УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ СУШИЛКИ ЗЕРНА С ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОМ, РАБОТАЮЩИМ НА ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ Российский патент 1998 года по МПК F26B25/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в установках для сушки семян зерновых и других культур, а также в кондиционерах для тепловой обработки зерна.

Известна схема [1, рис. 149] регулятора газовоздушной смеси (теплоносителя), включающая биметаллический датчик и задатчик температуры, релейную группу и исполнительный механизм. Биметаллический датчик при отклонении температуры газовоздушной смеси от заданного значения воздействует на делитель напряжения и через релейную группу включает исполнительный механизм. Последний через редуктор передает движение дверке топки или заслонке смесительной камеры. Благодаря этому регулируется интенсивность горения топлива в топке или количество холодного воздуха, смешиваемого с топочными газами, то есть регулируется температура теплоносителя, поступающего в сушильную камеру.

Недостатком данной схемы регулятора является низкая точность регулирования температуры теплоносителя: в первом случае - ввиду медленного изменения интенсивности горения, особенно при сжигании дров и другого твердого (кускового) топлива, так как процесс горения обеспечивается естественной тягой воздуха; во втором случае - из-за инерционности биметаллического датчика.

Вторым недостатком сушилок с топками, работающими на твердом топливе, является то, что в слой зерна поступает смесь дымовых газов с наружным воздухом, что снижает качество высушенного зерна.

Известно [2, с.101 абз. 1 снизу], что "... перевод топок сушилок на жидкое или газообразное топливо способствовал автоматизации их работы... В топках, работающих на твердом топливе, автоматизирован процесс поддержания необходимой температуры агента сушки, а не процесс горения".

Из-за роста стоимости жидкого и газообразного топлива, а также электроэнергии переходят на местные виды топлива, в том числе на дрова и отходы переработки древесины. В этом случае требуемая температура теплоносителя может быть обеспечена одновременным регулированием интенсивности топлива и дозированным смешиванием нагретого и холодного воздуха.

Известна шахтная зерносушилка [2, рис. 43], в которой температуру агента сушки (теплоносителя) регулируют количеством подсасываемого воздуха непосредственно к вентиляторам сушильных шахт и количеством подаваемого в форсунку топлива и атмосферного воздуха с помощью устройства автоматизации. Это устройство содержит датчик температуры в виде терморезистора, электронный измерительный мост (терморегулятор) - задатчик температуры теплоносителя, балансовое реле, два исполнительных механизма, реостат обратной связи исполнительного механизма, регулирующий клапан топливной магистрали, заслонку магистрали, подающей воздух в форсунку и дроссельную заслонку (смесительный клапан). Данное устройство по технической сущности и совокупности существенных признаков наиболее близко заявляемому устройству и принято за прототип.

Недостатком прототипа является то, что он не обеспечивает необходимую точность регулирования температуры теплоносителя при работе сушилки с топкой для сжигания твердого топлива. Кроме того, отсутствие задатчика допуска на отклонение температуры теплоносителя приводит к повышенному расходу топлива, частым срабатываниям коммутационной аппаратуры и преждевременному выходу ее из строя.

Известны электрические однооборотные механизмы типа МЭО [3, рис. 129, 130] , содержащие электродвигатель, блок датчиков и тормоз. Механизмы, выпускаемые в соответствии с ГОСТ 7192-80, вместо электромагнитного тормоза снабжены тормозом в виде двух конденсаторов.

Известны также триггеры, выполненные на базе двух транзисторов [4, рис. 6.1; 6.2] с глубокой положительной обратной связью, выполненной на базе низкоомных резисторов.

Задача, которую необходимо решить, заключается в следующем: повысить точность поддержания температуры теплоносителя и снизить расход топлива при эксплуатации сушилок зерна, работающих на твердом топливе.

