СПОСОБ ВЕСОВОГО ДОЗИРОВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1997 года по МПК C03B1/00 G01G13/28 B28C7/04 

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано в линиях дозирования различных компонентов, предназначенных для дальнейшего смешивания, например при приготовлении стекольной шихты.

При приготовлении стекольной шихты на дозировочно-смесительных линиях семь-восемь различных компонентов выгружаются из соответствующих дозаторов на сборочный конвейер, по которому подаются в смеситель. Основными критериями эффективности дозировочно-смесительных линий являются производительность и точность дозирования. Для повышения производительности процесса дозирования все чаще используется метод, при котором загрузка компонентов в дозатор осуществляется в режиме интенсивной подачи. Для повышения же точности дозирования выгрузка материала из дозатора производится сначала в интенсивном, а потом в замедленном режиме.

Точность разгрузки материала из дозатора повышается, если дозирование осуществляется не с полной выгрузкой материала, а с остаточным "тарным весом", который учитывает налипание материала на стенки дозатора, после выгрузки заданного веса.

Для снижения материалоемкости дозировочного оборудования при сохранении производительности и точности в настоящее время находит применение дозирование частичными дозами, при котором масса каждой дозы равна частному от деления величины заданной массы на число частичных доз. Очевидно, что при этом уменьшаются габариты дозаторов и дозировочно-смесительной линии, что важно при реконструкции существующих дозировочно-смесительных цехов. Но при снижении величины частичной дозы труднее обеспечить снижение относительной погрешности дозирования при использовании дозатора частичных доз в режиме весов, когда из дозатора выгружаетя полностью материал, который нагружается. Поэтому представляет интерес способ дозирования частичными дозами с остаточным "тарным весом".

Известен способ весового дозирования сыпучих материалов, включающий задание установок заданной массы дозы и максимальной массы дозы, загрузку позы материала, сравнение текущего значения ее массы с установкой заданной массы дозы, прекращение загрузки дозы при равенстве этих значений, сравнение фактической массы дозы с максимальной массой дозы и осуществление выгрузки дозы, если фактическая масса дозы не превышает максимальной массы дозы, или осуществление запрета выгрузки, если фактическая масса дозы превышает максимальную массу дозы, измерение после выгрузки дозы остаточной массы материала и задание ее уставки, корректирование уставки заданной массы на величину уставки остаточной массы, осуществление выгрузки основной части дозы грубым и точным потоками одновременно, а затем оставшейся ее части только точным потоком, сравнение текущего значения оставшейся массы дозы материала с уставкой остаточной массы и при их равенстве прекращение выгрузки, уменьшение уставки остаточной массы для увеличения времени выгрузки дозы, или увеличение ее для уменьшения времени выгрузки [1]
Недостатком данного способа является то, что он более предназначен для дозирования заданной массы материала за один цикл "загрузка-разгрузка" и менее для дозирования частными дозами.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, является способ дозированной подачи компонентов стекольной шихты, включающий подачу дозы частями массой, равной частному от деления заданной массы доза на число частей, определение массы выгружаемого материала после подачи каждой части, вычисление разности между заданной массой дозы и массой выгруженного материала, корректирование массы последней части, подачу всех частей, кроме последней, в режиме интенсивной подачи, определение разницы между заданной массой и массой выгруженного материала перед подачей предпоследней части и при значении разности меньше удвоенного значения массы заданной части задание на отвес последней части уменьшают на величину наименьшего предела дозирования, подачу последней части сначала в интенсивном режиме, а потом в замедленном [2]
Недостатком этого способа дозирования является то, что он не учитывает изменение физических свойств дозируемого материала. Кроме того, известный способ не учитывает возможную остаточную массу материала. Оба этих фактора приводят к снижению точности дозирования. Следует также подчеркнуть, что применение данного способа полностью исключает дозирование с остаточным материалом, так как оно ограничено наименьшим пределом дозирования, который в данном случае может быть больше, чем остаточная масса материала.

Главная задача усовершенствования повышение точности дозирования.

