量第一和第二元件中至少一個的自由未接觸的部分的總電阻，以便提供貯藏器內(nèi)材料水 平的測量結(jié)果。由以下示出并描述了本發(fā)明具體實(shí)施例的描述，僅僅通過對最適于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的 一些模式的說明，本發(fā)明的多個其它目的對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得明顯。正如將認(rèn)識到 的那樣，本發(fā)明能夠具有其它不同的實(shí)施例，并且其若干細(xì)節(jié)能夠具有在各種顯而易見的 方面中的修改，而并未脫離本發(fā)明。因此，附圖和說明都應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是說明性的，而非限制 性的。


通過參考附圖，本發(fā)明將得到更清楚的認(rèn)識。附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的貯藏器水平監(jiān)測裝置的透視圖；圖2是圖1中所示的貯藏器水平監(jiān)測裝置的正視圖；圖3是貯藏器水平監(jiān)測裝置的上端和下端的放大細(xì)節(jié)圖；圖4是貯藏器水平監(jiān)測裝置的上端的剖視細(xì)節(jié)圖；圖5是示出了多個被端到端連接在一起的貯藏器水平監(jiān)測裝置的正視圖；圖6是具有外部張緊器的貯藏器水平監(jiān)測裝置的上端的透視圖；圖7是圖6中所示貯藏器水平監(jiān)測裝置的上端的平面圖；圖8是處于非接觸狀況的貯藏器水平監(jiān)測裝置橫截面圖；圖9是貯藏器水平監(jiān)測裝置的橫截平面圖，其中外力被施加至柔性外覆蓋物，從 而導(dǎo)致導(dǎo)電膜接觸電阻元件；圖10是圖9中所示的貯藏器水平監(jiān)測裝置的一部分的細(xì)節(jié)圖；圖11是貯藏器水平監(jiān)測裝置的橫截側(cè)視圖，其示出了沿著該裝置中由貯藏器內(nèi) 干燥松散顆粒材料接觸的部分的電阻元件和導(dǎo)電膜之間的接觸；圖12是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的貯藏器水平監(jiān)測裝置的橫截平面圖，其中在柔 性外覆蓋物的內(nèi)表面上設(shè)置有第一電阻膜和第二電阻膜或?qū)щ娔?；圖13是圖12中所示的貯藏器水平監(jiān)測裝置的橫截平面圖，其中外力被施加至柔 性外覆蓋物，從而導(dǎo)致第一膜接觸第二膜；圖14是圖13中所示的貯藏器水平監(jiān)測裝置的一部分的細(xì)節(jié)圖；圖15是圖12中所示的貯藏器水平監(jiān)測裝置的橫截側(cè)視圖，其示出了沿著該裝置 中由貯藏器內(nèi)干燥松散顆粒材料接觸的部分的第一膜和第二膜之間的接觸；圖16是裝備有本發(fā)明的貯藏器水平監(jiān)測系統(tǒng)的貯藏器的剖切正視圖；圖17(a)和圖17(b)是根據(jù)本發(fā)明的飼料貯藏器水平監(jiān)測系統(tǒng)的圖示；圖18是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的貯藏器水平監(jiān)測裝置的透視圖，其中以三角配 置布置三個平行的框構(gòu)件；圖19是圖18中所示的貯藏器水平監(jiān)測裝置的平面圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將具體參考附圖中的圖1至圖19來描述根據(jù)本發(fā)明的貯藏器水平監(jiān)測裝置、 方法和系統(tǒng)。