Поставленная задача решена с помощью предлагаемого устройства для автоматического регулирования и контроля температуры теплоносителя сушилки зерна с теплогенератором, работающим на твердом топливе, содержащего вентилятор сушилки, сушильную камеру, топку с дымовой трубой, воздуховод с выходным окном, соединяющий топку с вентилятором сушилки, смесительный клапан с исполнительным механизмом, терморегулятор с измерительным мостом и выносным датчиком температуры, установленным во входном патрубке сушилки, источник трехфазного тока, электродвигатель вентилятора сушилки, первый блок коммутации, топка которого дополнительно снабжена теплообменником и дымососом с электродвигателем и блоком управления, включающим второй блок коммутации и переключатель режима ("Автоматический", "Отключен", "Ручной") работы дымососа, блок информации, второй датчик температуры, причем воздуховод одним торцом соединен с теплообменником, сообщающимся с наружным воздухом, с которым сообщается топка, входное окно воздуховода и дымовая труба топки, выход линейного напряжения источника трехфазного тока подключен к первым входам первого и второго блоков коммутации, выходы которых подключены к входам электродвигателей вентилятора сушилки и дымососа, соединенные с двигателями кинематически, второй вход первого блока коммутации и первые входы терморегулятора, переключателя режима работы дымососа и второго датчика температуры подключены к шинам фазного напряжения источника трехфазного тока, шина нейтрали - к первому входу исполнительного механизма, второй и третий входы которого соединены с первым и вторым выходами терморегулятора, третий выход которого соединен с первым входом блока информации, второй и третий входы которого подключены к первому и второму выходам исполнительного механизма, третий выход которого кинематически подключен к входу смесительного клапана, его выход - к первым входам воздуховода и его входного окна для забора наружного воздуха, выход окна - к второму входу воздуховода, четвертый выход исполнительного механизма соединен с вторым входом переключателя режима работы дымососа, его выход - к второму входу второго блока коммутации, первый выход топки через дымосос соединен с атмосферой, второй выход - с входом теплообменника, выход вентилятора сушилки соединен с входами первого и второго датчиков температуры и с входом сушильной камеры, выход которой сообщается с атмосферой, четвертый выход терморегулятора подключен к шине нулевого питания, выход второго датчика температуры подключен к четвертому входу блока информации, выход которого соединен с шиной нейтрали источника питания, при этом терморегулятор импульсный, содержит блок питания, измерительный мост, операционный усилитель, бесконтактное реле, переключатель режима ("Автоматический", "Отключен", "Ручной"), работы смесительного клапана, первый, второй ключи, первое, второе выходное реле, задатчики температуры теплоносителя, допуска на ее отклонение, длительности импульсов и пауз управляющего сигнала, при этом вход блока питания подключен к шинам фазы и нейтрали источника трехфазного тока, выходы блока питания подключены: первый - через задатчик температуры к первому входу измерительного моста и первому входу задатчика допуска на отклонение температуры, второй - к входам питания микросхем бесконтактного реле и операционного усилителя, третий выход - к первым входам первого и второго выходных реле, четвертый - к второму входу бесконтактного реле и к первому входу переключателя режима работы смесительного клапана, пятый выход блока питания соединен с шиной нулевого питания, с которой соединены: вторые входы измерительного моста, операционного усилителя и задатчика допуска на отклонение температуры; третий вход измерительного моста подключен к выходу датчика температуры теплоносителя, первый выход измерительного моста подключен к третьему выходу терморегулятора, второй выход - к третьему входу операционного усилителя, второй вход которого соединен с шиной нулевого питания, выход операционного усилителя подключен к третьему входу бесконтактного реле, четвертый и пятый входы которого подключены к выходам задатчиков длительности импульсов и пауз управляющего сигнала соответственно, шестой вход - к выходу задатчика допуска на отклонение температуры теплоносителя, первый и второй выходы бесконтактного реле через переключатель режима работы смесительного клапана подключены к вторым входам первого и второго выходных реле, третьи входы этих реле через первый и второй ключи - к третьему и четвертому выходам переключателя режима работы смесительного клапана, выходы первого и второго выходных реле подключены соответственно к первому и второму выходам терморегулятора, при этом бесконтактное реле содержит дискриминатор, первый, второй триггеры, причем первый вход (питание микросхем) реле подключен к первым входам дискриминатора и первого и второго триггеров, второй вход - к вторым входам триггеров, третий вход реле подключен к второму входу дискриминатора; четвертый вход реле - к третьим входам первого и второго триггеров, пятый вход реле подключен к четвертым входам триггеров; шестой вход реле - к третьему входу дискриминатора, первый, второй входы которого соединены с пятыми входами первого и второго триггеров, выходы которых подключены к первому, второму выходам бесконтактного реле соответственно.

Дискриминатор содержит первый и второй инверторы, при этом первый инвертор неинверсным входом, а второй инверсным входом подключены к выходу операционного усилителя, вторые входы инверторов подключены к выходам задатчика допуска на отклонение температуры теплоносителя, к которому первый диод подключен анодом, второй - катодом, а выходы первого, второго инверторов подключены к пятым входам первого, второго триггеров бесконтактного реле.

Блок информации содержит стрелочный индикатор температуры, первый световой индикатор "Смесительный клапан открыт", второй световой индикатор "Смесительный клапан закрыт", третий световой индикатор и звуковой сигнализатор "Загрузка топки", при этом стрелочный индикатор подключен к первому входу, первый, второй и третий световые индикаторы - соответственно к третьему, четвертому и второму входам блока информации, звуковой сигнализатор включен параллельно третьему световому индикатору, а выходы световых индикаторов и звукового сигнализатора соединены с шиной нейтрали источника питания.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - технологическая схема устройства; на фиг. 3 - функциональная схема исполнительного механизма; на фиг. 4 - функциональная схема терморегулятора; на фиг. 5 - структурная схема блока информации; на фиг. 6 - структурная схема первого блока коммутации; на фиг. 7 - принципиальная схема реверсивного однофазного электродвигателя исполнительного механизма и принципиальная схема его блока датчиков; на фиг. 8 - структурная схема блока питания; на фиг. 9 - принципиальная схема измерительного моста терморегулятора; на фиг. 10 - функциональная схема бесконтактного реле; на фиг. 11 - функциональная схема первого выходного реле; на фиг. 12 - принципиальная схема задатчика допуска на отклонение температуры теплоносителя; на фиг. 13 - принципиальная схема задатчика длительности импульсов и пауз управляющего сигнала; на фиг. 14 - принципиальная схема блока питания и стабилизатора напряжения; на фиг. 15 - принципиальная схема делителя напряжения; на фиг. 16 - принципиальная схема блока инверторов.

