Изобретение касается гравиметрического дозирующего устройства для текучих материалов согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.
Из описания изобретения к патенту ФРГ С-3217406 известно устройство для непрерывного гравиметрического дозирования текучего материала, который через загрузочное отверстие направляется в карманы ротора, расположенного в корпусе, вращаемого вокруг вертикальной оси, и при подаче сжатого воздуха удаляется разгрузочное отверстие, смещенное к загрузочному отверстию по направлению вращения ротора. Корпус расположен преимущественно вокруг горизонтальной оси с возможностью поворота и соединен с расположенным на расстоянии от этой оси устройством для измерения силы, и на загрузочном и разгрузочном отверстии предусмотрен эластичный присоединительный элемент. При этом горизонтальная ось проходит через середины эластичных присоединительных элементов, так что силы, которые могут возникнуть в результате закрутки при загрузке дозирующего устройства, не оказывают действия.
С помощью подобных дозирующих устройств можно получить сравнительно высокую точность, однако они являются относительно дорогостоящими. Кроме того, при текучих материалах с высокой влажностью или при клейком текучем материале может произойти зависание текучего материала, что при неблагоприятных условиях может привести к недостаточной выгрузке текучего материала и тем самым к ошибкам измеряемых величин.
Вследствие этого в основу изобретения положена задача создания гравиметрического дозирующего устройства с простой конструкцией и высокой точностью измерения.
В соответствии с изобретением данная задача решается гравиметрическим дозирующим устройством с признаками п.1 формулы изобретения.
Благодаря выполнению ротора в виде измерительной тарелки создается возможность значительно упрощенного изготовления ротора при отличной точности измерения. Точность измерения может повышаться благодаря тому, что согласно предпочтительному дальнейшему усовершенствованию проводится также определение тары.
На фиг. 1 показан схематический вид сбоку первого примера выполнения предложенного в изобретении устройства; на фиг. 2 горизонтальная проекция устройства согласно фиг. 1; на фиг. 3 устройство согласно фиг. 1 с первой модификацией; на фиг. 4 устройство согласно фиг. 1 с другими модификациями; на фиг. 5 устройство согласно фиг. 1 в предпочтительном усовершенствовании; на фиг. 6-10 различные формы выполнения для сбора массы применительно к одному из устройств согласно фиг. 1-5; на фиг. 11 вид снизу второй формы выполнения предложенного в изобретении устройства; на фиг. 12-16 различные формы выполнения расположения элементов для измерения силы и подачи силы для этого применительно к формам выполнения по фиг. 1-11; на фиг. 17 - схематическое изображение снизу третьей формы выполнения предложенного в изобретении устройства; на фиг. 18 и 19 схематический вертикальный срез формы выполнения согласно фиг. 17; на фиг. 20 модификация разгрузки и определение массы груза; на фиг. 21 и 22 детальное выполнение переходов между отдельными дозирующими секторами; на фиг. 23 схематическая диаграмма управления, использованная в устройстве согласно изобретению; на фиг. 24 - диаграмма импульсов для пояснения временных данных, использованных в устройстве согласно изобретению.
Фиг. 1 и 2 показывают первую форму выполнения предложенного в изобретении секторного дозирующего устройства 10 с разделенной по форме выполнения на четыре сектора 18 измерительной тарелкой 19, расположенной над далее подробно описываемыми устройствами силы, сокращенно называемыми элементами нагрузки 20, на вращающейся тарелке 16, которая приводится в действие от двигателя 12 выборочно через передачу 14 и ось 15 с устанавливаемым или регулируемым числом оборотов. Устройство 10 установлено на основании 13, которое может быть рамой или т.п.
С одной стороны (фиг. 1, слева) над измерительной тарелкой 19 открывается шахта 25, которая загружается текучим материалом 22 из также неподвижно установленной емкости 24. Посредством этого образуется загрузочная позиция В. Диаметрально противоположно шахте 25 неподвижно расположена разгрузочная позиция Е в виде сбрасывателя 26, выполненного прямой или, предпочтительно, изогнутой формы, который сбрасывает материал 22, собранный на измерительной тарелке 19, с измерительной тарелки 19 так, что измерительная тарелка опорожняется, прежде чем она снова поступит под шахту 25.
