СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ПОТОКА ПРОДУКЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК G01G11/08 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для регистрации потока продукции с неблагоприятными параметрами текучести в производственной установке типа мельницы.

В производственных условиях с уже высоким уровнем автоматизации, например мельницах, а также кормовых мельницах, контроль требующего меньших затрат повышения количества с имеющимися средствами измерительной техники или невозможен, или возможен только с качественным параметром по стоимости. Становящаяся все больше производительность при неизменно высоких требованиях к качеству, особенно к контролю качества, требует еще более точного управления и контроля потоков продукции. Обрабатываемое количество продукции также, как и соответствующая мгновенная производительность должна постоянно регистрироваться с точностью взвешивания.

Но только точное взвешивание означает заполнение весов, измерение и опорожнение весов, поскольку под точным взвешиванием понимается взвешивание с помощью весов, поваренных правительственными специалистами, и оно имеет следствие то, что продукт прерывисто передается дальше.

Чтобы устранить этот недостаток, должны специально применяться промежуточные компенсационные бункеры, что требует дополнительных затрат. Для количественной непрерывной регистрации потока продукции при материалах с нежелательными свойствами течения /текучести/ как, например, мука, мучная смесь, шрот, отруби и т.д. и для непрерывной передачи продукта в настоящее время почти исключительно применяются конвейерные весы. Конвейерные весы имеют то большое преимущество, что проблема характера течения взвешиваемого материала почти не имеет влияния. Материал непрерывно направляется на весовую конвейерную ленту, взвешивается и также непрерывно снова сбрасывается. Но с двух точек зрения это решение нежелательно. Конвейерные весы менее точны, чем классические ковшовые весы. Если обычно без труда последние работают внутри поля допуска ± до 2% то это значение для конвейерных весов составляет ± 2% до 1% Следующим отрицательным свойством является стоимость конвейерных весов, в особенности эксплуатационные расходы на техническое обслуживание, очистку, уход и т.д. Конвейерные весы дороги, так что добились признания только при обработке материалов с очень высокой ценой, как химические вещества. При производстве продуктов питания и кормов по названным причинам и, кроме того, по той причине, что конвейерные весы нуждаются в относительно больших горизонтальных размерах для установки, применяется не особенно много конвейерных весов. В предшествующие годы были сделаны также интенсивные попытки контролировать поток продукции совершенно другими системами измерения, однако без больших успехов.

Следующей отдельной проблемой является производительность, которая в размольных установках в настоящее время закономерно лежит значительно выше 1 т в час для соответствующих подлежащих измерению потоков продукции.

Задача изобретения создание новой измерительной системы для измерения также значительного потока продукции, которая измеряет производительность /прохождение/ с точностью весов, позволяет полную непрерывную передачу продукта, как и конвейерные весы, и работает бесперебойно и с весовой точностью, особенно для плохо текучего материала.

Изобретение отличается от известных тем, что оно имеет стоящий прямо /вертикально/ весовой бункер, регулируемый по числу оборотов разгрузочный шнек c в основном горизонтальной направленной разгрузкой на весовом бункере, а также перепускной узел от весового бункера к разгрузочному шнеку и элементы для дифференциального взвешивания.

Основная идея изобретения заключается в применении вертикального весового бункера, из которого продукт принудительно выносится регулируемым разгрузочным шнеком. Вес может регистрироваться известным образом непрерывно с помощью весового бункера дифференциальным взвешиванием.

Осуществляемая в основном горизонтально разгрузка не влияет на сигналы о весе. Тем самым поток продукции может измеряться с использованием дифференциального взвешивания и может постоянно контролироваться с помощью регулируемого по числу оборотов разгрузочного шнека и таким образом может гарантироваться полностью непрерывная передача материала. Благодаря последовательному заполнению весового бункера, в особенности трубчатого весового бункера /трубчатые весы/, и перепускного узла от вертикального весового бункера к горизонтальному разгрузочному шнеку, который образует все три вместе один отвод в виде трубного угольника, возникает естественный, постоянный поток продукции, причем весовой бункер работает как постоянно опорожняемое благодаря силе тяжести "водохранилище" и происходит только горизонтальная разгрузка механически принудительно. При этом полностью рационально образует вертикальный весовой бункер, передаточный узел, разгружающий материал на одну сторону разгрузочный шнек, а также навешиваемый на противоположной стороне регулируемый приводной двигатель взвешивающий блок, и этот блок может подвешиваться на трех стержнях, работающих на изгиб.