Другая задача усовершенствования повышение производительности дозирования. Это достигается тем, что в известном способе весового дозирования сыпучих материалов, включающем загрузку дозы частями массой, равной частному от деления заданной массы дозы на число частей, определение массы выгруженного материала после разгрузки каждой части, вычисление разности между заданной массой дозы и суммарной массой выгруженного материала, корректирование массы последней части, подачу всех частей кроме последней в режиме интенсивной разгрузки, осуществлении подачи последней части сначала в интенсивном, а затем замедленном режиме, разгрузку каждой частичной дозы осуществляют с остаточной массой материала, причем для всех частей кроме последней установку остаточной массы задают из условия P_о>P_т, а установку остаточной массы для последней дозы задают исходя из условия

P_о остаточная масса материала;
P_т оставшаяся часть дозы;
P_з заданная масса дозы;
σ максимальная погрешность загрузки в процентах;
n число частей.

Отличием предложенного технического решения от прототипа является то, что разгрузку каждой частичной дозы осуществляют с остаточной массой материала, причем дополнительно для всех частей кроме последней уставку остаточной массы задают из условия P_о>P_т, а уставку остаточной массы для последней дозы задают, исходя из условия
.

В известных технических решениях подобная совокупность признаков отсутствует. Использование этой совокупности признаков позволит повысить точность дозирования за счет двухсторонней разгрузки последней частичной дозы и учета остаточной массы материала; позволит путем разной уставки остаточной массы материала все части кроме последней разгружать в интенсивном режиме, что дополнительно повышает производительность процесса дозирования, так как загрузка всех частей ведения интенсивно.

Кроме того, все части загружаются и разгружаются с заданной интенсивностью без дополнительного управляющего воздействия, а лишь за счет конструктивных особенностей дозатора и разной уставки остаточной массы материала.

На фиг. 1 изображено устройство, реализующее способ весового дозирования сыпучих материалов; на фиг. 2 момент начала выгрузки частичной дозы из дозатора на сборочный транспортер; на фиг. 3 момент начала выгрузки материала, оставшегося в камерах "грубой" и "точной выгрузки"; на фиг. 4 - момент перед окончанием выгрузки материала всех частей кроме последней; на фиг. 5 момент окончания выгрузки всех частей, кроме последней; на фиг. 6 - момент перехода на режим "точной" выгрузки для последней части; на фиг. 7 - момент окончания выгрузки последней части; на фиг. 8 график загрузки - разгрузки частичных доз в зависимости от величины остаточной массы материала (остаточного "тарного" веса) при количестве частей n 4.

Устройство, реализующее способ, состоит из надвесового бункера 1; весового дозатора 2; питателя 3 загрузки; питателя 4 разгрузки; перегородки 5; разделяющей нижнюю часть весового дозатора 2 на две камеры камеру "грубой выгрузки" и камеру "точной" досыпки; калибровочного отверстия 6 "грубой" выгрузки; калибровочного отверстия 7 "точной" выгрузки; тензометрических датчиков 8, 9, 10; сборочного конвейера 11; микропроцессорного блока 12 управления; преобразователя 13 сигналов с датчиков 8, 9, 10; блока 14 уставки заданной массы дозы P_з; блока 15 уставки массы части дозы P_з/n, где n количество частей; блока 16 установки остаточной массы P_о(n-1) для всех частей, кроме последней; блока 17 установки остаточной массы P_о(n) для последней части; пускателя 18 питателя 3 загрузки и пускателя 19 питателя 4 разгрузки.

На графике загрузки-разгрузки (фиг. 8) участок 20 изображает процесс загрузки одной из частей дозы, кроме последней; участок 21 изображает процесс разгрузки одной из частей дозы, кроме последней; участок 22 изображает процесс загрузки последней части, а участок 23 процесс разгрузки последней части дозы.

Способ реализуется следующим образом.

Перед началом дозирования оператором вводятся значения всех уставок в блоки 14 17. После пуска устройства в работе блок 12 запоминает остаточную массу P₀, которая с тензометрических датчиков 8, 9, 10 через преобразователь 13 поступает на его вход. Так как величина P₀ за счет погрешности дозирования, налипания материала от цикла к циклу может меняться, то перед загрузкой первой частичной дозы корректируют уставку заданной массы, после чего на выходе блока 12 управления формируется команда "загрузка", которая в момент времени t₀ через пускатель 18 подается на привод (на чертеже не показан питателя 3 загрузки. Питатель 3 открывается и начинается заполнение дозатора 2 материалом. Заполнение осуществляется в режиме "грубый" поток и прекращается в момент времени t₁ по достижении массы дозируемого материала. Значения P_ф= P₀+P₃/n, где P_ф фактическая масса части заданной дозы; P_o остаточная масса; P_з заданная величина массы дозируемого материала; n количество частей.