Предложенный в изобретении принцип поясняется, в частности, на фиг. 2. Как ранее упомянуто, измерительная тарелка 19 состоит в примере выполнения из четырех одинаковых секторов 18, независимых друг от друга, разделенных далее описанным способом гибко смыкающимися радиальными прорезями 28, на которых соответственно установлены присоединенные к ним элементы нагрузки 20, так что каждый сектор можно рассматривать как самостоятельные весы-платформу.
В первой из четырех фаз процесса дозирования сектор 18 проходит под шахтой 25, так что он загружается грузом 22. Груз 22 может с помощью неподвижного радиально установленного скребка 27 иметь условную высоту и ограниченные габариты.
При повороте измерительной тарелки 19 на 90o против часовой стрелки только что загруженный сектор 18 приводится в положение измерения, обозначенное буквой М, в котором он не подвергается влиянию дальнейшей загрузки измерительной тарелки 19, а именно следующего сектора 18 (а также последующему сбросу груза 22 с предыдущего сектора). К этому моменту времени приводятся в действие кратковременно элемент(ы) нагрузки 20, расположенные под сектором 18, и определяется масса груза 22, расположенного на секторе 18. При этом необходимо учитывать, что практически проводится статическое определение массы, так как сектор 18 через элемент(ы) нагрузки 20 опирается на вращающуюся тарелку 16.
В третьей фазе процесса определения массы сектор 18 при дальнейшем повороте на 90o поступает в зону сброса, образующую положение разгрузки Е (фиг. 2, справа), в которую сбрасывается груз 22 сбрасывателем 26 с измерительной тарелки 19. Необходимо учесть, как упомянуто ранее, что сброс груза 22 с сектора 18, расположенного в зоне сброса, не оказывает влияния на определение массы для следующего сектора 18, находящегося теперь в зоне измерения М.
В четвертой фазе определения массы порожний сектор 18 поступает наконец в зону Т (фиг. 2, сверху), в которой предпочтительно еще раз приводятся в действие находящиеся под ней элементы нагрузки 20, а именно для определения веса в порожнем состоянии (тара), находящегося там сектора 18, который затем снова поступает в зону шахты 25 для дальнейшей загрузки.
Так как вес в порожнем состоянии каждого сектора, т.е. строго говоря, масса сектора плюс остаточный груз, также определяется непрерывно, полная разгрузка не требуется. Даже преднамеренно под сбрасывателем 26 может проходить определенный слой, благодаря чему не наблюдается никакого износа поверхности измерительной тарелки 19.
В вышеуказанном описании показаны четыре фазы процесса определения массы для отдельного сектора 18. Само собой разумеется, процесс является непрерывным, причем после поворота на 90o против часовой стрелки каждый раз другой сектор 18 находится соответственно в следующей фазе. Может быть предусмотрено более четырех секторов. При полной разгрузке можно отказаться от четвертой фазы.
Соответствующее положение угла поворота измерительной тарелки 19 устанавливается непрерывно любыми известными средствами, например, с помощью четырех магнитов 21, расположенных на нижней стороне вращающейся тарелки 16 и размещенных по окружности под углом 90o, которые движутся мимо индукционной катушки 23. Благодаря этому можно определить момент времени, в который измерительная тарелка 19 находится в положении, указанном на фиг. 2 (и в каждой следующей позиции, повернутой на 90o). К этому моменту времени устанавливается величина, полученная элементами нагрузки в зоне измерения М и в зоне тары Т, и при получении разницы присоединенных величин определяется фактическая масса, транспортируемая сектором 18.
Если при этом при порционном дозировании должна транспортироваться определенная масса, то она получается путем накопления или сложения определенных величин массы. При непрерывном гравиметрическом дозировании определенные измерительные величины для отдельных секторов соотносятся со временем или с числом оборотов измерительной тарелки 19. Об этом может на двигатель 12 поступить сигнал регулирования для поддержания заданной величины расхода.
