Данное изобретение касается весового дозатора, содержащего мерную емкость [1] для сыпучих материалов или жидкостей, причем по меньшей мере одна мерная емкость весового дозатора расположена на взвешивающих элементах.
Известны весовые дозаторы или ковшовые весы, например, из смесительных установок для изготовления смесей. Точно так же известны дозирующие устройства для объемного дозирования сыпучих материалов или жидкостей. Имеется ряд смесительных установок для изготовления смесей, работающих периодически (в дозирующем режиме), в которых некоторые из компонентов смеси отвешиваются гравиметрически с помощью вышеупомянутого весового дозатора, в то время как другие компоненты отмеряют с помощью мерных емкостей по объему.
Примером этого являются смесительные установки для изготовления сухого раствора. Дополнительные грануляты, связующие и присадки дозируются, например, путем взвешивания, в то время как легкие добавки, как, например, полистирол, перлит и другие материалы, должны дозироваться по объему, так как их насыпной вес может сильно колебаться, т.е. одинаковые массы материала имеют существенно различающиеся объемы. В промышленности известны также дозирующие или смесительные установки для изготовления огнестойких материалов, в которых, например, сыпучие материалы дозируются гравиметрически, а жидкости - по объему. Недостатком при этом является то, что при раздельном размещении весовых дозаторов и объемных дозирующих устройств для одного и того же смесителя часто возникают проблемы площадей и требуются отдельные передаточные желоба для загрузки смесителя.
В основе изобретения лежит задача сконструировать такой весовой дозатор, обладающий указанными вначале признаками, чтобы при компактной конструкции можно было точно дозировать любые сыпучие материалы и жидкости.
Эта задача решается благодаря тому, что на первой мерной емкости или в мерной емкости весового дозатора расположена вторая мерная емкость, причем одна из двух мерных емкостей снабжена устройством для измерения объема материала, содержащегося в ней.
Вместо одной мерной емкости устанавливают, таким образом, две мерные емкости в комбинации друг с другом, причем вторая мерная емкость размещена в первой мерной емкости или на первой мерной емкости и также косвенным образом расположена на взвешивающих элементах, причем дополнительно установлено измерительное устройство для измерения объема для по меньшей мере одной емкости, так что, наряду с гравиметрической регистрацией содержания этой мерной емкости, можно определить также объем содержащегося в ней сыпучего материала или содержащейся в ней жидкости.
Вместо двух раздельных устройств, из которых одно осуществляет дозирование по объему, а другое - по весу, теперь установлено, таким образом, единственное устройство с двумя емкостями, содержание каждой из которых можно определить гравиметрическим путем, причем содержание по меньшей мере одной емкости может дополнительно определяться также по объему.
Для расположения обеих емкостей имеется целый ряд возможностей и вариантов выполнения, которые описываются далее. Во-первых, можно в соответственно большей емкости установить лишь разделительную стенку, причем для отделенного таким образом объема емкости предусмотрено устройство для измерения объема. Понятно, что при этом емкость в целом расположена на взвешивающих элементах или у взвешивающих элементов.
В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения одна из двух емкостей полностью или частично содержится в объеме другой емкости, причем особенно предпочтительной является такая форма выполнения, при которой обе емкости образованы симметричными при вращательном движении и расположены концентрически относительно друг друга, так что меньшая вторая емкость расположена концентрически внутри первой мерной емкости. В осевом направлении вторая емкость может выступать из первой емкости. Целесообразно в первой емкости установить крышку так, чтобы было возможным осуществить концентрическое подвешивание второй емкости в первой емкости на крышке или через соответствующее сквозное отверстие в крышке. В открытой сверху первой емкости можно, само собой разумеется, расположить или подвесить вторую емкость также с помощью траверсы и т.п. на краю резервуара.