本發(fā)明利用了這樣的設(shè)想，即其能夠響應(yīng)于低密度干燥松散顆粒材料，并且使得 能夠采用由電阻元件和導(dǎo)電元件之間的擠壓接觸所致的電阻變化來關(guān)于任何高度的貯藏 器對這種材料的深度準(zhǔn)確且連續(xù)地進(jìn)行測量。如圖1-4中所示，貯藏器水平監(jiān)測裝置10具有框架11，框架11包括第一和第二剛 性框架構(gòu)件12、13，第一和第二剛性框架構(gòu)件12、13沿裝置10的縱向方向延伸并且在兩個 框架構(gòu)件12、13之間具有空間14?？蚣軜?gòu)件12、13由位于框架11的上下端17、18附近的 相應(yīng)的彈簧加載的分隔器組件15、16保持分隔開。每個彈簧加載的分隔器組件15、16包括 支撐桿19，其延伸穿過框架構(gòu)件12、13中相應(yīng)的孔，用于相對于框架構(gòu)件12、13的滑動移動。壓縮彈簧20放置在支撐桿19的各端上，并且由延伸穿過支撐桿19的滾銷21保持就 位。壓縮彈簧20被布置為施加彈力從而使框架構(gòu)件12、13彼此偏置離開。彈力的量可以 通過改變彈簧20的彈簧常數(shù)、彈簧長度、以及彈簧壓縮來調(diào)整。柔性材料完全覆蓋框架構(gòu)件12、13，并且包圍框架構(gòu)件12、13之間的空間14，以便 形成柔性外覆蓋物22。柔性材料可以是任意適當(dāng)?shù)膹椥阅げ牧?，例如聚乙烯、聚氯乙烯、?膠、彈性化紡布等等。柔性材料的材料和厚度被選擇為對于將要測量的干燥松散材料23的 類型是適當(dāng)耐用的。例如，在所示的實(shí)施例中使用了 6密耳的聚乙烯膜。柔性外覆蓋物22 可以被熱封，以便包圍并且密封框架11以及貯藏器水平監(jiān)測裝置10的其它部件。在該實(shí) 施例中，框架11和分隔器組件15、16由柔性外覆蓋物22完全包圍，并且對用戶而言是不可 接觸到的，但也被屏蔽和保護(hù)，從而免受來自灰塵的污染或者與干燥松散材料23的腐蝕性 接觸。第一電阻元件M在由柔性外覆蓋物22包圍的空間14內(nèi)沿裝置10的縱向方向延 伸。圖1-4中所示的實(shí)施例中的電阻元件對是電阻線，該電阻線在其上下端25J6分別連 接到上下支撐桿19。電阻元件對可以是任何合適的電阻線，例如，直的鎳鉻線?？商娲兀?由絕緣芯支撐的均勻分布且螺線纏繞的線(例如，玻璃纖維線或塑料桿或一些類似構(gòu)造) 可以被用作電阻線對。提供了拉伸彈簧27，以便在電阻線M上保持張力。連接線28J9 被連接到電阻元件對，并且從裝置10的上下端延伸，用于連接到電路(或者連接到其它模 塊單元，如以下描述的那樣)。第二導(dǎo)電元件30在由柔性外覆蓋物22包圍的空間14內(nèi)沿裝置10的縱向方向延 伸。在圖1-4中所示的實(shí)施例中的導(dǎo)電元件30是內(nèi)部膜導(dǎo)體(例如，鋁箔)，其在面對電 阻元件M的一側(cè)上粘附到柔性外覆蓋物22的內(nèi)表面?？商娲?，導(dǎo)電元件30可以是位于 柔性外覆蓋物22的內(nèi)側(cè)的導(dǎo)電性蒸發(fā)、噴涂、或蝕刻的金屬箔或類似物。連接線31、32連 接到導(dǎo)電元件30，并且從裝置10的上下端延伸，用于連接到電路(或者連接到其它模塊單 元，如以下描述的那樣)。導(dǎo)電元件30被布置為對柔性外覆蓋物22的外表面施加壓力時，在位于第一和第 二框架構(gòu)件12、13之間的空間14內(nèi)移動到與電阻元件M接觸。由導(dǎo)電元件30接觸的電 阻元件M的部分33的長度提供了指示貯藏器34內(nèi)干燥松散固體材料23的水平的可測量 電阻值。