Упрощение расчета может быть достигнуто тем, что непрерывно образуется средняя величина для веса тары или веса в порожнем состоянии в зоне Т, и эта средняя величина вычитается из соответствующих измерений в диапазоне М или соответственно увеличенная в несколько раз от общей массы.
Таким образом, резюмируя, можно сказать, что с помощью относительно простого дозирующего устройства может быть получено очень точное определение массы при дозировании текучих материалов, свойства которых могут широко варьировать. Таким способом можно очень хорошо дозировать также крупнозернистый материал и материал с относительно плохими свойствами текучести.
С помощью фиг. 1 и 2 подробно поясняются принципиальная конструкция и принцип работы предложенного в изобретении устройства.
Фиг. 3-5 наглядно поясняют модифицированные исполнения, которые могут быть использованы предпочтительно вместе с предложенным в изобретении устройством согласно фиг. 1.
Так, например, фиг. 3 показывает замкнутую систему, в которой секторное дозирующее устройство 10 размещено в замкнутом корпусе 40, который, к примеру, образует одновременно воронку, через которую груз 33, выгруженный из устройства 10, поступает в зауженную камеру 43, из которой может транспортироваться с помощью сжатого воздуха, пневматически подаваемого через сопло 44, через выходную трубу 46.
На фиг. 4 наглядно поясняются другие модификации и усовершенствования предложенного в изобретении секторного дозирующего устройства 10, в которых загрузка устройства осуществляется с одной стороны, а транспортировка дозированного материала с другой стороны.
Вал 15 имеет вверху удлинение 51 для привода ячейкового барабана 55 шлюза 54 ячейкового барабана, причем через верхнее отверстие 57 в корпусе шлюза 54 ячейкового барабана камеры 56 ячейкового барабана 55 заполняются из емкости 24 и после поворота на требуемую величину угла разгружаются через разгрузочное отверстие 58 на нижней стороне корпуса 40 на измерительную тарелку 19 устройства 10.
Дополнительно или альтернативно к шлюзу 54 ячейкового барабана на верхнем конце удлинения 51 вала 15 может располагаться мешалка 52, вращение которой препятствует образованию сводов в емкости 24 и способствует равномерной подаче груза к шлюзу 54 ячейкового барабана и из него на измерительную тарелку 19.
Альтернативно к пневматической транспортировке дозированного материала через сопло согласно фиг. 3 на устройстве согласно фиг. 4 снова предусматривается шлюз 60 ячейкового барабана, в котором дозированный груз 22 из воронки 42 через верхнее отверстие 64 поступает в камеры ячейкового барабана и выпадает из них через выпускное отверстие 65 на нижней стороне, если только он не продувается сжатым воздухом, проходящим через нагнетательный трубопровод 66 в пневматическую транспортирующую линию 68.
Фиг. 5 показывает другую предпочтительную модификацию предложенного в изобретении секторного дозирующего устройства 10, в котором для равномерной подачи груза 22 к измерительной тарелке 19 подводящая вращающаяся тарелка 72 приводится в действие концом 73 вала 15. Вращающаяся тарелка 72, которая вращается таким образом над измерительной тарелкой 19, снова загружается от емкости 24 через шахту 74, так что также и здесь достигается равномерная подача груза к измерительной тарелке 19.
Является очевидным, что все дополнительные устройства, которые в данном случае могут быть выполнены модульными, могут приводиться в действие от одного единственного вала.
На фиг. 6-10 наглядно изображены различные варианты для элементов нагрузки 20, представленных на вышеуказанных фигурах только схематически. В принципе могут применяться все используемые на обычных весах-платформах устройства для измерения силы, которые позволяют определять массу в данном случае нерегулярно находящегося на секторе 18 груза 22.
Так, например, фиг. 6 показывает обычное рычажное устройство 76, которое воздействует на элемент нагрузки 75.