По меньшей мере первую емкость на своем нижнем конце целесообразно снабдить разгрузочным устройством. Вторая емкость также имеет в нижней части разгрузочное устройство, которое, однако, в зависимости от целей применения, не обязательно должно перекрываться. Для ряда случаев применения все же целесообразно как для первой, так и для второй емкости в нижней части, установить разгрузочное устройство с перекрывающим агрегатом, причем разгрузочное устройство второй емкости открывается в объем первой емкости. Процессы дозирования описываются далее в связи с предпочтительным вариантом выполнения с расположенной внутри первой емкости в случае необходимости концентрически по отношению к ней второй емкости, однако могут переноситься и на другие варианты выполнения.
При дозировании двух сыпучих материалов можно, например, один сыпучий материал ввести во внешнюю (первую) мерную емкость, причем изменяющийся благодаря этому вес обеих емкостей, включая содержимое, регистрируется взвешивающими элементами. В автоматической дозирующей установке можно, например, ввести предельные значения веса, при достижении которых дальнейшая подача соответствующего сыпучего материала в первую мерную емкость автоматически прекращается. Затем осуществляется объемное дозирование путем заполнения сыпучим материалом внутренней (второй) мерной емкости. Устройство для измерения объема регистрирует при этом уровень наполнения внутренней мерной емкости, так что из геометрической формы мерной емкости и уровня наполнения автоматически получается объем ее наполнения. Здесь также можно с помощью автоматического устройства дозирования при достижении предельного значения уровня наполнения автоматически прекратить дальнейшую подачу соответствующего сыпучего материала в установку. Обе емкости содержат теперь нужные количества подлежащих смешиванию сыпучих материалов, причем один компонент определяется по весу, а другой - по объему. Для сыпучих материалов со значительной разницей в насыпных весах, которые в общем дозируются по определенному объему, может, однако, быть целесообразным дополнительно учитывать вес, так что в случае особенно низкого насыпного веса выбирают несколько более высокое дозирование по объему, чем в случае более высокого насыпного веса. Например, в качестве параметра дозирования можно выбрать, таким образом, произведение веса этого сыпучего материала и зарегистрированного объема сыпучего материала. Так как вторая мерная емкость расположена на первой мерной емкости, которая подвешена на взвешивающих элементах или установлена на них, то одновременно совместно регистрируется также вес вещества, дозируемого первично по объему, так что можно названный выше параметр выбрать для установления количества сыпучего материала во второй емкости.
После того, как указанным способом определили количество, введенное в расположенный предпочтительно под дозирующим устройством смеситель, вначале открывают запорный агрегат на внешней, первой мерной емкости так, чтобы ее содержимое высыпалось в смеситель, расположенный под ней. Затем при открытом агрегате первой емкости можно также открыть запорный агрегат второй емкости так, чтобы содержимое через оба разгрузочных устройства емкостей прошло насквозь в смеситель.
Однако также целесообразно оба запорных агрегата открывать примерно одновременно или же вначале открывать внутренний запорный агрегат второй емкости так, чтобы уже при разгрузке обеих емкостей в смеситель имело место некоторое предварительное смешивание. Если внутренний запорный агрегат открывается раньше, чем внешний, что целесообразно в том случае, если один из компонентов представляет собой жидкость, то предварительное смешивание имеет место уже в первой мерной емкости.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом выполнения внутренняя емкость может также иметь разгрузочное устройство, проходящее через нее и выходящее наружу. Таким образом, последовательность разгрузки в следующий далее смеситель может быть любой и не зависит от того, в какой из двух емкостей находится вводимый в смеситель компонент. Это способствует повышению гибкости при применении весового дозатора согласно изобретению. Одновременно определение как объема, так и веса сыпучего вещества или жидкости в по меньшей мере одной из двух емкостей позволяет определять насыпной вес, как уже было упомянуто, и снабжать данными о весе вещества, дозированного по объему, например, накладные или счета.