Устройство для автоматического регулирования и контроля температуры Θ_т(t) теплоносителя сушилки 1 (фиг. 1) зерна с теплогенератором 2, работающим на твердом топливе (преимущественно дрова) содержит воздуховод 3 с входным окном 4 для забора наружного воздуха Θ_н(t), против которого установлен смесительный клапан 5, исполнительный механизм 6, терморегулятор 7, первый датчик 8 и второй датчик 9 температуры Θ_т(t) теплоносителя, источник 10 трехфазного тока 380/220 B, блок 11 управления, блок 12 информации, сушильную камеру 13, вентилятор 14 с приводом от электродвигателя 15, при этом теплогенератор 2 содержит топку 16, теплообменник 17 и дымосос 18 с приводом от электродвигателя 19, первый блок 20 коммутации, блок 11 управления содержит переключатель 21 режима работы дымососа ("Автоматический", "Отключен", "Ручной") и второй блок 22 коммутации, при этом выход линейного напряжения U_л (380) источника 10 трехфазного тока подключен к первым входам первого и второго блоков 20 и 22 коммутации, выходы которых подключены к входам электродвигателей 15 и 19 привода соответственно вентилятора 14 сушилки и дымососа 18, соединенных с двигателями кинематически, второй вход второго блока 22 коммутации подключен через переключатель 21 режима работы дымососа к выходу фазного напряжения U_ф (220 B) источника 10 трехфазного тока, к которому подключены первый вход терморегулятора 7, второй вход блока 20 коммутации и первый вход второго датчика 9 температуры. Шина нейтрали N источника 10 трехфазного тока соединена с первым входом исполнительного механизма 6, второй и третий входы Φ которого подключены к первому и второму выходам терморегулятора 7, третий выход терморегулятора подключен к первому входу блока 12 информации, четвертый выход терморегулятора - к шине нулевого питания, второй вход терморегулятора 7 подключен к выходу первого датчика 8 температуры, выход второго датчика 9 температуры подключен к второму входу блока 12 информации, третий и четвертый входы которого подключены к первому, второму выходам исполнительного механизма 6, третий выход которого кинематически соединен с входом смесительного клапана 5, его выход подключен к первым входам ± ΔF входного окна 4 и воздуховода 3, второй вход Θ_н(t) входного окна 4 сообщается с атмосферой, а выход - подключен к второму входу воздуховода 3, его третий вход подключен к выходу Θ_тт(t) теплообменника 17, а выход - к входу вентилятора 14, выход Θ_т(t) которого соединен с входами первого и второго датчиков 8 и 9 температуры теплоносителя и сушильной камеры 13, выход Θ_o(t) (поток отработавшего теплоносителя) которой соединен с атмосферой, второй вход дымососа 18 соединен с выходом топки 16, второй ее выход - с входом теплообменника 17, вторые входы Θ_н(t) топки 16 и теплообменника 17 соединены с атмосферой, с которой соединен выход Θ_д(t) (дымовые газы) дымососа 18.

Воздуховод 3 (фиг. 2), например, прямоугольного сечения, одним концом примыкает к полости теплообменника 17, вторым - к входному патрубку вентилятора 14. На боковой стенке воздуховода выполнено входное окно 4 для забора наружного воздуха, прикрываемое смесительным клапаном 5, установленным внутри воздуховода с возможностью поворота внутрь воздуховода от состояния "Окно закрыто".

Смесительный клапан 5 выполнен по форме окна 4, но с большими размерами, консольно закреплен на оси, снабжен кривошипом 23, который посредством тяги 24 соединен с кривошипом 25 исполнительного механизма 6.

Исполнительный механизм 6 (фиг. 3) - электрический, однооборотный, содержит реверсивный однофазный электродвигатель 26, редуктор 27, блок 28 датчиков и маховичок 29 ручного привода редуктора 27, при этом первый вход N подключен к первому входу электродвигателя 26, второй и третий входы Φ которого подключены к первому и второму выходам блока 28 датчиков, а выход электродвигателя кинематически соединен с входом редуктора 27, второй вход которого также кинематически соединен с маховичком 29 ручного привода редуктора, первый и второй выходы редуктора 27 кинематически соединены соответственно с третьим выходом исполнительного механизма и первым входом блока 28 датчиков, второй и третий входы Φ которого подключены к соответствующим входам исполнительного механизма, первый, второй и четвертый выходы которого соединены соответственно с третьим, четвертым и пятым выходами блока датчиков.