Фиг. 7 показывает устройство для измерения силы с системой параллельных приводных рычагов 78 и измерителем срезывающей силы 77, в то время как на фиг. 8 показано расположение сектора 18 на двух (или трех или более) элементах для измерения силы 79.
Фиг. 9 показывает форму выполнения, в которой сектор 18 расположен на одной (или нескольких) элементе(ах) 81.
В форме выполнения по фиг. 10 применяется один единственный эластомерный элемент для измерений силы 82, подпирающий сектор 18, который является особенно невосприимчивым по отношению к боковым усилиям (Европейский патент Б1-0205509).
В описанных ранее примерах выполнения исходили из того, что секторы 18 расположены над соответствующими элементами нагрузки 20 на вращающейся тарелке 16.
Фиг. 11-13, 15 и 16 наглядно показывают альтернативный вариант выполнения, в котором элементы нагрузки 20 установлены неподвижно и вращается лишь измерительная тарелка 19.
Фиг. 11-13 показывают секторное дозирующее устройство 80, в котором вращается только измерительная тарелка 19, а элементы нагрузки 86 установлены неподвижно. Для этого отдельные секторы 18 расположены, например, над параллельными рычагами 84 на валу 15, причем один из рычагов устанавливается в горизонтальной плоскости, так что каждый сектор 18 устанавливается известным способом горизонтально и свободно движется в вертикальном направлении.
Как изображено схематически на фиг. 11 и ясно видно на фиг. 12, на нижней стороне каждого сектора 18 в крепежном устройстве 87 установлен направляющий ролик 88 с ориентацией по окружности, движущийся по круговому рельсу, прерывающемуся в зонах измерения М и Т сегментами рельса 89, опирающимися на любое устройство для измерения силы, например, датчик срезывающей силы для измерения силы, неподвижно установленный, например, на раме 90. В других обеих зонах В и Е рельс неподвижно опирается на раму 90. Сегменты рельса 89 являются при этом предпочтительно короче, чем сектор 18.
Модификация формы выполнения согласно фиг. 12 позволяет согласно фиг. 13 установить направляющий ролик 88 также на устройстве для измерения силы 86, причем тогда круговые сегменты рельса 91, соответствующие длине сектора, расположены на нижней стороне секторов 18, соответственно противоположно им.
При вращении вала 15 отдельные сектора 18 при прохождении друг за другом зоны измерения М и Т, расположенные там устройства для измерения силы 86, загружаются соответственно массе сектора 18 и транспортируемого затем груза, причем, как в первом примере выполнения, в зоне Т определяется только масса порожнего сектора 18.
Согласно фиг. 11 для каждого сектора предусмотрен только один направляющий ролик 88. Равномерную опору можно было бы получить благодаря тому, что по окружности на каждом секторе 18 устанавливается несколько, например, два ролика.
В вариантах выполнения по фиг. 12 и 13 установлены направляющие ролики или рельсы примерно по центру на нижней стороне секторов 18.
Как показывают фиг. 11 и фиг. 15 и 16, опирание может осуществляться также вблизи внешнего края, когда, например, сектор 18 вблизи своего внутреннего края через шарнирное соединение 92 опирается на плату 95, закрепленную на валу 15. В этой связи следует указать на то, что подобная шарнирная опора согласно фиг. 14 может применяться также в связи с первым вариантом выполнения, причем каждый сектор 18 опирается на элемент нагрузки 20, установленный вблизи внешнего края вращающейся тарелки 16.
Кроме того, следует указать на то, что в вариантах исполнения согласно фиг. 13 и 16 рельс 89 может также отсоединиться, так что направляющие ролики 88 движутся непосредственно на нижней стороне секторов 18.
