Устройство для автоматического регулирования процесса получения винипора и датчик электрофизических параметров Советский патент 1983 года по МПК B29D27/00 G05D27/00 

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов химических производств, а именно к устройствам для автоматического регулирования технологического процесса получения винипора в поле токов высокой частоты на стадиях подготовки полимерной композиции и насыщения вспенивающим агентом в реакторах периодического действия.

Известно устройство для автоматического регулирования вязкости процесса поликонденсации, содержащее стабилизатор напряжения, соединенный с автотрансформатором, выход которого подключен к электродвигателю, сочлененному через ось с мещалкой и ременной передачей, передающий момент на вал якоря микродвигателя, генераторная обмотка которого через де„аитель напряжения соединена с входом самопишущего потенциометра 1.

Недостатком известного устройства является ограниченная возможность обеспечения точности регулирования вязкости в связи с налипанием полимерной композиции на лопасти мешалки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для автоматического регулирования технологического процесса, содержащее последовательно соединенные электродвигатель мешалки, датчик мощности, фильтр помех, выход которого связан с первым входом логического блока, блок управления исполнительным механизмом 2.

Известное устройство обладает ограниченными возможностями в отнощении повышения точности регулирования вязкости в связи с налипанием полимерной композиции на лопасти мешалки. Кроме того, при фиксированном весовом соотношении исходных компонентов на стадии приготовления полимерной композиции получить винипор с улучшенными технологическими свойствами . не удается, так как в каждом конкретном случае получение винипора с улучшенными свойствами зависит от таких электрофизических параметров, как вязкость, фактор потерь, диэлектрическая проницаемость, температура, сопротивление полимерной композиции, определяющих режим нагрева насыщенной полимерной композиции в поле токов высокой частоты.

Известен емкостный датчик, содержащий два металлических электрода, имеющих форму винтовых поверхностей, охватывающих диэлектрический трубопровод и помещенных в электростатический экран 3.

Недостатком известного датчика является сложность установки датчика внутри аппарата для приготовления полимерной композиции, что затрудняет контроль параметров полимерной композиции во время протекания процесса.

Наиболее близким к предлагаемому датчику по технической сущности является датчик электрофизических параметров, содержащий высоковольтный электрод, выполненный в виде корпуса, в стенку которого вмонтирована термопара, и изолированные друг от друга охранные и измерительные электроды 4.

Недостатком известного датчика является ограниченная возможность контроля диэлектрических параметров из-за низкой точности, обусловленной налипанием полимерной композиции на измерительную поверхность электродов.

Цель изобретения - повыщение точности стабилизации вязкости полимерной композиции.Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматического регулирования процесса получения винипора, содержащее последовательно соединенные электроQ двигатель мещалки датчик мощности фильтр по.мех, выход которого связан с первым входом логического блока, а также блок управления исполнительными механизмами, дополнительно снабжено датчиком.электрофизических параметров, коробкой передач,

5 установленной между электродвигателем и мещалкой, соединенной прямой и обратной связью с блоком переключения режимов, выход которого соединен с вторым входом логического блока, измерителем емкости, входы которого соединены с выходами высоковольтного, охранных, измерительного электродов датчика электрофизических параметров, а выход - с третьим входом логического блока и измерителем температуры, вход которого соединен с выходом термопары датчика, электрофизических параметров, а выход - с четвертым входом логического блока, причем первый выход логического блока соединен с блоком переключения режимов, а второй выход последовательно соединен через усилитель мощности с блоком управления исполнительными механизмами, выходы -которых связаны с управляющими вентилями.

При этом электродвигатель мешалки может быть выполнен реверсивным.

5 С целью повыщения точности измерения датчик электрофизических параметров, содержащий высоковольтный электрод, выполненный в виде корпуса, в стенку которого вмонтирована термопара, и изолированные друг от друга охранные и измерительный электроды, снабжен стаканом с возможностью продольного перемещения относительно корпуса, причем на стакане, выполненном с внутренним угловым выступом, жестко закреплены по меньщей мере два

J охранных и измерительный электроды, в верхней части корпуса над стаканом установлен очиститель охранных и измерительного электродов, а дно корпуса выполнено

с угловыми канавками и пазами, причем оси симметрии пазов смещены относительно оси симметрии мешалки.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - схема устройства очистителя поверхности лопастей мешалки датчика электрофизических параметров.