Предпочтительно передаточный узел от весового бункера к разгрузочному шнеку выполняется с постоянным поперечным сечением, причем в случае круглой формы поперечного сечения весового бункера передаточный узел имеет форму от круглой до прямоугольной. Благодаря этому возникает внутри всего взвешивающего блока положительный равномерный поток продукции, который благодаря соответствующему программированию управления, связанному с измерением веса, при управляемой загрузке имеет очень высокий уровень стабильности. При неуправляемой загрузке вынос продукции может даже иметь большую равномерность, чем тогда, когда имеются только кратковременные колебания загрузки. Таким образом, загрузка точно измеряется, проток продукта остается постоянным или даже может быть еще более спокойным. Далее возможен перед каждым перерывом в работе или при смене продукции холостой ход системы взвешивания. Далее можно весь взвешивающий блок подвесить на платформенной конструкции и/или опереть на нее. При особо высоких требованиях к чистоте можно установить в нижней зоне взвешивающего блока выдвижную направляющую, на которой может горизонтально выдвигаться разгрузочный шнек с приводным двигателем с целью обеспечения чистоты.

Во всех случаях применения, в которых не может быть отключена подача, предлагается установить над трубными весами приемный бункер с управляемой заслонкой. При этом предпочтительно приемный бункер имеет емкость 30 90% трубных весов, причем цикличность может лежать в диапазоне от нескольких секунд до 30 с.

Изобретение отличается от известных также тем, что поток продукции, кратковременно прерываясь, направляется в вертикальный бункер устройства для дифференциального взвешивания, из которого продукт непрерывно выносится в основном горизонтально с помощью разгрузочного шнека с регулируемым числом оборотов. Особо предпочтительно время дифференциального взвешивания (приблизительно в 1 5 раз больше времени последующего заполнения).

До сих пор было принято считать, что дифференциальная измерительная система при большей производительности много теряет в части своей чувствительности. В обоснование этого назывались различные причины: значительные величины производительности требуют применения воронок и ковшей с большим объемом, чтобы уменьшить время последующего заполнения, т.к. дозатор вынужден работать объемно. Могут возникнуть проблемы площадей для устройства для заполнения. Ситуация такова, что для дифференциального дозатора при большой производительности потребность в пространстве становится критической немного раньше, чем это имеет место при конвейерном ленточном дозаторе. В качестве общего правила принято, что дифференциальное дозирование не должно занимать больше 1% рабочего времени, т.е. дозаправляющее устройство при большой производительности должно иметь чрезмерно большие размеры.

Возникали сомнения в точности дифференциального дозатора, если пропускная способность превышала интервал в 1 -2 т в 1 ч.

Применение изобретения дает возможность с минимальными временными задержками порядка секунд после точного взвешивания непрерывно отдавать материал в ближайшую технологическую ступень. Но в связи с тем, что сознательно применяется очень короткое время цикла и оценка результатов измерений производится по статическому способу, результат получается все же точнее.

Во время прекращения загрузки в весовой ковш /бункер/ измеряются дифференциальные значения веса и устанавливаются соответствующие числа оборотов разгрузочного шнека для расчета мгновенного расхода при разгрузке за единицу времени и/или суммируемой пропускной способности потока продукции за выбираемое время.

Особое преимущество изобретения заключается в том, что весовой бункер /ковш/, из которого постоянно забирается продукт, всегда находится в движении и благодаря этому большинство материалов, способных течь под действием силы тяжести, как это происходит в мельничном производстве при получении продуктов питания и кормов, могут быть зарегистрированы при применении нового решения в части расхода. При нормальном рабочем состоянии в весах не возникает никакой задержки продукции /материала/, так что можно избежать проблемы контроля замедляющего трения в трении движения внутри весового бункера. Прекращение подачи в зависимости от варианта применения может достигаться с помощью управления подачей или благодаря образованию небольшого приемного бункера. В приемном бункере, который, например, может быть заперт управляемой данной заслонкой, обеспечивается кратковременный подпор продукта за несколько секунд. Однако, поскольку при применении приемного бункера речь не идет о части весов, при необходимости могут применяться простые механические средства движения для обеспечения разгрузки, не вредящие точности измерения и предотвращающие местные забивания.

Пропускная способность потока материала может быть измерена на основании непрерывного объемного выноса из весового бункера с циклической коррекцией объемного значения благодаря дифференциальным значениям весов при взвешивании. При этом устанавливается зафиксированное благодаря дифференциальному взвешиванию соотношение: пропускная способность число оборотов дозирующего разгрузочного шнека или шлюзового затвора запоминается и применяется для более позднего задания производительности при объемном дозировании для того же или подобного материала.