Терморегулятор 7 (фиг. 4) импульсного действия включает блок 30 питания, измерительный мост 31, операционный усилитель 32, бесконтактное реле 33, переключатель 34 режима ("Автоматический", "Отключен", "Ручной") работы смесительного клапана 5, первый, второй ключи 35, 36 соответственно, первое, второе выходное реле 37, 38 соответственно, задатчики 39, 40 температуры Θ_т теплоносителя и допуска ± ΔΘ на ее отклонение, а также задатчики 41, 42 длительности t_и импульсов и пауз t_п управляющего сигнала соответственно, при этом блок 30 питания подключен к выходу U_ф (220 B) источника 10 питания, первый выход + U_м блока питания (+6 B) через задатчик 39 температуры, подключен к питающему входу измерительного моста 31, второй питающий вход которого соединен с шиной нулевого питания, выход U_пм (+15 B) блока питания 30 подключен к первому входу питания операционного усилителя (ОУ) 32 и к входам питания микросхем бесконтактного реле 33. Первый вход задатчика 40 подключен к первому выходу U_м блока 30 питания. Выход ~ Φ (шина фазы переменного тока) подключен к первым входам первого и второго выходных реле 37, 38, выход U_кат - к второму входу бесконтактного реле 33 и к первому входу переключателя 34 режима работы смесительного клапана 5, пятый выход блока 30 питания соединен с шиной нулевого питания, третий вход измерительного моста 31 подключен к выходу датчика 8 температуры Θ_т теплоносителя, первый выход измерительного моста 31 подключен к первому входу блока информации, второй выход - к первому входу операционного усилителя 32, второй вход которого подключен к шине нулевого питания, а выход - к третьему входу бесконтактного реле 33, четвертый и пятый входы которого подключены к выходам задатчика 41 длительности t_И импульсов и задатчика 42 длительности t_п пауз соответственно, шестой вход - к выходу задатчика 40 допуска ± ΔΘ на отклонение температуры теплоносителя, второй вход которого подключен к шине нулевого питания, к которой подключен вход - U_пм питания операционного усилителя 32, первый и второй выходы бесконтактного реле 33 через переключатель 34 режима работы смесительного клапана 5 подключены к вторым входам выходных реле 37, 38 третьи входы этих реле через ключи 35, 36 подключены соответственно к третьему и четвертому выходам переключателя 34 режима работы смесительного клапана, а выходы Φ выходных реле 37, 38 подключены к второму и третьему соответственно входам исполнительного механизма.

Первый датчик 8 (фиг. 1) температуры Θ_т(t) теплоносителя - это металлический терморезистор, выполненный из медной и платиновой проволоки, уложенной бифиллярно на изоляционную основу. Он включен в одно из плеч измерительного моста терморегулятора 7.

Второй датчик 9 температуры Θ_т(t) теплоносителя - биметаллическая спираль, один конец которой жестко закреплен на корпусе, второй конец свободен и снабжен подвижным контактом. Второй контакт неподвижен, но установлен с возможностью перемещения относительно свободного конца биметаллической спирали и фиксации в заданном положении для задания температуры срабатывания задатчика.

Источник 10 трехфазного тока - это фидер трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ с шинами фаз A, B, C и нейтрали N.

Блок 12 информации (рис. 5) содержит стрелочный индикатор 43 температуры Θ_т(t) теплоносителя, первый, второй и третий световые индикаторы 44, 45, 46 соответственно и звуковой сигнализатор 47, при этом стрелочный индикатор 43 температуры подключен к первому входу блока 12, первый 44 и второй 45 световые индикаторы - к третьему и четвертому входам блока 12, а третий 46 световой индикатор и звуковой 47 сигнализатор подключены параллельно между собой и к второму входу блока 12 информации. Вторые клеммы световых индикаторов и звукового сигнализатора подключены к шине N нейтрали источника 10 питания.

Сушильная камера 13 (фиг. 2), вентилятор 14, электродвигатель 15 поставляются комплектно с сушилкой.

Топка 16 теплогенератора 2 содержит камеру 48 сгорания твердого топлива, которое загружается через люк в передней стенке теплогенератора, снабженный дверкой 49. Топливо укладывается на колосниковую решетку 50, под которой расположена зольная камера 51 с отверстием для забора наружного воздуха Θ_н(t) - поддувало. Топка отделена от воздуховода вертикальной стенкой 52.

Теплообменник 17 выполнен в виде двухстенной камеры, внутренняя стенка которой образует поверхность камеры сгорания, а наружная стенка - наружную поверхность теплогенератора. Внутренняя стенка выполнена из тугоплавкого металла. По примеру сечения теплообменника расположены трубы 53, сообщающиеся одними концами с атмосферным воздухом, вторыми - с воздуховодом 3. В верхней части топки 48 установлена дымовая труба 54, в которую вмонтирован дымосос 18 с приводом от электродвигателя 19.

Электродвигатель 19 асинхронный с коротко-замкнутым ротором, подключен к источнику трехфазного тока через первый блок 20 коммутации (фиг. 1).

Первый блок 20 коммутации - это магнитный пускатель, содержащий электромагнит 55 (фиг. 6), якорь 56 и кнопочный пост 57 дистанционного управления, при этом катушка электромагнита 55 включена в сеть: фаза Φ - нейтраль N последовательно с кнопочным постом 57. Электромагнит воздействует на якорь 56, силовые контакты которого коммутируют силовую цепь вход - выход U_л. Блок - контакт якоря совместно с замыкающим контактом пусковой кнопки кнопочного поста 57 дистанционного управления реализуют логическую операцию ПАМЯТЬ.

Переключатель 21 режима работы дымососа выполнен на базе двухполюсного тумблера с тремя фиксированными положениями рукоятки: "Автоматический", "Отключен", "Ручной".