Особенно целесообразным является вариант выполнения изобретения, в котором устройство для измерения объема или уровня наполнения может перемещаться между эффективной или неэффективной позициями. Устройства для измерения уровня наполнения сами по себе известны. В случае определения уровня жидкости в качестве датчика измерения можно просто использовать поплавок, а можно применять оптические или основанные на других физических принципах измерители уровня. Так как, однако, не во всех случаях должно осуществляться объемное дозирование, а кроме того, устройство для измерения уровня может быть чувствительным к механическим и химическим воздействиям и нельзя также исключить искажения результатов взвешивания устройством измерения уровня наполнения, даже если оно не целиком смонтировано на емкостях, так что его вес всегда взвешивается вместе, то упомянутое устройство измерения уровня, установленное с возможностью перемещения, также может выдвигаться из соответствующей емкости по меньшей мере настолько, чтобы оно не было больше погружено в сыпучий материал или жидкость в емкости.
Когда нужно определить лишь уровень наполнения, это устройство измерения уровня наполнения входит в емкость. При этом, например, упоры обеспечивают всегда точно воспроизводимое положение измерения.
На фиг. 1 - 6 показаны разрезы различных вариантов выполнения изобретения с емкостями 1, 3, расположенными отчасти концентрически относительно друг друга; фиг. 7 - разрез варианта выполнения, представленного на фиг. 3 и 4, вдоль линии A-A (на фиг. 3) или B-В (фиг. 4).
На фиг. 1 показана первая суживающаяся книзу на конус мерная емкость 1 с разгрузочным устройством 2 у нижнего конца, которое снабжено запорным агрегатом. В емкости 1 расположена другая емкость 3, которая в вертикальном направлении выступает над крышкой 10 первой мерной емкости 1 или проходит сквозь нее и простирается вниз до примерно половины высоты первой мерной емкости 1 в нее. Внутренняя мерная емкость 3 может при этом иметь цилиндрическую форму и располагаться в основном концентрически по отношению к конической емкости 1, ее разделительные стенки 3а, 3в могут представлять собой две плоские параллельные пластины, проходящие между противоположными коническими стенками емкости 1, как это, например, показано в разрезе A-A на фиг. 7.
Таким образом, вся конструкция разделена на три камеры, а именно центральную внутреннюю, образованную емкостью 3 камеру и две лежащие справа и слева рядом с внутренней емкостью 3 камеры 1', 1" внешней емкости 1, причем обе внешние камеры под емкостью 3 соединены между собой, а также емкость 3 открыта внизу и таким образом имеет соединение с обеими внешними камерами. Загрузочные устройства 11-13, например транспортные шнеки и т.п., расположены у верхнего конца емкостей 1, 3. Емкости 1, 3 имеют крышки 10, 14, снабженные соответствующими отверстиями для наполнения. При этом, однако, загрузочные устройства 11-13 не имеют механического контакта с крышками 10,14, чтобы не оказать влияния на результаты взвешивания собственным весом и весом содержащихся в них сыпучих материалов. Сыпучие материалы или жидкости выходят, таким образом, из загрузочных устройств 11-13, в основном, в свободном падении и через соответствующие отверстия в крышках 10, 14 попадают в емкости 1, 3.
В примере, показанном на фиг.1, представлено схематически заполнение тремя различными сыпучими материалами. Вначале в левую камеру 1' емкости 1 через загрузочное устройство 11 подается сыпучий материал, который заполняет емкость 1 до нижнего края емкости 3, а затем наполняет также еще часть левой камеры 1' емкости 1. Благодаря внутреннему трению в сыпучих материалах этот сыпучий материал не поднимается в емкость 3, а также в правую камеру 1'' емкости 1 в сколько-нибудь значительной мере. Изменение веса всего устройства и тем самым веса добавленного сыпучего материала регистрируется взвешивающими элементами 8, на которых расположена емкость 1 с помощью соответствующей траверсы и которые одновременно регистрируют вес емкости 3 с ее содержимым, так как она жестко установлена на крышке 10 емкости 1.