Если поток материала обнаруживает большие колебания, на которые само по себе нельзя влиять непосредственно, или если известен поток материала только внутри больших предельных значений, то рационально задаются с выбираемым первым временным интервалом один или несколько циклов заполнения с постоянным временным промежутком, причем дифференциальное взвешивание начинается с постоянным замедлением и в течение первого временного интервала материала выносится с устанавливаемыми объемными заданными значениями.

Рационально, когда на основании разностей весов в начале соответствующего дифференциального взвешивания изменяется время цикла заполнения для следующего временного интервала. Особенно рационально измерять потоки материала до и после измельчения в мельнице с помощью дифференциального взвешивания, а затем эти значения применять для определения выхода и установления других параметров для управления мельницей.

Изобретение позволяет также в случае задаваемого из расчета перерабатывающего процесса и постоянно слегка колеблющего потока материала его постоянно измерять с точностью весов и примешивать к непрерывному потоку материала другие компоненты, например к муке основного помола другие характерные виды муки для качественного изменения муки основного помола. Это происходит благодаря тому, что для смешения двух или нескольких потоков материалов предназначены эталонные весы, каждое следующее дифференциальное взвешивание начинается синхронно с эталонными весами при устанавливаемых заданных величинах числе оборотов и затем производится регулирование производительности дозирования каждых следующих дифференциальных весов в соответствии с фактическим значением измеренных величин при взвешивании на эталонных весах.

Рационально применять изобретение, когда поток материала в мельнице регимтрируется для управления или /и для контроля рабочего процесса перед увлажнением, и/или в виде входной производительности мельницы, и/или контроля в процессе обмолота, и/или для мельничных весов с помощью циклического объемно-гравиметрического измерения.

На фиг.1 показано устройство для регистрации потока продукции; на фиг.2
измерительное устройство на фиг.1 во время дифференциального взвешивания; на фиг.3 аналогичное измерительное устройство во время фазы объемной разгрузки; на фиг.4 классическая диаграмма дифференциального дозированного взвешивания; на фиг.5 ход процесса индикации веса в весовом бункере во времени; на фиг. 6 варианты применения устройства в структуре /диаграмме/ мельничной установки.

Поток материала P1 поступает вертикально сверху в расходомер 1 и оставляет его основу внизу поз. P2. Расходомер имеет питающую головку 2, которая с платформой 6 жестко соединена консолями 4 и опирается на основание 5. Питающая труба 6 также, как и отводная труба 7, стационарны. Взвешиваемая часть 8 по отношению питающей головки 2, а также по отношению отводной трубы 7 уплотнена пылепроницаемо с помощью упругой резиновой манжеты 9. Взвешиваемая часть 8 состоит из вертикального весового бункера 10, имеющего в нижней части небольшое коническое сужение 10'. Весовой бункер 10 и коническое сужение выполнены в круглой трубчатой форме. Между весовым бункером 10 и разгрузочным шнеком 11 находится перепускной узел 12, который обеспечивает переход от вертикальной трубчатой формы весового бункера 10 в горизонтальную трубчатую форму разгрузочного шнека, причем обеспечивается оптимальный по свойствам текучести материала переход.

На фиг.1 перепускной узел 12 имеет сверху вниз приблизительно постоянное поперечное сечение и для этого примера исполнения форму от круглой до прямоугольной. Взвешивания часть 8 в окружном направлении подвешена, например, на трех весовых датчиках 13 на платформе 3. Очень интересно подвешивание всей части 8, включая приводной двигатель 14, так что приводной двигатель 14 и разгрузочный шнек 11 выступают каждый в противоположном направлении из взвешиваемой части 8 и известной степени относительно средней оси 15 удерживают друг друга в равновесии. Непосредственно на питающей трубе 6 находится предбункер 16, который может управляться пневмоцилиндром 17 и донной заслонкой 18 от блока электронного управления 19 и соответственно от пневматического преобразователя 20 сигнала по выбираемой программе, причем заданные значения выноса материала получаются от внешней ЭВМ 21, а фактические значения сигналов о взвешивании получаются от весовых датчиков 13.

Предбункер имеет емкость меньше, чем 50% максимальной емкости весового бункера 10, предпочтительно от приблизительно 30 до 90% Но тем самым сознательно также и здесь отклоняются от обычного применения дифференциальных весов, т.к. для заполнения весового бункера может быть заранее накоплена только часть его емкости с тем, чтобы зарегистрировать с помощью техники взвешивания процесс подачи, что важно для регистрации потока продукции /материала/, когда еще отсутствуют дополнительные регулировочные устройства для подвода /материала/.