電阻元件M和導(dǎo)電元件30被布置成使得接觸部分33能夠響應(yīng)于隨著貯藏器34 內(nèi)的干燥松散材料23的水平的變化而導(dǎo)致的施加至柔性外覆蓋物22的壓力的變化來連續(xù) 地在長度上改變。柔性外覆蓋物22通過位于框架構(gòu)件12、13之間的彈簧分隔器組件15、16來保持 緊張。由彈簧分隔器組件15、16施加的彈力能夠被選擇為適合于由裝置10測量和監(jiān)測的 干燥松散材料23的類型。貯藏器水平監(jiān)測裝置10中的電阻元件M的電阻由連接到從裝置10上端延伸的 線觀、31的惠斯通橋電路35來測量。在圖17中概念性地示出了橋電路35和系統(tǒng)布局。橋 電路35連續(xù)讀出并報(bào)告電阻元件M的自由且未接觸部分的總電阻。該電阻測量結(jié)果與貯 藏器34內(nèi)材料23的深度相反地且線性地相關(guān)。為了便于安裝在遠(yuǎn)程貯藏器位置處，橋電 路35可以是由電池或太陽能提供功率。來自橋電路35的電阻測量值可以被轉(zhuǎn)換成指示貯藏器34內(nèi)材料水平的成比例的電壓或數(shù)字值，其然后可以通過無線電或通過電連接傳輸?shù)脚c微處理器或計(jì)算機(jī)37相關(guān) 聯(lián)的接收器36。多個貯藏器水平監(jiān)測裝置10能夠以這樣的方式通過中央處理器37來連續(xù) 監(jiān)測。中央處理器37將從一個或多個貯藏器34的橋電路35接收的信號轉(zhuǎn)換成深度或容 積數(shù)據(jù)，并與進(jìn)料磨38通信，用于重新供給。用于測量、讀出、傳輸、報(bào)告、以及轉(zhuǎn)換電阻值 成貯藏器深度值或容積的方法對于電子領(lǐng)域技術(shù)人員而言都是已知的。本發(fā)明產(chǎn)生了具有大面積且被支撐的柔性外覆蓋物22的貯藏器水平監(jiān)測器，其 中柔性外覆蓋物22具有可調(diào)整的表面張力以便使得能夠在干燥松散顆粒固體23 (例如家 畜飼料)的低內(nèi)部壓力下令導(dǎo)體30受控偏轉(zhuǎn)。當(dāng)干燥松散顆粒固體材料23接觸并壓靠柔 性外覆蓋物22的外表面時，導(dǎo)體元件30偏轉(zhuǎn)成與中央的電阻元件M接觸。電阻元件M 在由拉伸彈簧27所致的張力下保持筆直和張緊。本發(fā)明的貯藏器水平監(jiān)測系統(tǒng)能夠被制成監(jiān)測裝置10的一種連續(xù)構(gòu)造，其具有 等于貯藏器34高度的長度，如圖2和16所示那樣?？商娲?，貯藏器水平監(jiān)測系統(tǒng)能夠由 更短的段制成，這些更短的段能夠端到端附接在一起，以便總長度匹配貯藏器34的高度， 如圖5中所示那樣。裝置10可以設(shè)置有連接結(jié)構(gòu)，例如圖3中所示的頂部連接眼39和底 部連接鉤40，以便利于將多個段附接在一起。通過使用能夠附接在一起的較短的段，系統(tǒng)能 夠更易于運(yùn)輸和現(xiàn)場組裝，并且能夠更容易適應(yīng)貯藏器深度的范圍。監(jiān)測裝置10的若干段 的組合能夠以串聯(lián)的電阻電路被電連接?？蚣軜?gòu)件12、13能夠由任何合適的剛性材料制成，例如，木材、玻璃纖維、鋼、或其 它材料，或者如本實(shí)施例中那樣，是塑料導(dǎo)管。管的直徑被選擇成使得柔性外覆蓋物22的 寬度和彈簧分隔器組件15、16的力產(chǎn)生與被監(jiān)測的干燥松散材料23的體積密度和內(nèi)部壓 力一致的偏轉(zhuǎn)距離和張力的組合。