Установленная в реакторе 1 мешалка 2 соединена с помош,ью коробки 5 передач с электродвигателем 4. В цепи питания электродвигателя 4 установлен датчик 5 мощности, потребляемой электродвигателем 4 мешалки 2, выход которого подключен через фильтр б помех к первому входу логического блока 7.

Второй вход и первый выход логического блока 7 подключены к выходу и входу блока 8 переключения режимов, второй вход и второй выход которого связаны с входом и выходом коробки 3 передач, а третий выход - с вторым входом электродвигателя 4.

Высоковольтный электрод 9 представляет собой корпус датчика 10 электрофизических параметров. Внутри корпуса датчика 10 электрофизических параметров установлен стакан 11 с угловым выступом, выполненный из диэлектрика, например фторопласта, с расположенными на нем охранными 12 и измерительным 13 электродами. Стакан 11 выполнен с возможностью продольного перемещения относительно стенки корпуса датчика 10 электрофизических параметров.

Высоковольтный 9, охранные 12 и измерительный 13 электроды подключены соответственно к первому, второму и третьему входам измерителя 14 емкости, выход которого подключен к третьему входу логического блока 7.

Термопара 15, встроенная в стенку корпуса датчика 10 электрофизических параметров, подключена к входу измерителя 16 температуры, выход которого через преобразователь подсоединен к четвертому входу логического блока 7.

Внутри корпуса датчика 10 электрофизических параметров над стаканом 11 установлен очиститель 17 охранных 12 и измерительного 13 электродов, выполненный в виде металлического кольца.

Дно корпуса датчика 10 электрофизических параметров выполнено с угловыми канавками и пазами и представляет собой очиститель 18 поверхностей лопастей мешалки 2. Вход блока 19 управления исполнительными механизмами через усилитель 20 мощности подключен к второму выходу логического блока 7, а его выходы - к управляемым вентилям 21.

Устройство работает в двух режимах: режиме очистки датчика электрофизических параметров и режиме регулирования параметров технологического процесса.

Исходные компоненты в определенных

весовых соотношениях подают в реактор 1

с мешалкой 2 и перемешивают в течение

заданного технологическим режимом времени.

По команде с логического блока 7 блок 8 переключения режимов переводит электродвигатель 4 и коробку 3 передач на режим очистки.

При этом приводному валу мешалки 2 и кинематически связанному с валом стакану 11 с расположенными на нем охранными 12 и измерительным 13 электродами сообщается поступательное движение вверх, что и обеспечивает очистку лопастей мешалки 2 путем протяжки через пазы очистителя 18 поверхностей лопастей мешалки 2 и очистку охранных 12 и измерительного 13 электродов путем протяжки стакана I1 через .металлическое кольцо очистителя 17 электродов.

По очистке лопасти мешалки 2 смещаются по наклонной плоскости угловой канавки и попадают в паз очистителя 17 поверхности лопастей мешалки 2.

Одновременно при подъеме стакана 1.1

5 угловым выступом производится очистка рабочих поверхностей высоковольтного электрода 9 и термопары 15. Подъем стакана 11 осуществляется до определенного положения, регулируемого верхним концевым выключателем, расположенным в коробке 3

0 передач.

В режиме регулирования параметров технологического процесса устройство работает следующим образом.

По сигналу с коробки 3 передач блок 8

5 переключения режимов подает сигнал на логический блок 7, который переводит электродвигатель 4 и коробку 3 передач в режим измерения параметров полимерной композиции. При этом приводной вал мешалки 2

Q опускается, охранные 12 измерительный 13 электроды и мешалка 2 устанавливаются в исходное положение, регулируемое нижним концевым выключателем, расположенным в коробке 3 передач. По сигналу с коробки 3 передач блок 8 переключения режимов по5 дает сигнал на логический блок 7.

По команде с логического блока 7 через блок 8 переключения режимов включается электродвигатель 4, крутящий момент с которого через коробку 3 передач передается на приводной вал мешалки 2.

0 Потребляемая электродвигателем 4 мощность измеряется датчиком 5 мощности, выходной сигнал с которого через фильтр 6 помех сглаживается и поступает на первый вход логического блока 7, характеризуя

изменение вязкости полимерной композиции. Одновременно с этим сигналы с высоковольтного электрода 9, охранных 12 и измерительного 13 электродов поступают на

измеритель 14 емкости, принцип действия которого заключается в измерении вольтамперной характеристики полимерной композиции, причем процесс измерения ведется по нес1(мм(.тричной схеме, охранные 12 электроды заземлены. Выходной сигнал через нормирующий преобразователь подается на третий вход логического блока 7. По вольт-амперной характеристике определяют диэлектрическую проницаемость, фактор -потерь и сопротивление полимерной композиции, необходимые для. нахождения технологического режима нагрева по.шмерной композиции в поле токов высокой частоты.

