АВТОМАТИЧЕСКИЙ ОПТИМИЗАТОР ПРОЦЕССА СЕПАРАЦИИ Советский патент 1970 года по МПК G05B13/00 

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения и предназначено для управления режимами работы зерноочистительных машин на пунктах послеуборочной обработки зерна. Оно может быть также использовано для управления сепараторами различных зерновых смесей и продуктов их переработки на предприятиях мукомольной и элеваторной промышленности.

Известны устройства для автоматической оптимизации процесса сепарации зерновых смесей на плоских решетах, состояшие из вариаторного привода колебательного вала сепаратора, датчика текуших значений величины прохода зерновой фракции через решето и универсального экстремального регулятора, воздействуюшего на электродвигатель управления вариатором.

Поскольку статические характеристики решетных сепараторов в большинстве случаев отличаются своей пологостью, то замерять величину прохода зерновой фракции необходимо с высокой точностью (около 0,5%) в широком диапазоне изменения величины прохода фракции. Применение различных расходомеров в сочетании с универсальными экстремальными регулятора.ми не обеспечивает желаемой точности поддержания оптимального режима.

Целью изобретения является повышение точности поддержания оптимального кинематического режима процесса сепарации и упрошение конструкции системы управления. 5 Согласно изобретению эта цель достигается тем, что в предлагаемом оптимизаторе датчик величины расхода выполнен в виде порционных весов, снабл енных пневматическим устройством, обеспечивающим пробное возмуше0 ние процесса сепарации, измерение, запоминание и сравнение длительности срабатывания порционных весов при пробно-возмущенном и невозмущенном состоянии процесса сепарации и воздействующим после указанного сравне5 НИН посредством логического устройства на бесступенчатый привод сепарирующего органа.

Устройство для измерения и запоминания времени срабатывания порционных весов в

0 предлагаемом оптимизаторе выполнено в виде двух пневматических емкостей, связанных через пневматические реле с камерами элемента сравнения и магистралями нагнетания и слива. Эта связь осуществляется с помощью нози5 ционного пневмопереключателя, управляемого рычажно-храповым механизмом, соединенным с бункером порционных весов. Поворот сопла нневмопереключателя в новое положение происходит при отвесе порции фракции

Логическое устройство в предлагаемом оптимизаторе содержит реле запоминаиия выходного давления, поступающего к механизму бесступенчатого привода, в течение времени осуществления пробного возмущения и выполнения операции сравнения давлений, управляемое от пневмопереключателя через обратный клапан и элемент «ИЛИ.

С целью обеспечения работы сепаратора с некоторым недоходом до экстремума в сливную магистраль одной из камер измерения длительности набора порции может быть включен дроссель с больщим сопротивлепием, чем в сливную магистраль другой камеры измерения длительности набора порции.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого оптимизатора.

Оптимизатор включает порционные весы с подвижным бункером I, являющиеся датчиком величины расхода Отводимой от сепаратора фракции. Бункер весов оборудован дном 2, кинематически связанным с поворотным лотком 3. Пневматическое устройство предлагаемого оптимизатора включает пятипозиционный переключатель, образованный поворотным соплом 4 и сообщающейся с атмосферой гильзой 5, имеющей пять отводных окон. Поворот сопла 4 переключателя осуществляется с помощью рычажно-храпового механизма 6, связанного с бункером весов. Подвод давлекия питания из магистрали питания к переключателю осуществляется с помощью индикатора 7 положения дна. Если дно бункера открыто, то весь воздух из магистрали питания сбрасывается в атмосферу и давление не подается к соплу 4. Только в период взвещивания, когда дно бункера закрыто, давление будет подводиться к соплу переключателя. Пневматическое устройство включает также емкости 5 и Р измерения длительности набора порции в бункере весов, обратные клапаны 10 и 11, пневматические реле 12-16 и логическое устройство, содержащее реле 17 и 18, обратный клапан 19 и элемент «ИЛИ (двухвходовый клапан) 20. Кроме того, пневматическое устройство содержит элемент сравнения 21, повторитель 22 и исполнительный механизм 23, воздействующий на вариатор 24 нривода колебательного вала 25 рещетного сепарирующего органа 26.