Фиг. 17-19 показывают третий принципиальный вариант выполнения секторного дозирующего устройства 120, в котором на верхней стороне измерительной тарелки 19 через все секторы 18 проходит резиновый коврик 100 или соответственно тонкий стальной лист. Внутренний край резинового покрытия или стального листа 100 закреплены под клемму в блоке 102, закрепленном на окружности вала 15. Благодаря этому получается очень простое радиальное фиксирование секторов 18 без существенного воздействия на подвижность в вертикальном направлении. Кроме того, секторы 18 могут располагаться без дополнительных мероприятий на устройстве для измерения силы 20, например, на одном или нескольких измерительных элементах, размещенных по секторам 18. Фиг. 17 показывает различные варианты подобных расположений на отдельных секторах, причем целесообразно для всех секторов выбирать одинаковое расположение.
Как видно из фиг. 19, вращающаяся тарелка 16 может иметь поднятую наружную кромку 104 и резиновое покрытие или стальной лист 100 могут проходить по этой кромке и закрепляться по его верхнему краю.
На фиг. 12 и 13 показано, что лист 100, покрывающий секторы 18, может иметь натянутую по внутренней кромке полосу 106.
Как показано на фиг. 12, имеется другая возможность предотвратить выпадание груза перед зоной сброса, которая состоит в том, что в зоне загрузки и измерения В или М неподвижно устанавливается неподвижный стеновой сегмент 108 в диапазоне внешней окружности измерительной тарелки 19.
Следует также обратить внимание на то, что фиг. 20-22 наглядно показывают переход между отдельными секторами.
Так например, фиг. 20 показывает резиновое покрытие 100, покрывающее разрезы 28 между отдельными секторами. Если на секторы 18 положена стальная пластина или они состоят из подобных стальных пластин, то радиальные кромки секторов 18 могут гибко соединяться таким образом, что предотвращается проникновение груза в разрезе 28, что, с другой стороны, вертикальная подвижность секторов 18 сохраняется. Фиг. 21 показывает, например, крюковое соединение 107.
В другом варианте согласно фиг. 22 измерительная тарелка 19 состоит из стальной пластины 109, которая в местах перехода между отдельными секторами уменьшена по толщине таким образом, что остаются только тонкие гибкие перемычки 110. В связи с этим следует указать на то, что используемые в рамках изобретения измерительные элементы имеют немного способов измерения, так что перемычки 110 практически не оказывают влияния на измерение.
Фиг. 20 показывает еще две других модификации предложенного в изобретении устройства. Вместо сбрасывателя 26 может осуществляться отсасывание сектора 18, проходящего в разгрузочной позиции. Через сопло 144 в камеру отсасывания 143 направляется сжатый воздух, и втянутый материал удаляется через отводящий трубопровод 146, что практически ведет к полной разгрузке сектора, так что в данном случае измерение тары может не пригодиться. При таком расположении отдельные секторы 18 могли бы быть снабжены окружной сегментной стенкой. Радиальные переходы между секторами также могут выполняться поднятыми соединениями внахлестку 101. Отсасывающее устройство может быть также дополнительно к сбрасывателю 26 установлено позади него.
С другой стороны, фиг. 20 показывает упрощенную возможность механического образования разницы через двойной рычажный механизм 176, причем соответствующая масса в секторе Т и секторе М на противоположных точках воздействуют на рычажный механизм 176 и с помощью элементов для измерения силы определяется разница (нетто).
Относительно электронного управления и использования предложенного в изобретении устройства указывается уже упомянутый патент ФРГ С-3217406. Описанный там принцип может использоваться соответствующим способом в предложенном в изобретении дозирующем устройстве, причем должно вводиться только одно время для следующей друг за другом периодической активизации устройств для измерения силы 20 (фиг. 1) при соответствующем прохождении через измерительную позицию М и позицию тары Т, с тем чтобы величину тары, установленную в позиции тары Т для сектора 18, можно было вычесть из величины измерения брутто, которая была измерена ранее в позиции измерения М для сектора 18.
Ниже с помощью фиг. 23 и 24 описывается устройство и функционирование подобного управления.