Весовой бункер имеет приблизительно по отношению к своему диаметру удвоенную высоту, причем диаметр может равняться 0,3 -0,6 м. Трубчатый шнек имеет при этом диаметр 0,1 0,25 м, так что среднее отношение поперечного сечения весового бункера к поперечному сечению трубчатого шнека приблизительно 1:10.

Согласно фиг.1 приводной двигатель 14 с или без прифланцеванного вала 22 разгрузочного шнека может выдвигаться с помощью выдвижного устройства 23 по типу выдвижного ящика по направлению оси 24 разгрузочного шнека 11. Это позволяет выполнить в любое время особенно высокие требования и обеспечить чистоты пути потока продукции в устройстве за очень короткое время.

В вертикальном весовом бункере 10 постоянно опускается материал /продукт/ в вертикальном направлении, направляется перепускным устройством 12 непосредственно в приемную часть вала 22 разгрузочного шнека и выносится горизонтально из весового бункера 10 и снова вертикально по отводной трубе 7 постоянно выдается с возможностью новой проверки с помощью измерительной техники.

Соглано фиг. 2 устройство, показанное на фиг.1, во время фазы гравиметрического взвешивания с закрытой донной заслонкой 18. Здесь имеет место дифференциальное взвешивание во время выноса продукта, т.е. соответственно постоянно выносимый материал измеряется благодаря соответствующему уменьшению веса материала в весовом бункере 10.

Фиг.3 показывает подобное же устройство, как на фиг.2, однако без питающего бункера. Здесь имеет место фаза объемного дозирования при разгрузке.

На фиг. 4 представлен известный процесс дифференциального дозированного взвешивания, который характеризуется крайне коротким временем заполнения и очень длинным гравиметрическим взвешиванием, что представляет смысл дифференциального взвешивания.

На фиг.5 представлены два цикла взвешивания согласно изобретению. Точка А начало заполнения дифференциальных весов более или менее равномерным притоком материала. В точке В приток материала прекращается и одновременно начинается вынос материала из весов с дифференциальным взвешиванием, которое заключается в том, что на не загружаемых притоком материала весах фиксируется вес, сокращающийся за каждую единицу времени. Точка А' является концом дифференциального взвешивания. Накопленный в зоне подвода от точки B до точки A материал сбрасывается в дифференциальные весы до точки C. От точки C до точки D кратковременно поступает еще регулярный приток материала. В точке D вновь прерывается приток материала. От точки D до точки A'' проводится второе дифференциальное взвешивание.

Решающим для регулирования при двух вариантах (изменении выносимого количества материала из дифференциальных весов при отсутствии подачи материала или изменении подводимого количества материала при желательном заданном значении /скорости/ разгрузки) является то, что для по меньшей мере двух циклов взвешивания выбирается постоянное время /время цикла/. Отсюда получается разность между взвешиванием притока материала и производительностью при дозировании, на которую должно быть оказано влияние.

При этом t¹ время гравиметрического взвешивания; t² - время дозаполнения; t³ время для регулирования; t время цикла.

Регулирование может производиться при этом по следующей закономерности:

На фиг.6 схематически представлена мельничная установка, включая очистку 25 мельниц, устройство 26 для отстоя и подготовки измельчения в виде левого верхнего слоя. Справа вверху показан бункер 27 для муки, слева снизу - мельничная установка 28 с плоскими грохотами и с круповейками и справа внизу
мукосмеситель 29. Применение изобретения отмечено соответственно на изображении в виде круга. В мельничной установке предусмотрен обозначенный поз. В контрольный переход, например, для определения отношения отстоя на грохоте и подрешетного продукта грохота после В 1 и обозначенный поз. С соответствующий заключительный переход в переходах для помола для непрерывного контроля потока /готовой/ продукции.