Вслед за этим с помощью загрузочного устройства 12 в правую камеру 1'' емкости 1 вводится другой сыпучий материал, причем его масса определяется также с помощью взвешивающих элементов 8, которые регистрируют соответствующее изменение веса. Наконец, в центральную емкость 3 с помощью загрузочного устройства 13 вводится третий сыпучий материал, количество которого определяется по объему с помощью установленного перед этим устройством уровня и масса которого одновременно регистрируется автоматически с помощью взвешивающих элементов 8, причем одновременно возможен контроль насыпного веса или плотности. Цифрой 5 на фиг. 1-6 схематически обозначено устройство для подъема и опускания, которое позволяет устройство измерения объема 4 вытащить из емкости 3 или опустить в нее, т.е. позиционировать. В случае необходимости достаточно устройство измерения объема 4 лишь приподнять над уровнем введенного в емкость 3 сыпучего материала. Цифрой 6 на фиг. 1-6 обозначен схематически аналоговый или цифровой сигнализатор положения, который выдает управляющий сигнал на автоматическое управляющее устройство, блокирующее дальнейшую подачу материала загрузочным устройством 13. Аналогичным образом взвешивающие элементы 8 снабжены соответствующими, не показанными датчиками сигналов, выходные сигналы которых обрабатываются в управляющем устройстве, которое регулирует подачу материала загрузочными устройствами 11,12, и, в частности, прекращает ее при достижении заданного предельного значения.
На фиг. 2 представлен другой вариант выполнения, в котором внутренняя мерная емкость 3 имеет цилиндрическую форму. При подаче сыпучего материала в наружную емкость 1 он распределяется затем вокруг емкости 3. Подъем в емкость 3 сыпучего материала, введенного в наружную емкость 1, при этом варианте выполнения также не имеет места. Емкость 3 на нижнем конце дополнительно снабжена разгрузочным устройством 7, которое имеет соответствующий блокирующий агрегат, который приводится в действие извне. Приведение в действие запорного агрегата может осуществляться, например, посредством вала, который проходит через первую емкость и ее наружную стенку, или с помощью штанги 15, проходящей от устройства приведения в действие 9, расположенного над емкостью 3, вдоль центра емкости 3 вниз.
На фиг.3-5 с помощью стрелок показаны загрузочные устройства 11-13, причем простые стрелки означают загрузку сыпучего материала, в то время как стрелки с замкнутым треугольником на острие означают подачу жидкости. В остальном варианты выполнения по фиг. 3-5 отличаются от остальных вариантов выполнения лишь тем, что наружная емкость 1 выполнена преимущественно цилиндрической и лишь на своем нижнем конце имеет форму конуса для того, чтобы обеспечить более легкое стекание сыпучих материалов из разгрузочного устройства 2. В варианте выполнения по фиг.3 емкость 3 полностью введена в емкость 1. Это действительно также для варианта выполнения по фиг.5, в то время как на фиг.4 внутренняя емкость 3, подобно представленным на фиг.1,2 и 6 вариантам выполнения, проходит через крышку 10 внешней емкости. Отдельные детали устройства измерения объема, в частности устройство подъема и опускания, а также датчик сигнала и т.п., при всех формах выполнения одинаковы.
На фиг. 3 представлен вариант выполнения, в котором наружная емкость 1 разделена на три камеры с помощью двух проходящих параллельно, поперек емкости 1, стенок, причем правая и левая камеры в нижней части емкости 1 соединены друг с другом, центральная емкость 3, однако, отделена от объема емкости 1 с помощью запорного агрегата разгрузочного устройства 7.
Здесь также можно, подобно описанному в связи с фиг.1, вначале два различных сыпучих материала, в соответствии с их весом, вводить в правую и левую камеру емкости 1 друг за другом, затем вводится, например, жидкость в центральную камеру 3, количество которой дозируется по ее объему. Для этого устройство измерения объема 4 имеет соответствующие зонды, например оптические и емкостные зонды.