При этом величина части заданной дозы равна разности между фактической массой и остаточной.

P₃/n P_ф P_о
По окончании загрузки, если отсутствуют аварийные ситуации, в блоке 12 формируется команда "Разгрузка", которая через пускатель 19 поступает на привод (на чертеже не показан) питателя 4 разгрузки. Питатель 4 разгрузки открывается и в момент времени t₁ начинается процесс выгрузки материала на конвейер 11. Выгрузка начинается сразу через отверстие 6 "грубой" выгрузки и отверстие 7 "точной" выгрузки". В этом случае выгрузка происходит интенсивно (фиг. 2). Через некоторое время уровень материала в дозаторе 2 достигает верхней кромки перегородки 5, разделяющей нижнюю часть весового дозатора 2 на 2 камеры. Массу дозируемого материала в камере точной досыпки обозначим P_к.д.. Очевидно, что, как изображено на фиг.3, масса материала в камере "грубой" выгрузки равна массе материала в камере "точной досыпки". Поскольку площадь калибровочного отверстия 6 "грубой" выгрузки в K раз больше калибровочного отверстия 7 "точной" досыпки, то материал из камеры "грубой выгрузки выгружается K-раз быстрее, чем из "точной". Это изображено на фиг.4
Если продолжать процесс выгрузки, то наступает момент (фиг.6), когда материал остается только в камере "точной" выгрузке. Масса материала в этом случае в камере "точной" выгрузки , так как из камеры "грубой" выгрузки выгружается материал по массе равный P_к.д., а из точной в K-раз меньше, т.е. . Этот момент, когда только в камере "точной" досыпки остается материал, является моментом перехода на режим точной досыпки или снижения скорости. Причем переход на пониженную скорость происходит без дополнительного переключения или включения механизма точной досыпки.

При дозировании заданной массы дозы P_з частями P_з/n, где n число частей с целью повышения производительности процесса достаточно не только загрузку производить в интенсивном режиме, но и выгрузку. Однако, очевидно, что загрузку и выгрузку в интенсивном режиме целесообразно проводить для всех частей, кроме последней. Чтобы достигнуть заданную точность дозирования загрузку последней части производят в "грубом режиме, выгрузку же осуществляют сначала в "грубом", а потом в "точном" режиме.

Чтобы все части, кроме последней загружать выгружать быстро по данному способу необходимо, чтобы заданная масса части дозы P_з/n успевала разгружаться до момента перехода разгрузки на режим "точной" досыпки. А это означает, что остаточная масса (P_о(n-1) материала для (n-1) доз (т.е. для всех доз), кроме последней должна быть больше P_т. P_о(n-1)>P_т, где P_т-масса перехода на режим "точной" выгрузки, или оставшаяся часть дозы.

Момент окончания выгрузки по достижении остаточной массы P_о(n-1)>P_т изображен на фиг.5. На фиг. 8 это соответствует моменту времени 2.