裝置10的尺寸以及彈簧組件15、16的張力可以被選擇， 使得在由被監(jiān)測的干燥松散材料23接觸時，能夠在導(dǎo)電元件30和電阻元件M之間實(shí)現(xiàn)偏 轉(zhuǎn)和接觸。例如，為了增加偏轉(zhuǎn)力的大小，兩個框架構(gòu)件12、13之間的距離以及由此柔性外 覆蓋物22的寬度都可以增加，以將更多的面積暴露給干燥松散材料23的內(nèi)部壓力。為了 對抗偏轉(zhuǎn)力，以及為了使柔性外覆蓋物22恢復(fù)其未變形配置并且中斷中央電阻元件M和 導(dǎo)電元件30之間的接觸，當(dāng)內(nèi)部壓力隨著干燥松散材料23的水平降低而消失并且暴露出 貯藏器水平監(jiān)測裝置10的額外長度時，彈簧分隔器組件15、16上的彈性張力可以增加。在圖6和圖7中示出了替代性構(gòu)造，其中框架11和柔性外覆蓋物22通過外部的 可調(diào)整張緊分隔器組件50來保持緊張。外部分隔器組件50使用管鉗51、52或其它適合的 夾緊結(jié)構(gòu)而連接到框架構(gòu)件12、13的外側(cè)。支撐結(jié)構(gòu)53圍繞在框架11周圍，張力彈簧M 經(jīng)由有眼螺栓55、56連接在支撐結(jié)構(gòu)53和框架11的相應(yīng)側(cè)之間。將張力彈簧M連接到 支撐結(jié)構(gòu)53的有眼螺栓55可以在長度上被調(diào)節(jié)，以便改變施加到框架11的彈性張力。多 個外部分隔器組件50可以按需使用，以便在柔性外覆蓋物22上產(chǎn)生均勻且合適的張力，從 而使得能夠偏轉(zhuǎn)，并且在貯藏器水平監(jiān)測裝置10突出在干燥松散材料23的水平之上時還 能夠恢復(fù)分隔。在圖12-15中示出了另一替代性構(gòu)造，其中去除了中央電阻線，并且使用了兩個 內(nèi)部膜元件60、61，而不是位于柔性外覆蓋物22內(nèi)側(cè)上的一個導(dǎo)體膜。兩個膜元件60、61 在位于兩個框架構(gòu)件11、12之間的空間14的相對側(cè)上被粘附至柔性外覆蓋物22的內(nèi)表面，從而彼此面對。兩個內(nèi)部膜元件60、61中的任一個或兩個都可以是電阻性的。正如上 述第一實(shí)施例中那樣，干燥松散材料23的內(nèi)部壓力使柔性外覆蓋物22變形，直到兩個內(nèi)部 膜元件60、61在位于兩個框架構(gòu)件11、12之間的空間14內(nèi)被壓在一起，從而完成具有反比 于貯藏器34內(nèi)的干燥松散材料23的深度的電阻的電路。如圖16所示，單個貯藏器水平監(jiān)測裝置10或者由兩個或更多個機(jī)械且電聯(lián)接的 裝置構(gòu)成的系統(tǒng)在使用位置能夠通過頂部入口 70被布置到貯藏器34中。裝置10能夠以 若干方式中的任意一種從貯藏器的頂部被機(jī)械懸掛，例如，使用吊架71來緊固到貯藏器內(nèi) 部的頂部，或者緊固到貯藏器入口的邊緣。如果貯藏器34很大，或者貯藏器34內(nèi)的材料23 的排出流已知是不均勻的，那么兩個或更多個貯藏器水平監(jiān)測裝置10可以被串聯(lián)地懸掛 且電連接，以便測量來自貯藏器34內(nèi)多個位置的若干水平的平均值。在圖18和圖19中示出了貯藏器水平監(jiān)測裝置的替代性實(shí)施例80。在該實(shí)施例 中，三個剛性框架構(gòu)件81、82、83的三角排列被布置成彼此平行并且沿著裝置80的縱向方 向延伸，其中在各框架構(gòu)件81-83之間具有空間84。三個導(dǎo)電膜元件85、86、87被粘附至裝 置80的三個側(cè)面上的柔性外覆蓋物88的內(nèi)部表面，并且三個電阻元件89、90、91被布置在 位于框架構(gòu)件81-83之間的相應(yīng)空間84內(nèi)，從而與導(dǎo)電膜85-87相對。