Перевод замеренных количеств в последующий смеситель, находящийся предпочтительно под разгрузочным устройством 2, может осуществляться лишь таким образом, что вначале открывается разгрузочное устройство 2 так, что сыпучие материалы вначале попадают в смеситель, после чего через разгрузочное устройство 7 добавляется также содержащаяся в емкости 3 жидкость. Запорный агрегат разгрузочного устройства 7 может, однако, открываться перед запорным агрегатом разгрузочного устройства 2 или одновременно с ним, так что жидкость уже в емкости 1 и во время стекания в смеситель смешивается с сыпучим материалом из емкости 1.
На фиг. 4 представлен вариант выполнения изобретения, конструкция которого подобна конструкции, показанной на фиг. 2, с тем единственным исключением, что наружная емкость 1 не сплошь коническая, а цилиндрическая с конической нижней частью.
Кроме того, на фиг. 4 представлено, что жидкость вводится также во внешний резервуар 1 и ее количество можно задать по весу, в то время как в цилиндрическую внутреннюю емкость 3 вводится сыпучий материал, количество которого определяется по объему, опять-таки с помощью устройства измерения объема 4. В этом случае последовательность открытия запорных агрегатов разгрузочных устройств 2,7 может также осуществляться по выбору.
На фиг. 5, наконец, представлен вариант выполнения изобретения, в котором как во внешнюю емкость 1, так и во внутреннюю емкость 3 может вводиться жидкость. Количество одной из двух жидкостей определяется по весу, количество другой - по объему.
Подразумевается, что во всех описанных вариантах выполнения устройства измерения объема могли бы быть расположены в емкости 1 так, чтобы вводимые в наружную емкость 1 сыпучие материалы или жидкости определялись по объему, в то время как вводимые во внутреннюю емкость сыпучие материалы или жидкости дозировались или определялись по весу. Точно так же можно в обеих емкостях 1,3 размещать соответственно по устройству измерения объема или выполнять устройство для опускания или подъема 5 так, чтобы оно выборочно могло опускаться в одну из емкостей 1 или 3. Вес вводимых сыпучих материалов или жидкостей в каждом случае регистрируется при добавке в обе емкости, независимо от того, имеет ли место измерение объема или уровня наполнения.
Фиг. 6 показывает вариант выполнения изобретения, в котором в отличие от варианта выполнения по фиг. 2 разгрузочное устройство 7 внутренней емкости 3 образовано так, что оно имеет разгрузочное отверстие, отдельно ведущее наружу. Таким образом, можно также вводимый во внутреннюю емкость 3 сыпучий материал или вводимую туда жидкость переводить сначала в расположенный под внешней емкостью 1 смеситель, независимо от материала в ней. Возможна одновременная добавка в смеситель через отверстие обоих разгрузочных устройств 2,7, или в обратном порядке.
Весовой дозатор согласно изобретению дает значительную экономию площади и упрощение процесса дозирования, если требуется как дозирование по объему, так и дозирование гравиметрическое. При этом различные варианты выполнения дают возможность чрезвычайно гибкого приспосабливания к соответствующим условиям, в частности, в отношении некоторого предварительного смешивания или относительно последовательности добавки отмеренных количеств в смеситель.
Управление весовым дозатором может осуществляться очень просто с помощью независимой регистрации обоих параметров -веса и объема, или любой их комбинации с помощью средств, известных специалисту.
Весовой дозатор может быть использован в смесительных установках для приготовления смесей, компоненты которых имеют разный насыпной вес. В мерной емкости 1, расположенной на взвешивающих элементах 8, установлена вторая мерная емкость 3. По крайней мере в одной из емкостей 1, 3 предусмотрено устройство измерения уровня наполнения 4 определения объема дозируемого компонента. Емкость 1 снабжена крышкой 10. Устройство измерения объема 4 установлено с возможностью перемещения относительно мерной емкости. Дозатор имеет компактную конструкцию и позволяет точно дозировать любые сыпучие материалы и жидкости как по весу, так и по объему. 11 з.п.ф-лы, 7 ил.