Второй блок 22 коммутации устроен аналогично первому блоку 20.

Однофазный реверсивный электродвигатель 26 (фиг. 7) исполнительного механизма содержит первую, вторую катушки 58, 59 статора, коротко-замкнутый ротор 60, конденсаторы 61, 62, при этом узловая точка соединения катушек 58, 59 подключена к шине нейтрали N источника 10 питания, вторые выходы катушек - к шине одной из фаз источника 10 питания через блок 28 датчиков исполнительного механизма 6. Конденсаторы 61, 62 включены параллельно один другому и к входам Φ катушек 58, 59.

Редуктор 27 имеет цилиндрические шестерни, заключен в общий корпус исполнительного механизма.

Блок 28 (фиг. 7) датчиков исполнительного механизма состоит из трех конечных микропереключателей 66, 67, 68, контакты которых приводятся кулачками 63, 64, 65, выступы 69 и впадины 70 которых выполнены по дугам окружности разного радиуса. Кулачки установлены на выходном валу редуктора, на втором конце которого установлен кривошип 25 (фиг. 2). Кулачки установлены с возможностью поворота относительно вала и фиксации в заданном положении. Микропереключатели имеют замыкающие и размыкающие контакты. Размыкающий контакт микропереключателя 66 включен последовательно с катушкой 59 реверсивного электродвигателя 26, микровыключателя 67 - с катушкой 58, для чего первый и второй выходы Φ терморегулятора 7 (фиг. 1) подключены к второму и третьему входам исполнительного механизма 6. Выход τ (фиг. 7) исполнительного механизма подключен через размыкающий контакт микровыключателя 68 и переключатель 21 (фиг. 1) к катушке магнитного пускателя 22 блока 11 управления. Замыкающие контакты микровыключателей 66 и 67 подключены к шине фазы Φ и входам блока 12 информации, подключенным к входам световых индикаторов 44 и 45.

Блок 30 питания (фиг. 8) содержит элемент 71 защиты, преобразователь 72, стабилизатор 73 и делитель 74 напряжения, при этом вход U_ф (≈220 B) блока 71 защиты подключен к соответствующему выходу источника 10 питания, а выход - к первым входам первого и второго выходного реле 37, 38 и к входу преобразователя 72 напряжения, выход которого подключен к входу выпрямителя 73 напряжения, выход которого подключен к входу делителя 74 напряжения, а выход U_кат (±24 B) - к первым входам бесконтактного реле 33 и переключателя 34 режима работы смесительного клапана, выход U_пм (+15 B) делителя напряжения подключен к входам питания операционного усилителя 32 и бесконтактного реле 33, выход +U_м (+6 B) - к входу питания измерительного моста 31 и задатчика 40 допуска на отключение температуры теплоносителя, третий выход делителя 74 напряжения соединен с шиной нулевого питания.

Измерительный мост 31 (фиг. 9) образован постоянными резисторами 75 - 79 и терморезистором датчика 8 Θ_т(t) теплоносителя. Первое плечо моста образовано резистором 79 и терморезистором, второе - резисторами 75, 76, третье - резистором 77, четвертое - резистором 78. Параллельно резистору 76 включен переменный резистор задатчика 39 температуры Θ_т теплоносителя, к выводу которого и к клемме 2 датчика 8 температуры подключен вход операционного усилителя 32, а к узловым точкам резисторов 77, 78 и 78, 79 - напряжение U_м (±6 B) питания моста. Датчик 8 подключен к измерительному мосту 31 экранированным проводом, экран которого заземлен.

Операционный усилитель 32 - это микросхема, подбираемая из аналоговой техники.

Бесконтактное реле 33 (фиг. 10) содержит дискриминатор, первый, второй триггеры 81, 82, причем первый вход U_пм реле подключен к первым входам дискриминатора 80 и первого 81, второго 82 триггеров, второй вход U_кат - к вторым входам первого и второго триггеров 81, 82, третий вход - к второму входу дискриминатора, четвертый вход t_и - к третьим входам триггеров, четвертые входы которых подключены к пятому входу t_п бесконтактного реле, шестой вход реле - к третьему входу дискриминатора, а первый и второй выходы блока 80 инверторов подключены соответственно к пятым входам первого 81 и второго 82 триггеров, выходы которых подключены к первому, второму выходам бесконтактного реле соответственно.

Переключатель 34 (фиг. 4) режима работы смесительного клапана 5 выполнен на базе двухполюсного тумблера, имеющего три фиксированных положения рукоятки "Автоматический", "Отключено", "Ручной".

Первый, второй ключи 35, 36 - это замыкающие контакты с самовозвратом, с приводом нажатием кнопок.

Первое выходное реле 37 (фиг. 1) - это электромагнитное реле, содержащее электромагнит 83 и якорь 84, при этом вход на катушку электромагнита 83 поступает с третьего входа реле, подключенного к выходу ключа 35, или с второго входа реле, подключенного непосредственно к выходу переключателя 34 рода работы смесительного клапана 5. Выход электромагнита приводит в движение якорь 84, контакты которого коммутируют цепь вход Φ (фаза) - выход Φ реле 37.