На фиг. 23 (слева) изображено механическое устройство предложенного в изобретении дозирующего устройства, аналогично фиг.1 и 2, изображенных только схематически, причем в изменении первого примера выполнения вращающаяся тарелка 16 приводится в движение по проходящему вверх валу 215 от двигателя 212 через приводной механизм 214. Четыре сектора 18 опираются на элементы нагрузки 201, 202, 203 и 204 на вращающейся тарелке 16.
Фиг. 23 (справа) показывает электрическую схему для элементов нагрузки 201-204, выходы которых соответственно через усилитель 224 присоединены к аналого-цифровому преобразователю 226, выходы которых через избирательную схему по типу мультиплексора присоединены к собственной схеме анализа 230, которая в принципе соответствует схеме согласно указанному патенту ФРГ С-3217406.
Так как элементы нагрузки 20 (фиг.1) или 201-204 вращаются вместе с вращающейся тарелкой 16, снятие сигнала с элементов нагрузки осуществляется известным специалисту способом индуктивно или через комбинацию секторов с контактным кольцом/щетками, размещенную на фалу 215 (не позана). Во втором варианте выполнения предложенного в изобретении дозирующего устройства согласно фиг. 11-17 элементы нагрузки 20 расположены неподвижно, так что возможно прямое линейное соединение.
На схеме, изображенной на фиг. 23, задание времени осуществляется один раз с помощью закрепленного на валу 215 тактового диска 218, снабженного зубцом, при движении которого при каждом обороте 240 (фиг. 24) на секторе 220 образуется импульс 241 (фиг. 24), который подается к тактирующей схеме 222.
На валу двигателя 212 находится, кроме того, зубчатое колесо 216, с которого другой датчик 211 снимает, например, 1000 импульсов 242 (фиг. 24) на каждый оборот вала 215.
На базе импульсов 241 и 242 посредством тактирующей схемы 222 на избирательной схеме 228 создаются импульсы 251-254, которые служат для последовательного переключения выходных сигналов элементов нагрузки 201-204 во временной точке, в которой находится соответствующий сектор 18 в измерительной позиции М (сравни также фиг. 2). Импульсы 263, 264, 261, 262, аналогичные изобретательным импульсам 251-254, приводят в действие друг за другом при повороте на 180o соответственно те элементы 201-204, которые находятся в позиции тары Т.
В схеме анализа 230 величина веса тары, измеренная в позиции тары Т, вычитается из величины веса брутто, измеренной ранее для соответствующего сектора в позиции измерения М, и полученная в результате величина нетто, т. е. масса транспортируемого на соответствующем секторе материала, предоставлена в распоряжение для дальнейшего анализа, который подробно описан в указанном патенте ФРГ С-3217406. В частности, через линию 231 можно установить заданную величину для прохождения материала, через индикацию 234 можно сообщить соответствующую фактическую величину и через регулирование 232 можно регулировать число оборотов двигателя 212 соответственно отклонению между заданной и фактической величиной.
С помощью большого количества импульсов 242 является возможным многократное измерение каждого сектора и каждой позиции. Вместо импульса 241 на каждый оборот могут создаваться также четыре импульса через соответствующие зубцы на зубчатом колесе 218.
В заключение следует указать на то, что различные изменения отдельных примеров выполнения могут быть в значительной степени применены соответственно в других примерах выполнения, насколько это считается специалистом целесообразным. Это относится, в частности, к подаче и транспортировке, как это подробно рассматривалось в связи с первым примером выполнения.
Использование: гравиметрическое дозирование текучих материалов. Сущность изобретения: дозирующее устройство имеет измерительную тарелку, которая разделена по меньшей мере на три независимых друг от друга сектора, преимущественно одинакового размера, причем каждый сектор выполнен с возможностью по меньшей мере малого перемещения по вертикали, узел загрузки, смещенный по отношению к последующему узел разгрузки и узлы измерения веса материала, расположенные под секторами. 10 з.п. ф-лы, 24 ил.
SU, авторское свидетельство N 681329, кл | |||
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
DE, заявка N 3217406, кл | |||
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Авторы
Даты
1997-08-10—Публикация
1992-09-04—Подача