該構(gòu)造提供了具有 三個含有導(dǎo)體側(cè)面的裝置80，其能夠從三個不同方向接收來自貯藏器34內(nèi)干燥松散材料 23的體積的壓力。盡管已經(jīng)聯(lián)系本發(fā)明的具體實(shí)施例對其專門進(jìn)行了描述，但是要理解的是，這僅 僅是作為說明而絕非限制，所附權(quán)利要求的范圍應(yīng)當(dāng)被解釋為和現(xiàn)有技術(shù)所允許的一樣覓ο1權(quán)利要求
1.一種貯藏器水平監(jiān)測裝置，包括第一電阻元件，沿著所述裝置的縱向方向延伸；和第二電阻或?qū)щ娫?，沿著所述裝置的縱向方向延伸，所述第一和第二元件被布置成 移動至彼此接觸；其特征在于，所述裝置包括框架，所述框架包括沿著所述縱向方向延伸的至少兩個剛 性框架構(gòu)件，并且在所述框架構(gòu)件之間具有空間；柔性材料覆蓋所述框架構(gòu)件并且包圍所述框架構(gòu)件之間的空間，以便提供柔性外覆蓋 物；和所述第一和第二元件被布置成當(dāng)壓力被施加在所述柔性外覆蓋物的外表面時，在位于 所述第一和第二框架構(gòu)件之間的空間內(nèi)移動到彼此接觸，以便提供指示貯藏器內(nèi)材料水平 的接觸部分。
2.如權(quán)利要求1所述的貯藏器水平監(jiān)測裝置，其特征在于，所述第一和第二元件布置 成使得所述接觸部分能夠響應(yīng)于隨著貯藏器內(nèi)材料水平的變化而施加到所述柔性外覆蓋 物的壓力的變化從而在長度上連續(xù)變化。
3.如權(quán)利要求2所述的貯藏器水平監(jiān)測裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括連接到所述第 一和第二元件的電路，所述電路包括用于連續(xù)測量所述第一和第二元件中至少一個的自由 未接觸部分的總電阻的裝置，以便提供貯藏器內(nèi)材料水平的測量結(jié)果。
4.如權(quán)利要求3所述的貯藏器水平監(jiān)測裝置，其特征在于，所述電路是可變電阻接觸 電路，具有反比于貯藏器內(nèi)材料深度的電阻。
5.如權(quán)利要求1所述的貯藏器水平監(jiān)測裝置，其特征在于，所述柔性外覆蓋物和框架 被構(gòu)造成在壓力由干燥松散固體施加于所述柔性外覆蓋物的外表面時，允許所述第一和第 二元件移動至彼此接觸。
6.如權(quán)利要求1所述的貯藏器水平監(jiān)測裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括彈簧分隔器裝 置，用于施加彈性力以便使得所述兩個剛性框架構(gòu)件彼此偏置離開。
7.如權(quán)利要求6所述的貯藏器水平監(jiān)測裝置，其特征在于，所述彈簧分隔器裝置包括 用于調(diào)整彈性力以改變使所述第一和第二元件移動到彼此接觸所需壓力大小的裝置。
8.如權(quán)利要求6所述的貯藏器水平監(jiān)測裝置，其特征在于，所述彈簧分隔器裝置包括 第一彈簧組件和第二彈簧組件，所述第一彈簧組件布置為使所述兩個剛性框架構(gòu)件的第一 端彼此偏置離開，所述第二彈簧組件布置為使所述兩個剛性框架構(gòu)件的第二端彼此偏置離 開。
9.如權(quán)利要求8所述的貯藏器水平監(jiān)測裝置，其特征在于，所述第一和第二彈簧組件 包括布置在所述兩個剛性框架構(gòu)件之間的壓縮彈簧。
10.如權(quán)利要求8所述的貯藏器水平監(jiān)測裝置，其特征在于，所述第一和第二彈簧組件 包括布置在所述框架外側(cè)的可調(diào)整的彈簧加載的分隔器元件。