Одновременно сигнал с термопары 15 поступает на измеритель 16 температуры, выходной сигнал которого через нор.мируюпи1Й преобразователь подается на четвертый вход логического блока 7, который корректирует значение вязкости полимерной композиции по ее температуре.

В соответствии с показаниями датчика 10 электрофизических параметров, поступи вьпи.ми на логический блок 7, определяются основные параметры технологического режима процесса получения винипора. В случае недостижения заданных з} ачений по сигналу, поступившему с второго выхода логического блока 7, усилителем 20 мощности производится включение блока 19 управления исполнительными механизмами, подающего сигнал на управляемые вентили 21, после чего в соответствии с технологическим регламентом добавляются компоненты полимерной композиции. По выполнении соответствующей коррекции технологического режима полимерная композиция перемешивается в течение заданного технологическим режи.мо.м времени.

После этого операциями, аналогичными описанным производятся очистка поверхностей рабочих органов датчика 10 электрофизических параметров и поверхностей лопастей мещалки 2, контроль параметров технологического режима и соответствующая коррекция технологического режима до получения полимерной композиции с заданными свойствами.

Для рассматриваемого технологического процесса получения винипора характерно, что при фиксированном соотнощении масс исходных компонентов (на стадии изготовления полимерной композиции) не всегда достигаются одинаковые электрофизические .характеристики полимерной композиции. Этот недостаток устраняется периодическим пересчетом соотношений исходных компонентов, а также подбором режима прогрева в поле токов высокой частоты с помощью логического блока 7.

Использование изобретения позволяет повысить точность регулирования э.тектрофизических параметров полимерной композици-и. Так, например, в связи с очисткой поверхностей лопастей мешалки снижается погрешность измерения вязкости с 10 до 2°/о, т. е. до допустимой величины погрешности.

Введение предложенного датчика электрофизических параметров позволяет вести непрерывный контроль состояния поли.мерной композиции непосредственно в рабочей зоне реактора, не прекращая процесса и снимая показатели одновременно, в результате чего не происходит искажения показателей, т. е. повыщается точность регулирования, что приводит к улучщению технологических свойств полимерной композиции.

Обеспечение метрологической надежности контроля электрофизических параметров позволяет автоматически производить выбор технологических режимов для различных полимерных рецептур, изменяя с помощью блока исполнительных механизмов температуру полимерной композиции в реакторе или количественное соотношение компонентов, т. е. автоматизировать процесс получения винипора.

./

.Z

1. Устройство для автоматического регулирования процесса получения винипора, содержащее последовательно соединенные электродвигатель мешалки, датчик мощности фильтр помех, выход которого связан с первым входом логического блока, блок управления исполнительными механизмами, отличающееся тем, что, с целью повышения точности стабилизации вязкости полимерной КОМПОЗИЦИ11, оно дополнительно снабжено датчиком электрофизических параметров, коробкой передач, установленной между мещалкой и ее электродвигателем, соединенной прямой н об()атной связью с блоком переключения режимов, выход которого связ-ан с вторым входом логического блока, измерителем емкости, входы которого соединены с выходами высоковольтного, охранных и измерительного электродов датчика электрофизических параметров, а выход - с третьим входом логического блока и измерителем температуры, вход которого соединен с выходом термопары датчика электрофизических пара.метров, а выход - с четвертым входом логического блока, причем первый выход логического блока соединен с блоком переключения режимов, а второй выход последовательно соединен через усилитель мощности с блоком управления исполнительными механизмами, выходы которых связаны с управ§ ляющими вентилями. (Л 2.Устройству по п. 1, отличающееся тем, что, электродвигатель мещалки выполнен реверсивным. 3.Датчик электрофизических параметров, содержащий высоковольтный электрод, выполненный в виде корпуса, в стенку которого вмонтирована термопара, и изолированные друг от друга охранные и измерительный электроды, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он ю снабжен стаканом с возможностью продоль00 ного перемещения относительно корпуса, 01 причем на стакане, выполненном с внутренним угловым выступом, жестко закреплены по меньшей мере два охранных и изсо мерительный электроды, в верхней части над стаканом установлен очиститель охранных и измерительного электродов, а дно корпуса выполнено с угловыми канавками и пазами, причем оси симметрии пазов .смещены относительно оси симметрии .мещалки.