Устройство для управления процессом порционного дозирования сыпучих материалов

(19) 51)5 6 05 О 7/06 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 00 Од ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1500852, кл, 6 01 С 13/285, 1985.Авторское свидетельство СССРМ 1416948, кл, б 01 О 7/00, 1985,(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОРЦИОННОГО ДОЗИРОВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к технике автоматического дозирования и может быть использовано для регулирования процессовпорционного дозирования на предприятияхпищевой и химической промышленности.Изобретение позволит повысить производительность дозирования: устройство содержит дозатор, привод которогоподключен к выходу исполнительного механизма, весоизмерительный узел с груэоподьемным бункером, снабженным узломуправления створками, блок расчета коррекции дозы и формирования управляющихсигналов, аналого-цифровой преобразователь, демпфер, блок выделения и запоминания максимального сигнала, фиксирующиймаксимальную амплитуду Ощвх сигнала Овыхна выходе весоизмерительного устройства,и компаратор, импульс на выходе котороговырабатывабтся в момент времени 12, прикотором Овых - Ошах Данный импульс стробирует считывание значения Оаэх блокомрасчета и коррекции дозы и формирования управляющих сигналов БРФ, после чего БРФ вырабатывает сигнал, сбрасывающий блок выделения и запоминания максимального сигнала БВЗ в исходное состояние и управляющий опорожнением грузоподьемного бункера и демпфированием упругого элемента весоизмерительного устройства. Так как Ощвх, кроме сигнала Од, пропорционального массе дозы, содержит сигнал, пропорциональный динамическому давлению Рдс, то учет его фактического значения позволяет выделить из Ощвх значение Од, Для шнековых дозаторов с дискретным электроприводом Рдс есть функция частоты 1 управляющих импульсов, формируемых БРФ. Он располагает текущим значением 1 и может точно рассчитать величину Рдс для любого момента времени. Сигнал Од, пропорциональный массе дозы, определяется по формуле:Од=О ., - КРдс(11),где К - коэффициент передачи весоизмерителя в установившемся режиме. Поскольку для определения Оввх не требуется дополнительного времени, а расчет Рдс(12) завершается задолго до момента и, то время взвешивания определяется только быстродействием АЦП и не превышает нескольких микросекунд, т, е. практически равно нулю, Таким образом применение данного устройства позволяет практически исключить затраты на взвешивание, повышая тем самым производительность дозирования в среднем в 1,5 раза, Учет фактического значения Рдс (12) позволяет сократить высокую точность определения Од, 2 ил.(6) Изобретение относится к технике авто, матического регулирования и может быть использовано для регулирования процесса порционного дозирования на предприятиях пищевой и химической промышленности.Целью изобретения является повышение производительности дозирования,На фиг. 1 представлены графики, поясняющиее работу устройства; на фиг. 2 - блоксхема предлагаемого устройства,Устройство содержит дозатор 1, исполнительный механизм 2, весоиэмерительный узел 3, грузоприемный бункер 4, узел управления створками 5, блок выделения и запоминания максимального сигнала (БВЗ) 6, компаратор 7, аналого-цифровой преобразователь (АЦП)8, блок расчета коррекции дозы и формирования управляющих сигналов (БРФ)9 и демпфер 10.Устройство работает следующим образом,Формируемая по объему дозатором 1 доза материала поступает в грузоприемный бункер 4, установленный с помощью призматических опор на упругом элементе, например, консольного типа весоизмерительного узла 3, При этом количество М импульсов, поступивших на вход исполнительного механизма 2 с первого выхода БРФ 9 задает угол р поворота шнека доза- тора 1, а следовательно объем дозы Чд, а частота 1 - . угловую скорость щвращения шнека, а следовательно скорость перемещения частиц материала на выходе дозатора, или их начальную скорость Чн, Поскольку р = М а где аш - шаговый угол двигателя (рад.) Чд = Ч 1 и, где Ч 1 - объем одного витка шнека; и - число оборотов шнека, п=рl2 л, а Ч 1= л/4(0 - б )(Н - д), где О - наружный диаметр шнека, б - диаметр вала шнека, Н - шаг шнека, д - толщина пера шнека, то с учетом данных зависимостей можно записать:Чд=1 (О 2 - И 2)(Н - д)а й (1)8Очевидно, что вес дозы Рд = у Чд, где у - удельный вес материала, Так как производительность есть производная по времени от Рд,тоП = - К, у (О - б ) (Н - д) аш 1 (2)8где кз - коэфициент заполнения шнека.Начальную скорость материала можно определить по формуле:Чн = 1/2 л Кс аш Н 1 (3)где кс - коэффициент проскальзывания.Подставив выражения (2), (3) в формулу для определения динамической силы Рд,с, можно записать; Рдс = 1/8 А к у (О 2 - 02) (Н - д) а 1 х х 2 9 Ь + (1/2 л) (кс аш Н т) (4) где Л - коэффициент, учитывающий свойства материала.Из выражения (4) следует, что Рд.с. является функцией двух перемещениях; частоты 1 импульсов управления и высоты и падения материала. Блок БРФ, формирующий сигнал управления, располагает фактическим значением частоты, которая в общем случае может меняться по заданному для обеспечения точного позиционирования шнека и может использовать ее для определения фактического значения Рд,с. Что касается переменной и, то поскольку масса дозы определяется после того как доза попадает в бункер (момент времени 12 на фиг. 1), то значение и будет иметь постоянное значение и = Ь(т 2). Частота 1, определяющая начальную скорость частиц материала, будет также иметь определенное значение, соответствующее моменту времени т отключения дозатора, 1 = ф 1). Интервал времени от т 1 до с 2 есть время падения столба материала, находящегося в полете, в бункер,Таким образом, подставив значения ф 2) и ф 1) в формулу (4), получим значение Рд.