Для n 4 (число частей 4) вторая и третья частичные дозы загружаются и разгружаются аналогично. Загрузка 2-й и 3-й частичной дозы происходит соответственно в интервалы времени t₂-t₃ и t₄-t₅, а разгрузка в интервалы времени t₃-t₄ и t₅-t₆. Дозирование 1-й и 2-й, 3-й доз в данном случае осуществляется с заданием остаточной массы дозы P_о(n-1) P_т, гарантирующем выгрузку частичной дозы в интенсивном "грубом" режиме. При дозировании всех частей дозы, кроме последней. Загрузка материала ведется до значения массы материала P_ф(n-1) P_о(n-1)+P_з/n (фиг. 8). Загрузка же последней дозы (интервал t₆-t₇ (на фиг. 8) ведется из условия P_ф(n)=P_о (n)+P_з/n, где P_о (n) задание остаточной массы материала для последней дозы. Причем, P_о(n) должно быть меньше P_т, чтобы обеспечить при разгрузке переход на режим "точной" досыпки. Разгрузка последней части дозы (интервал t₇-t₈ на фиг.8) проходит аналогичные стадии разгрузки, изображенные на фиг.2 4. После момента, изображенного на фиг. 4, для последней части стадии разгрузки изображены на фиг.6 и 7. На фиг.6 изображен момент перехода на режим точной досыпки. После чего в интервал времени t₈-t₉ осуществляется точная досыпка до момента достижения остаточной массы P_о(n). Окончание точной разгрузки последней части изображено на фиг. 7. Чтобы осуществить окончание разгрузки последней части в "точном" режиме необходимо при разгрузке попасть в зону "ниже" P_т. Для этого следует учитывать то обстоятельство, что при загрузке последней части, также как и при загрузке остальных частей может быть, что P_ф(n) может быть больше заданной величины на величину погрешности равную максимальная погрешность дозатора в процентах при загрузке. Поэтому P_о(n) необходимо задавать не просто меньше P_т, чтобы обеспечить гарантированный переход на "точную" досыпку, а меньше на величину погрешности .

Это следует из следующих выражений. При загрузке фактическая масса дозы P_ф/(n) складывается из остаточной массы P_o(h) плюс заданной массы части фазы P_з/n.

Но фактическая масса P_ф (n) может быть больше на величину и составлять величину
В то же время должно быть равно , т.е.

Приравняем , тогда
.

Выражение же в левой части фактически означает остаточную массу материала. Т. е. при дозировании последней части с погрешностью загрузки остаточную массу необходимо задавать из условия , что гарантирует переход на "точный" режим выгрузки последней части дозы.

Погрешность же при загрузке всех частей, кроме последней может только дополнительно гарантировать выполнение условия P_о (n-1) P_т, т.к. (n-1) может быть равно
, что гарантирует попадание в зону "выше" P_т.

Данный способ дозирования позволяет повысить производительность линии за счет того, что все частичные дозы, кроме последней интенсивно загружаются и интенсивно разгружаются, последняя часть дозы интенсивно загружается. Разгрузка же последней дозы осуществляется сначала интенсивно, а потом в замеленном режиме, что повышает окончательную точность дозирования.

Кроме того, в данном способе за счет задания разного остаточного веса для частичных доз без изменения управляющего воздействия на исполнительные механизмы можно осуществлять разный режим разгрузки при одинаково интенсивной загрузке. Наличие остаточного веса позволяет учитывать шибки дозирования, совершенные во всех частичных дозах и осуществлять точную выгрузку суммарной дозы P_з на сборочный конвейер.

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано в линиях дозирования различных компонентов, например, компонентов стекольной шихты. Задача изобретения - повышение точности дозирования и его производительности. Задача решается тем, что разгрузку каждой частичной дозы производят с остаточной массой материала, причем установку остаточной массы для всех частей материала, кроме последней, задают исходя из условия P_о>P_т, а установку остаточной a массы для последней дозы задают исходя из условия: , где P_о - остаточная масса материала, P_т - оставшаяся часть дозы, P_з - заданная масса дозы, σ - максимальная погрешность загрузки, n - число частей. Изобретение позволяет повысить производительность дозировочно-смесительных линий за счет того, что все частичные дозы, кроме последней, интенсивно загружаются и разгружаются. Разгрузка же последней дозы сначала интенсивно, а затем замедленно существенно повышает точность дозирования. 8 ил.

Способ весового дозирования сыпучих материалов, включающий загрузку дозы частями массой, равной частному от деления заданной массы дозы на число частей, определение массы выгруженного материала после разгрузки каждой части, вычисление разности между заданной массой дозы и суммарной массой выгруженного материала, корректирование массы последней части, подачу всех частей, кроме последней, в режиме интенсивной разгрузки и разгрузку последней части сначала в режиме интенсивной подачи, а затем замедленной, отличающийся тем, что разгрузку каждой частичной дозы осуществляют с остаточной массой материала, причем уставку остаточной массы для всех частей, кроме последней, задают исходя из условия Р_о > Р_т, а уставку остаточной массы для последней дозы задают исходя из условия

где Р_о остаточная масса материала;
Р_т оставшаяся часть дозы;
Р_з заданная масса дозы;
δ - максимальная погрешность загрузки;
n число частей.