Рычажно-храповой механизм 6 в предлагаемом оптимизаторе обеспечивает щаговое движение сопла 4 переключателя. При каждом опускании бункера он переводит переключатель из одного положения в другое по ходу часовой стрелки. Эти положения обозначены на чертеже буквами а, б, в, г к д. Кроме того, при опускании бункера рычажный механизм перебрасывает лоток 3, по которому проходовая фракция поступает в бункер весов при закрытом дне, а при открытом дне лоток 3 поворачивается так, что проходовая фракция направляется мимо весов.

роиства происходит циклами, каждый из которых состоит из пяти тактов, что соответствует пяти отвесам порционных весов.

Такт I. При включении рещетного сепаратора одна из выделенных фракций, например проходовая, поступает по поворотному лотку в бункер 1, дно 2 которого закрыто. При закрытом дне бункера сопло индикатора 7 закрыто и давление питания подводится к посаженному жестко на общий с храновым колесом вал поворотному соплу 4 переключателя, которое занимает положение а, и поэтому давление питания подводится к камере управления реле 12, сопло которого (пневмоконтакт нормально размокнутый) открывается и в емкости 5 и 9 поступает давление пита-ния. Камеры управления остальных пневматических реле сообщены с атмосферой.

Когда бункер / наполнится, происходит его опускание и опорожнение, при этом рычажнохраповой механизм 6 поворачивает сопло 4 переключателя в полол ение б. Камера управления реле 12 сообщается с атмосферой и мембранный блок этого реле закрывает свое сопло 27, зафиксировав в камерах 8 и 5 давление питания. В процессе опорожнения бункера дно его открыто и сопло индикатора 7 сообщено с атмосферой. Пока дно не закроется, к переключателю давление не подводится, а поворотный лоток 3 направляет поток материала мимо весов. При возвращении бункера в исходное верхнее положение дно закрывается, поворотный лоток направляет материал в бункер, а сопло индикатора 7 закрывается. Таким образом подача давления питания к соплу 4 переключателя соответствует моменту начала взвещивания.

Такт II. Поворотное сопло 4 переключателя находится в положении б. Давление питания подается в камеру управления реле 13, его сопло открывается и сообщает емкость 8 через дроссель 28 с атмосферой. Камеры управления остальных реле сообщены с атмосферой. Как только бункер наполнится, лроисходит его опускание и переброс сопла переключателя в положение в. Реле 13 закрывает свое сопло и таким образом в емкости 8 зафиксируется давление Р, пропорциональное времени набора порции. При возвращении бункера в исходное верхнее положение давление питания в момент начала взвещивания подведено к переключателю.

Такт III. Поворотное сопло переключателя находится в положении в. Давление питания через клапан 19 и элемент «ИЛИ 20 подается к камере управления реле 14 и в камеру А элемента сравнения 21. Камеры управления всех остальных реле сообщены с атмосферой. Верхнее сопло 29 реле 17 открывается, а нижнее сопло 30 закрывается. Давление РОС обратной связи в камере Б элемента сравнения, равное давлению на выходе оптимизатора (в камере исполнительного механизма 23) в конце предыдущего цикла работы, заперто, а на повторитель 22 подается давление из камеры

Е элемента сравнения. В результате того, что в камеру А элемента сравнения 21 нодается давление пробного возмущения Р, являющееся частью давления питания, давление в камере Е элемента сравнения равно давлг ню обратной связи Р ос , увеличенному на величину, пропорциональную эффективной площади мембраны камеры Л элемента сравнения 2/ и давлению пробного возмущения, т. е.

Я,сЧ«-Япр,

где а коэффициент пропорциональности.

Это давление через повторитель 22 передается в исполнительный механизм, который перемещает подвижный щкив вариатора на величину, пропорциональную давлению пробно го возмущения , увеличивая тем самым обороты колебательного вала на величину A«np . Таким образом, осуществляется пробное возмущение режима сепарации.