Второе реле 38 (фиг. 4) устроено и функционирует аналогично первому, но коммутирует вторую цепь Φ-Φ .

Задатчик 40 (фиг. 12) допуска ± ΔΘ на отклонение температуры теплоносителя представляет собой переменный резистор, включенный по схеме потенциометра.

Задатчик 41 (фиг. 13) длительности t_и импульсов представляет собой цепочку последовательно соединенных резисторов 85 - 89, параллельно которым включены ключи соответственно 90 - 94. Данная цепочка включается в обратную связь триггера. Шунтирование резисторов замыканием ключей вызывает изменение длительности t_и импульсов.

Аналогично устроен задатчик 42 длительности t_п пауз, включаемый во вторую обратную связь триггера.

Элемент 71 (фиг. 14) защиты блока 30 питания защищает электронную схему от тока короткого замыкания и выполнен на базе предохранителя с плавкой вставкой.

Триггеры 81, 82 выполнены на базе элементов "Логика-И" (И-302).

Трансформатор 95 преобразователя 72 напряжения содержит первичную 98, вторичную 99 катушки и сердечник - магнитопровод 100. Первичная катушка через элемент 71 защиты включена в сеть фазового U_ф напряжения 220 B. С вторичной катушки 99 снимается напряжение 24 B переменного тока, в сеть которого включен выпрямитель 96, выполненный на диодах 101 - 104, включенных по мостовой схеме.

Фильтр 97 содержит конденсаторы 105, 106 и резистор 107, включенные по П-образной схеме. К входу фильтра подключен стабилизатор 73 напряжения, образованный резистором 108 и стабилитроном 109, включенными последовательно. Один вывод стабилизатора 73 соединен с шиной нулевого питания, второй - с входом делителя 74 напряжения.

Делитель 74 (фиг. 15) напряжения образован резисторами 110, 111, 112. Резисторы подобраны так, что падение напряжения на резисторе 112 равно +26 B (U_м), на последовательно соединенных резисторах 112, 111 - плюс 15 B (+U_пм). Выход отрицательного потенциала соединен с шиной нулевого питания. Выводы U_м, U_пм подключены к входам питания измерительного моста 31, задатчика 40 допуска на отклонение температуры теплоносителя и микросхем бесконтактного реле 33 и операционного усилителя 32.

Дискриминатор 80 (фиг. 16) содержит первый, второй инверторы 113, 114. Инвертор 113 неинверсным входом, а инвертор 114 неинверсным входом подключены к выходу операционного усилителя 32. Вторые выходы инверторов 113 и 114 +ΔΘ и -ΔΘ подключены к выходам задатчика 40 допуска на отклонение температуры теплоносителя. Выходы инверторов 113 и 114 подключены к управляющим входам триггеров 81 и 82 соответственно.

Инверторы 113 и 114 выполнены на базе операционных усилителей.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы с помощью задатчиков 39 и 40 устанавливают требуемую температуру Θ_т(t) и значение допуска ± ΔΘ на ее отклонение. Затем с помощью задатчиков 41 и 42 устанавливают длительности t_и импульсов и t_п пауз выходного сигнала терморегулятора 7. Далее устанавливают смесительный клапан 5 в положение "Закрыт", вращая вал исполнительного механизма 6 маховичком 29 ручного привода редуктора 27. Поворачивая кулачок 63, добиваются переключения контактов микровыключателя 66, при этом включается сигнальная лампа 44. Затем переводят смесительный клапан 5 в положение полного открытия входного окна 4 воздуховода 3 и поворачивают кулачок 64 до момента включения сигнальной лампы 45. После этого возвращают смесительный клапан до положения неполного закрытия (положение выбирается опытным путем) и поворотом кулачка 65 добиваются отключения дымососа. По окончании регулировки датчиков блока 28 затягивают стяжную гайку, которую ослабляют перед началом регулировки.

Установив переключатели 21 режима работы дымососа и 34 режима работы смесительного клапана в положение "Ручное", замыканием контактов кнопочного поста второго блока 22 коммутации управляют работой дымососа, а замыканием ключей 35, 36 - работой смесительного клапана. Дымосос включают после розжига топки. За состоянием температуры Θ_т(t) теплоносителя следят по показаниям стрелочного индикатора 43. Если при отключенном дымососе температура теплоносителя превышает требуемую, переводят смесительный клапан 5 в открытое состояние. С целью исключения перерегулирования, перемещение смесительного клапана осуществляют кратковременным включением электродвигателя 26 исполнительного механизма, чередуя с паузами.

Процесс сушки происходит следующим образом. Загружают сушильную камеру 13 зерном. Поджигают топливо (дрова). Процесс разгорания их осуществляют при естественной тяге воздуха. При закрытой дверке 49 топки 48 наружный воздух Θ_н поступает через поддувало 52 и колосниковую решетку 50 в зону горения топлива. Дымовые газы Θ_д(t) через дымосос 18 и дымовую трубу 54 удаляются в атмосферу. При включенном двигателе 15 вентилятора 14 сушилки 1 наружный воздух Θ_н(t) через трубы 53 теплообменника 17 поступает в воздуховод 3, нагреваясь до температуры Θ_тт(t) и далее проходя через вентилятор и массу зерна сушильной камеры, удаляется наружу с температурой .