11.如權(quán)利要求1所述的貯藏器水平監(jiān)測裝置，其特征在于，所述第一元件是在所述框 架構(gòu)件之間的空間內(nèi)沿著所述裝置的縱向方向延伸的電阻線。
12.如權(quán)利要求11所述的貯藏器水平監(jiān)測裝置，其特征在于，所述第二元件是在所述 柔性外覆蓋物的面對所述第一元件的一側(cè)上粘附至其內(nèi)部表面的內(nèi)部膜導(dǎo)體。
13.如權(quán)利要求1所述的貯藏器水平監(jiān)測裝置，其特征在于，所述第一元件是在所述柔性外覆蓋物面對所述框架構(gòu)件之間的空間的一側(cè)上粘附至其內(nèi)部表面的電阻膜，并且所述 第二元件是粘附至所述柔性外覆蓋物的內(nèi)部表面的電阻膜，位于所述框架構(gòu)件之間的空間 的面對所述第一元件的相對側(cè)上。
14.如權(quán)利要求1所述的貯藏器水平監(jiān)測裝置，其特征在于，所述第一元件是在所述柔 性外覆蓋物面對所述框架構(gòu)件之間的空間的一側(cè)上粘附至其內(nèi)部表面的電阻膜，并且所述 第二元件是粘附至所述柔性外覆蓋物的內(nèi)部表面的導(dǎo)電膜，位于所述框架構(gòu)件之間的空間 的面對所述第一元件的相對側(cè)上。
15.如權(quán)利要求1所述的貯藏器水平監(jiān)測裝置，其特征在于，所述至少兩個框架構(gòu)件包 括三個框架構(gòu)件，所述三個框架構(gòu)件以三角排列布置為大體上彼此平行，并且沿著所述裝 置的縱向方向延伸，在所述個框架構(gòu)件之間具有空間，并且其中，所述第一和第二元件包括 三組第一和第二元件，被布置成當(dāng)壓力在三個不同方向施加至所述柔性外覆蓋物的外表面 時，提供指示貯藏器內(nèi)材料水平的相應(yīng)接觸部分。
16.如權(quán)利要求1所述的貯藏器水平監(jiān)測裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括用于將多個所 述裝置端到端串聯(lián)連接在一起以便適應(yīng)不同的貯藏器高度的裝置。
17.如權(quán)利要求1所述的貯藏器水平監(jiān)測裝置，其特征在于，所述柔性外覆蓋物包括完 全覆蓋所述框架構(gòu)件并包圍所述框架構(gòu)件之間的空間的耐用彈性膜材料。
18.如權(quán)利要求17所述的貯藏器水平監(jiān)測裝置，其特征在于，所述膜材料是聚乙烯膜。
19.一種貯藏器水平監(jiān)測系統(tǒng)，包括至少一個監(jiān)測裝置，包括第一電阻元件，沿著所述裝置的縱向方向延伸；和第二電阻或?qū)щ娫刂鲅b置的縱向方向延伸，所述第一和第二元件被布置成 移動至彼此接觸；和其特征在于，所述裝置包括框架，所述框架包括沿著所述縱向方向延伸的至少兩個剛 性框架構(gòu)件，并且在所述框架構(gòu)件之間具有空間；柔性材料覆蓋所述框架構(gòu)件并且包圍所述框架構(gòu)件之間的空間，以便提供柔性外覆蓋 物；和所述第一和第二元件被布置成當(dāng)壓力被施加在所述柔性外覆蓋物的外表面時，在位于 所述第一和第二框架構(gòu)件之間的空間內(nèi)移動到彼此接觸，以便提供指示貯藏器內(nèi)材料水平 的接觸部分；和連接到所述至少一個監(jiān)測裝置的電路，所述電路包括用于對所述第一和第二元件中至 少一個的自由未接觸部分的總電阻進(jìn)行連續(xù)測量的裝置，以便提供貯藏器內(nèi)材料水平的測量結(jié)果。