Как только бункер наполнится, происходит его опускание и переброс сопла переключателя в положение г. Поскольку давление питания ранее (в положепии в подводилось к камере управления реле /7 и камере А элемента сравнения 21 через обратный клапан 19 и элемент 20, то оно оказывается запертым в этих камерах на момент переброса сопла переключателя в положение г и отсутствия подачи к нему давления питания во время опорожнения бункера.

Такт IV. Поворотное сопло пневмопереключателя находится в положении г. С момента начала взвещивания четвертой порции к соплу 4 переключателя поступает из магистрали нагнетания давление питания, которое далее подается в камеру управления реле 14 через обратный клапан 19 и элемент 20, выполняющие логическую операцию «ИЛИ, к реле и элементу сравнения 21. Камеры управления остальных реле сообщены с атмосферой.

При подаче давления к камере управления реле 14 оно открывает свое сопло и сообщает емкость 9 через дроссель 31 со сливной магистралью, связанной с атмосферой. Как только бункер наполнится, происходит его опускание и переброс переключателя в положение д. Реле 14 закрывает свое сопло и таким образо.м в емкости 9 зафиксируется давление 2, пропорциопальное времени набора пробы при измененном значении оборотов колебательного вала сепаратора на Дипр, т. е. при удобно возмущенном режиме сепарации.

В результате переброски сопла переключателя в положение д камеры всех пневматических реле сообщаются с атмосферой. Реле 17 закрывает свое верхнее сопло, и на повторитель 22 поступает давление Р ос . Давление Рпр равно атмосферному, и исполнительный механизм 23 возвращает вариатор 24 в прежнее положение (в котором он паходплся до нанесения пробного возмущения).

пает давление питания, которое далее направляется в камеры правления реле 15, 16 и 18. Камеры управлении остальных реле сообщены прп этом с атмосферой.

Реле 15 п 16 при подаче давления к камерам управления закрывают свои верхние сопла II давления PI п А от емкостей 8 9 подаются соответственно в камеры В п Г элемента сравнения и на выходе его создается давление

оС)

р - р

р р

ZI

- ос

которое, через повторитель 22 подается к исполнительному механизму 23. Поско тьку- в камеру управления реле 18 подается давление

питания, его верхнее сопло открыто и магистраль 32 обратной связи РОС разобщена с магистралью 33 выхода оптимизатора.

Если (проход g увеличивался при пробном воздпщении), то давление на выходе

оптимизатора увеличивается и исполнительный механизм перемещает подвижный диск вариатора в ту же сторону, что прп пробном возмущении, и обороты колебательного ;зала 25 возрастают, т. е. режим работы сепаратора

приближается к экстремальному значению.

Если (проход я уменыинлся при пробном возмущении), то давление на выходе оптимизатора уменьшается и исполнительный механизм соответственно уменьщает обороты

колебательного вала.

Таким образом, режим работы сепаратора нриближается к оптпма.тьному значению.

После отвеса порцпп и возврата бункера в исходное положение сопло переключателя

устанавливается в положение а. Камеры управления всех реле сообщаются с атмосферой. Реле 18 закрывает свое верхнее сопло, сообщив канал обратной связи с ка: 1ерой повторителя, при этом в камере Б элемента сравнения 21 .запоминается новое значение давления обратной связи.

Рос -РоУ + Я.-Лкоторое через повторитель поддерживается в камере исполнительного механизма. Следующий цикл работы онтимизатора начинается

п(2) г I

при давлении ооратнои связи г ос. Итак, в результате цикла поиска оптимизатор приближает режим работы рещетного сепаратора к

точке максимального прохода .макс , т. е. делает рабочий щаг в сторопу экстремума. Величина этого щага зависит от удаленности процесса от экстремума. Если обозначить через О отсутствие давления, а через 1 наличие давления в камерах управления пневмореле, то их состояние можно представить в виде следующей таблицы.

Для некоторых сельскохозяйственных зерноочистительных : 1ащип недопустим переход режима их работы за точку gшкс сторону повышенных оборотов. В этих случаях сопротивление дросселя 31, через который выпускается воздух из камеры 9, устанавливается меньщего значения, чем сопротивление дросселя 28,