При открытии смесительного клапана 5 через заборное окно 4 забирается наружный воздух Θ_н(t), а частично перекрытый воздуховод 3 уменьшает поступление нагретого воздуха Θ_тт и за счет смешивания двух потоков и уменьшения массы нагретого воздуха температура Θ_т(t) теплоносителя снижается. Таким образом, температура теплоносителя регулируется по трем каналам: изменением температуры Θ_тт нагретого воздуха за счет включения - отключения дымососа; изменением массы нагретого воздуха Θ_т(t) за счет регулирования площади F_в сечения воздуховода и изменением массы наружного воздуха Θ_т(t) за счет регулирования площади F_o входного окна.

В автоматическом режиме переключатели 21 и 34 переводят в положение "Автоматическое". После полного розжига топлива температура Θ_т(t) контролируется первым датчиком 8 температуры. При отклонении ее от заданной за пределы допуска ± ΔΘ сопротивление датчика изменяется, баланс измерительного моста 31 нарушается и ток разбаланса поступает на вход операционного усилителя 32, а бесконтактное реле 33 вырабатывает один из двух выходов, которые в автоматическом режиме поступают непосредственно на воспринимающий элемент (катушка) одного из выходных реле 37 или 38. При срабатывании реле шина фазы Φ через замыкающие контакты реле 37 и замкнутые контакты микровыключателей 66 (67) подается на катушки 58 (59) электродвигателя 26 исполнительного механизма. При срабатывании реле 37 или 38 электродвигатель реверсируется, так как катушки 58 и 59 соединены между собой через параллельно включенные конденсаторы 61, 62. Вращение вала исполнительного механизма 6 через кривошип 25, тягу 24 и кривошип 23 передается смесительному клапану 5.

Когда температура теплоносителя превысит верхний предел и смесительный клапан начнет открываться, с задержкой τ на вход второго блока 22 коммутации через переключатель 21 режима работы поступает запрещающий сигнал с микровыключателя 68 (контакт размыкается). Электродвигатель 19 дымососа отключается, и процесс горения топлива будет протекать при естественной тяге. Так как управление двигателем исполнительного механизма осуществляется импульсами, длительность которых и пауза задается шунтированием резисторов 85 - 89 ключами соответственно 90 - 94 задатчиков 41 и 42, перерегулирование исключается. Если при отключении дымососа температура теплоносителя понижается ниже допустимого предела, смесительный клапан перемещается на закрытие. За счет увеличения сечения воздуховода количество нагретого воздуха увеличивается, а забираемого наружного - уменьшается. Температура теплоносителя поддерживается в заданных пределах последовательным увеличением сечения воздуховода и проходящего через теплообменник воздуха. При приближении смесительного клапана к положению закрытия входного окна воздуховода с упреждением τ включается дымосос, в последовательности, обратной отключению.

Если процесс горения топлива не обеспечивает поддержание температуры в заданном интервале, второй датчик 9 вырабатывает сигнал на включение светового 46 индикатора и звукового 47 сигнализатора блока 12 информации, что извещает оператора о необходимости загрузить в топку очередную порцию топлива.

Использование устройства позволяет с высокой точностью поддерживать температуру теплоносителя, что важно при сушке семенного зерна, снизить расход топлива и исключить утомительный труд оператора при ручном управлении.

Источники информации
1. Гержой А.П., Самочетов В.Ф. Зерносушение и зерносушилки. -М.: Колос, 1967, с.235-237.

2. Баум А.Е., Резчиков В.А. Сушка зерна. -М.: Колос, 1983, С.101-103.

3. Цикерман Л. Я., Шимкович В.В. Проектирование, монтаж и эксплуатация систем автоматики. -М.: Высшая школа, 1971, с.224-229.

4. Бородин И. Ф. Технические средства автоматики. -М.: Колос, 1982, с. 219-221.