20.如權(quán)利要求19所述的貯藏器水平監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個監(jiān)測裝置 包括用于在被監(jiān)測的貯藏器內(nèi)吊掛所述裝置的裝置，并且其中所述第一和第二元件被布置 成使得所述接觸部分能夠響應(yīng)于隨著所述貯藏器內(nèi)材料水平的變化而施加到所述柔性外 覆蓋物的壓力的變化而在長度上連續(xù)改變。
21.如權(quán)利要求19所述的貯藏器水平監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述電路是可變電阻接 觸電路，具有與貯藏器內(nèi)材料深度成反比的電阻。
22.如權(quán)利要求19所述的貯藏器水平監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個監(jiān)測裝置包括彈簧分隔器裝置，用于施加彈性力以使所述兩個剛性框架構(gòu)件彼此偏置離開。
23.如權(quán)利要求19所述的貯藏器水平監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個監(jiān)測裝置 包括端到端串聯(lián)地連接在一起的多個監(jiān)測裝置。
24.如權(quán)利要求19所述的貯藏器水平監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個監(jiān)測裝置 包括串聯(lián)地連接在一起的多個所述監(jiān)測裝置，以便提供來自所述貯藏器內(nèi)多個位置的平均 貯藏器水平測量結(jié)果。
25.一種測量貯藏器內(nèi)材料深度的方法，包括提供具有框架、沿所述框架的縱向方向延伸的至少第一電阻元件和第二電阻或?qū)щ娫?件、以及在所述框架上的柔性外覆蓋物的貯藏器水平監(jiān)測裝置；將所述貯藏器水平監(jiān)測裝置放置在貯藏器內(nèi)，其中所述裝置的第一端位于第一深度 處，所述裝置的第二端位于第二深度處，所述第一和第二元件被布置成移動到彼此接觸，以 便響應(yīng)于所述貯藏器內(nèi)干燥松散顆粒材料的深度的變化而提供在長度上可變的接觸部分。測量所述第一和第二元件中至少一個的電阻，以便提供所述貯藏器內(nèi)材料水平的測量 結(jié)果。
全文摘要
一種貯藏器水平監(jiān)測系統(tǒng)，其使用了一個或多個監(jiān)測裝置(10)以便測量貯藏器(34)內(nèi)的材料(23)的水平。監(jiān)測裝置(10)均具有帶有沿著縱向方向延伸的至少兩個剛性框架構(gòu)件(12、13)的框架(11)，在這些框架構(gòu)件之間具有空間(14)。柔性材料(22)覆蓋框架構(gòu)件(12、13)，并且包圍它們之間的空間(14)。第一電阻元件(24)和第二電阻或?qū)щ娫?30)沿著所述裝置(10)的縱向方向延伸，并且被布置成當(dāng)由貯藏器(34)內(nèi)的松散材料(23)壓在柔性覆蓋物(22)的外表面而施加壓力時移動成在第一和第二框架構(gòu)件(12、13)之間彼此接觸。連接到監(jiān)測裝置(10)的電路(35)測量第一和第二元件(24、30)中至少一個的自由未接觸的部分的總電阻，以便提供貯藏器(34)內(nèi)材料水平的測量結(jié)果。
文檔編號G01F23/18GK102057258SQ200880129632
公開日2011年5月11日 申請日期2008年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月4日
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