Использование: регистрация потока продукции с неблагоприятными параметрами текучести в производственной установке типа мельницы. Сущность изобретения: поток продукции с кратковременными перерывами направляется в вертикальный весовой бункер и оттуда принудительно выносится в основном горизонтально разгрузочным шнеком с регулируемым числом оборотом. Поток продукции периодически контролируется объемно и гравиметрически с помощью дифференциального взвешивания. 2 с. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ регистрации потока продукции с неблагоприятными параметрами текучести в производственной установке типа мельницы, отличающийся тем, что поступающий поток продукта во время периодических циклов наполнения направляют в вертикальный весовой бункер, из упомянутого бункера выгружают непрерывно по существу горизонтально с помощью разгрузочного шнека с регулируемой скоростью вращения, во время прекращения подачи в весовой бункер измеряют вес выгружаемого потока продукции посредством дифференциального взвешивания и фиксируют соответствующие числа оборотов разгрузочного шнека для расчета мгновенного значения количества выгрузки в единицу времени и/или суммарного расхода потока продукции с циклической коррекцией объемных значений измерений, причем время дифференциального взвешивания в 1-5 раз больше времени загрузки (A^' D). 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что время цикла загрузки выбирают в пределах от нескольких до 30 с. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что задают количество поступающего продукта, задают циклы наполнения постоянной продолжительности, постоянно измеряют вес в весовом бункере, во время цикла взвешивания в весовом бункере измеряют дифференциально весовые значения, выгрузку продукта регулируют путем изменения скорости вращения разгрузочного шнека таким образом, что продукт за счет согласования количества выгрузки продукта с количеством поступающего продукта выгружают из весового бункера с минимальной временной задержкой после точного взвешивания
4. Способ по одному из пп.1 3, отличающийся тем, что установленное в результате дифференциального взвешивания отношение пропускной способности к скорости вращения разгрузочного шнека запоминают и заранее задают для последующей заданной объемной дозировочной мощности для такого же или подобного продукта, причем дифференциальное взвешивание в каждом случае начинают после каждого постоянного интервала задержки, во время которого выгружают продукт с предварительно определенными заданными объемными значениями. 5. Способ по одному из пп.1 4, отличающийся тем, что для смешения двух или нескольких потоков продукта используют эталонные дифференциальные весы, каждое последующее дифференциальное взвешивание начинают в такт эталонных дифференциальных весов с заранее определенным заданным значением скорости вращения и регулируют дозировочную мощность каждого последующего взвешивания в соответствии с фактическим весовым значением эталонных весов. 6. Способ по любому из пп.1 5, отличающийся тем, что поток продукции в устройстве типа мельницы измеряют посредством дифференциального взвешивания для регулирования и/или контроля входной производительности мельницы перед увлажнением, процесса размола и/или взвешивания муки, и/или для определения отходов и других параметров до и после размола. 7. Устройство для регистрации потока продукции с неблагоприятными параметрами текучести в производственной установке типа мельницы по принципу дифференциального взвешивания, отличающееся тем, что оно содержит вертикальный весовой бункер, питающую трубу для подачи продукта, выполненную с возможностью захода в упомянутый бункер и отделения от него при взвешивании, с управляемой донной заслонкой для поочередного пропуска и перекрытия потока продукта в весовой бункер, блок управления донной заслонкой, разгрузочный шнек с регулируемой скоростью вращения, жестко соединенный с нижней частью весового бункера, с горизонтально направленной разгрузкой, причем отношение продолжительности перекрытия к продолжительности пропуска составляют от 1 до 5. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что на питающей трубе для подачи продукта установлены управляемый предбункер. 9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что весовой бункер имеет трубчатую форму, а перепускной узел из весового бункера в разгрузочный шнек выполнен с изменяющимся от круглого до прямоугольного поперечным сечением при примерно равных его площадях. 10. Устройство по одному из пп.7 8, отличающееся тем, что весовой бункер, перепускной узел и разгрузочный шнек образуют форму колена, а приводной двигатель разгрузочного шнека вынесен в противоположном направлению разгрузки разгрузочного шнека направлении для создания равновесия. 11. Устройство по одному из пп.7 10, отличающееся тем, что разгрузочный шнек в направлении своей оси выполнен с возможностью выдвигания, в частности, по типу выдвижного ящика. 12. Устройство по одному из пп.7 11, отличающееся тем, что весовой бункер и разгрузочный шнек вместе с приводным двигателем образуют подвешенный на изгибных стержнях взвешивающий блок. 13. Устройство по одному из пп.8 12, отличающееся тем, что предбункер весового бункера охватывает от 30 до 90% весового бункера. 14. Устройство по пп. 8 13, отличающееся тем, что свободный подающий трубопровод к упомянутому предбункеру выполнен примерно с таким же поперечным сечением, что и свободный отводящий трубопровод из разгрузочного шнека. 15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что отношение проходного сечения разгрузочного шнека к горизонтальному сечению весового бункера составляет 1 8 12, в частности 1 10.