Изобретение предназначено для использования в устройствах для сушки семян зерновых и других культур, а также в кондиционерах для тепловой обработки зерна. Устройство включает вентилятор сушилки, сушильную камеру, топку с дымовой трубой, воздуховод с входным окном, соединяющий топку с вентилятором сушилки, смесительный клапан с исполнительным механизмом, терморегулятор с измерительным мостом и выносным датчиком температуры, установленным во входном патрубке сушилки, источник трехфазного тока, электродвигатель вентилятора сушилки, первый блок коммутации, топка которого дополнительно снабжена теплообменником и дымососом и электродвигателем и блоком управления, который содержит второй блок коммутации и переключатель рода работы дымососа, блок информации, второй датчик температуры. Устройство позволяет повысить точность поддерживания температуры теплоносителя и снизить расход топлива при эксплуатации сушилок зерна, работающих на твердом топливе. 2 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Устройство для автоматического регулирования и контроля температуры теплоносителя сушилки зерна с теплогенератором, работающим на твердом топливе, содержащее вентилятор сушилки, сушильную камеру, топку с дымовой трубой, воздуховод с входным окном, соединяющий топку с вентилятором сушилки, смесительный клапан с исполнительным механизмом, терморегулятор с измерительным мостом и выносным датчиком температуры, установленным во входном патрубке сушилки, источник трехфазного тока, электродвигатель вентилятора сушилки, первый блок коммутации, отличающееся тем, что топка дополнительно снабжена теплообменником и дымососом с электродвигателем и блоком управления, включающим второй блок коммутации и переключатель режима ("Автоматический", "Отключен", "Ручной") работы дымососа, блок информации, второй датчик температуры, причем воздуховод одним торцом соединен с теплообменником, сообщающимся с наружным воздухом, с которым сообщаются топка, входное окно воздуховода и дымовая труба топки, выход линейного напряжения источника трехфазного тока подключен к первым входам первого и второго блоков коммутации, выходы которых подключены к входам электродвигателей вентилятора сушилки и дымососа, соединенные с двигателями кинематически, второй вход первого блока коммутации и первые входы терморегулятора, переключателя режима работы дымососа и второго датчика температуры подключены к шинам фазного напряжения источника трехфазного тока, шина нейтрали - к первому входу исполнительного механизма, второй и третий входы которого соединены с первым и вторым выходами терморегулятора, третий выход которого соединен с первым входом блока информации, второй и третий входы которого подключены к первому и второму выходам исполнительного механизма, третий выход которого кинематически подключен к входу смесительного клапана, его выход - к первым входам воздуховода и его входного окна для забора наружного воздуха, выход окна - к второму входу воздуховода, четвертый выход исполнительного механизма соединен с вторым входом переключателя режима работы и дымососа, его выход - к второму входу второго блока коммутации, первый выход топки через дымосос соединен с атмосферой, второй выход - с входом теплообменника, выход вентилятора сушилки соединен с входами первого и второго датчиков температуры и с входом сушильной камеры, выход которой сообщается с атмосферой, четвертый выход терморегулятора подключен к шине нулевого питания, выход второго датчика температуры подключен к четвертому входу блока информации, выход которого соединен с шиной нейтрали источника питания, при этом терморегулятор импульсный, содержит блок питания, измерительный мост, операционный усилитель, бесконтактное реле, переключатель ("Автоматический", "Отключен", "Ручной") работы смесительного клапана, первый, второй ключи, первое, второе выходное реле, задатчики температуры теплоносителя, допуска на ее отклонение, длительности импульсов и пауз управляющего сигнала, при этом вход блока питания подключен к шинам фазы и нейтрали источника трехфазного тока, выходы блока питания подключены: первый через задатчик температуры - к первому входу измерительного моста и первому входу задатчика допуска на отклонение температуры, второй - к входам питания микросхем бесконтактного реле и операционного усилителя, третий выход - к первым входам первого и второго выходных реле, четвертый - к второму входу бесконтактного реле и к первому входу переключателя режима работы смесительного клапана, пятый выход блока питания соединен с шиной нулевого питания, с которой соединены вторые входы измерительного моста, операционного усилителя и задатчика допуска на отклонение температуры, третий вход измерительного моста подключен к выходу датчика температуры теплоносителя, первый выход измерительного моста подключен к третьему выходу терморегулятора, второй выход - к третьему входу операционного усилителя, второй вход которого соединен с шиной нулевого питания, выход операционного усилителя подключен к третьему входу бесконтактного реле, четвертый и пятый входы которого подключены к выходам задатчиков длительности импульсов и пауз управляющего сигнала соответственно, шестой вход - к выходу задатчика допуска на отклонение температуры теплоносителя, первый и второй выходы бесконтактного реле через переключатель режима работы смесительного клапана подключены к вторым входам первого и второго выходных реле, третьи входы этих реле через первый и второй ключи - к третьему и четвертому выходам переключателя режима работы смесительного клапана, выходы первого и второго выходных реле подключены соответственно к первому и второму выходам терморегулятора, при этом бесконтактное реле содержит дискриминатор, первый, второй триггеры, причем первый вход (питание микросхем) реле подключен к первым входам дискриминатора, первого и второго триггеров, второй вход - к вторым входам триггеров, третий вход реле подключен к второму входу дискриминатора, четвертый вход реле - к третьим входам первого и второго триггеров, пятый вход реле подключен к четвертым входам триггеров, шестой вход реле - к третьему входу дискриминатора, первый, второй выходы которого соединены с пятыми входами первого и второго триггеров, выходы которых подключены к первому, второму выходам бесконтактного реле соответственно. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дискриминатор содержит первый и второй инверторы, при этом первый инвертор неинверсным входом, а второй инверсным входом подключены к выходу операционного усилителя, вторые входы инверторов подключены к выходам задатчика допуска на отклонение температуры теплоносителя, а выходы первого, второго инверторов подключены к пятым входам триггеров бесконтактного реле. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что блок информации содержит стрелочный индикатор температуры, первый световой индикатор "Смесительный клапан открыт", второй световой индикатор "Смесительный клапан закрыт", третий световой индикатор и звуковой сигнализатор "Загрузка топки", при этом стрелочный индикатор подключен к первому входу, первый, второй и третий световые индикаторы - соответственно к третьему, четвертому и второму входам блока информации, звуковой сигнализатор включен параллельно третьему световому индикатору, а выходы световых индикаторов и звукового сигнализатора соединены с шиной нейтрали источника питания.