с, (12). Так как суммарное усилие, воздействующее на бункер складывается иэ веса дозы и динамической силы, то и сигнал Овых. (фиг. 1) на выходе весоизмерительного устройства 3 включает в себя две компоненты; сигнал Ов, пропорциональный постепенно нарастающему за время О - т 2, а следовательно не вызывающему переходных процессов весу материала в бункере равного в момент 12 значению Од, соответствующего Рд и сигнал Од.с, (на фиг. 1 не показан), вызванный скачкообразно меняющейся силой Рд, Переходные процессы возникают от резкого увеличения (в начале засыпки) и от резкого (в момент Т 2) уменьшения Рд,с. Так как к моменту с 2 колебательный процесс, вызванный падением дозы в бункерзатухает, то справедливы следующие выражения; Оы (т 2) = ОВых а = Ох,Овых (12) = ОД + Од,с, (т 2) СЛЕдОВатЕЛЬНО Од = Овах - Од,С, (12), НО таК как Од.с.(12) = КРд,с (т 2), где К - коэффициент передачи весоизмерительного устройства в установленном режиме, то окончательно запишем; Од = Овах - КРД,С, (2)Запишем формулу (4) в виде:, 8В = 2 96 (12); С =кс Ж Н4 Рт 2 Вычисление значений Рдс по формуле (б), Од по формуле (5) и сравнение Од с сигналом, соответствующим номинальной дозе производится в БРФ. Оввх определяется и кратковременно хранится в БВЗ б, который фиксирует максимальное из всех значений, Ощвх поступающих на его вход с выхода весоиэмерительного устройства 3. Сигнал с выхода БВЗ поступает на один из входов сравнения компаратора 7, на другой вход которого поступает текущее значение сигнала. Очевидно, что при равномерном увеличении сигнала, значения сигнала на обоих входах одинаковы. Для исключения ложных срабатываний компараторэ от всплесков Овых., вызванных первым переходным процессом компаратор заблокирован до момента времени т 1, т, е. на все время работы дозатора. В момент 11 БРФ 9 по значению частоты ф 1) рассчитывает Рдс (12), Именно такое значение будет иметь Рдс от воздействия на бункер материала в момент т 2, т, к, только через промежуток времени т 2 - т 1 материал, вылетев из сопла дозатора достигнет поверхности материала в бункере, при этом высота падения равна ф 2), Начиная с т 2 Рдс скачкообразно уменьшается практически до нуля, в результате Овых уменьшается и начинается второй переходный процесс. При этом нарушается паритет сигналов на входах 1,2 сравнения компаратора, т, к. БВЗ сохраняет значение Овыхс 2) = =Оввх и на выходе компараторэ формируется импульс, поступающий на вход 1 БРФ, по фронту которого БРФ считывает с шины данных за время тэпреобразованную с помощью АЦП в двоичный код величину Оввх Компаратор 7 служит для точного определения времени т 2, когда Овых достигнет максимального значения, для которого справедливо уравнение (5), После считывания сигнала ОП 1 ах БРФ формирует управляющий импульс, который с выхода 2 БРФ поступает на вход 2 БВЗ 6, сбрасывая его в исходное нулевое состояние, на вход узла управления 5 створками, опорожняя грузо- приемный бункер 4, а на вход демпфера 10, подавляющего колебания упругого элемента весоизмерительного устройства 3, после опорожнения бункера. После закрытия створок бункера 4 БРФ в начале следующего цикла дозирования вырабатывает скорректированный сигнал управления исполнительным механизмом 2, представ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ляющий собой серию импульсов, число которых определяется по формуле:и= и Ди,где Й - число импульсов управления в предыдущем цикле;Ь И - корректирующая поправка, Корректирующая поправка связана с Од пропорцией:Од О номОдгде Оном - потенциал, соответствующий номинальной массе дозы. Время тз-т 2 на считывание Ощвх определяется в основном быстродействием АЦП 8 и составляет единицы микросекунд, что на несколько порядков меньше времени т 4-12 второго переходного процесса. Следовательно существенно возрастает производительность дозирования, при этом точность эа счет учета фактического по ф 1) значения Рд.с. остается достаточно высокой, соизмеримой с точностью весовых дозаторов.Принимая во внимание, что длительность переходного процесса, вызванного скачкообразным изменением Рд.с, достигает 500 времени работы дозатора, сокращение цикла на данную величину повысит производительностьдозирования в 1,5 разэ. Поскольку для большинства высокопроизводительных фасовочно-упэковочных автоматов время дозирования равно примерно времени упаковывания то выпуск готовой продукции может быть увеличена почти на 17%.Ф о р мул аи з о б р е те н и я Устройство управления процессом порционного дозирования сыпучих материалов, содержащее дозатор, привод которого подключен к выходу исполнительного механизма, весоиэмерительный узел с грузоприемным бункером, снабженным узлом управления створками, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения производительности устройства, оно содержит последовательно соединенные блок выделения и запоминания максимального сигнала и компаратор, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и блок расчета коррекции дозы и формирования управляющих сигналов, а также демпфер, кинематически связанный с весоизмерительным узлом, причем информационный вход блока выделения и запоминания максимального сигнала и второй вход ком паратора соединены с выходом весоизмерительного узла, вход сброса блока выдепения и запоминания максимального сигнала и входы управления демпфеоа и узла управления створками соединены с первым выходом блока расчета коррекции1833844 Составитель И,ГалимовТехред М.Моргентал " Корректор М.Максимишинец дакто аз 2685 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 дозы и формирования управляющих сигналов, вторым выходом соединенного с входом исполнительного механизма, а входом синхронизации - с выходом компараторэ,выход блока выделения и запоминания максимального сигнала соединен с входом аналого-цифрового преобразователя.