Устройство для автоматического регулирования процесса получения винипора и датчик электрофизических параметров

(19) 28519 29 Р 27 00 Сд 05 Р 270 3 15 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВИДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(72) А. А. Малин, Л. П. Садова, В. А. Амбросов, П. П. Смирнов, Б. П. Юшко, Л. А. Всеволожский, А. А. Федоров и В. В. Двинятин (71) Калининский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 66.012-52 (088.8)(56) 1, Сечина Э. Н. и др. Контроль процесса поликонденсации поликарбоната. - Реферативный сборник Г 1 роизводство и переработка пластмасс и синтетических смол,М., НИИТЭХИМ, 1978,5, с. 3.2. Авторское свидетельство СССР472338, кл. Сд 05 Р 24/02, 1972 (прототип).3. Абуэльвафа М., Кенделл Е. Конструкция спиральных емкостных датчиков и анализ их работы. - Приборы для научных исследований, 979,7, с. 79 - 804. Авторское свидетельство СССР498544, кл. Сд 01 1 Х 1 27/22, 1975 (прототип).(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ВИНИПОРА И ДАТЧИК ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ (57) 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 композици 1 д, оно дополнительно снабжено датчиком электрофизических параметров, коробкой передач, установленной между мешалкой и ее электродвигателем, соединенной прямой и обратной связью с блоком переключения режимов, выход которого связан 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 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.2. Устройстио п. 1, отличающееся Я тем, что, электродвигатель мешалки выполнен реверсивным.3. Датчик электрофизических параметров, содержащий высоковольтный электрод, Я выполненный в виде корпуса, в стенку ко торого вмонтирована термопара, и изолированные друг от друга охранные и измери-йь тельный электроды,отличающийся тем, что, ар с целью повышения точности измерения, он снабжен стаканом с возможностью продольного перемещения относительно корпуса, ОО причем на стакане, выполненном с внут Я ренним угловым выступом, жестко закреплены по меньшей мере два охранных и измерительный 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 мешалки.40 45 50 55 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 поли- конденсации, содержащее стабилизатор напряжения, соединенный с автотрансформатором, выход которого подключен к электродвигателю, сочлененному через ось с мешалкой и ременной передачей, передающий момент на вал якоря микродвигателя, генераторная обмотка которого через делитель 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 отношении 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 электро- физических 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. 10 15 20 25 30 35 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 - повышение точности стабилизации вязкости полимерной композиции.Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматического регулирования процесса получения винипора, содержащее последовательно соединенные электродвигатель мешалки датчик мощности фильтр помех, выход которого связан с первым входом логического блока, а также блок управления исполнительными механизмами, дополнительно снабжено датчиком электро- физических параметров, коробкой передач, установленной между электродвигателем и мешалкой, 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. С целью повышения 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 меньшей мере два охранных и измерительный электроды, в верхней части корпуса над стаканом установлен очиститель охранных и измерительного электродов, а дно корпуса выполненос 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 помощью 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 логичес. кого блока 7.Термопара 15, встроенная в стенку корпуса датчика 10 электрофизических параметров, подключена к входу измерителя 16 температуры, выход которого через преобразователь подсоединен к четвертомч 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.По сигналу с коробки 3 передач блок 8 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 опускается, охранные 12 и 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 подает 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.Потребляемая электродвигателем 4 мощность измеряется датчиком 5 мощности, выходной сигнал с которого через фильтр б 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 3540 45 50 55 Исходные компоненты в определенныхвесовых соотношениях подают в реактор 1с мешалкой 2 и перемешивают в течениезаданного технологическим режимом времени,По команде с логического блока 7 блок 8переключения режимов переводит электродвигатель 4 и коробку 3 передач на режимочистки,При этом приводному валу мешалки 2и кинематически связанному с валом стакану 11 с расположенными на нем охранными 12 и измерительным 13 электродамисообщается поступательное движение вверх,что и обеспечивает очистку лопастей мешалки 2 путем протяжки через пазы очистителя 18 поверхностей лопастей мешалки 2и очистку охранных 12 и измерительного 13электродов путем протяжки стакана 11 через металлическое кольцо очистителя 17электродов,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 1125 угловым выступом производится очисткарабочих поверхностей высоковольтного электрода 9 и термопары 15. Подъем стакана 11осуществляется до определенного положения, регулируемого верхним концевым выключателем, расположенным в коробке 330 передач.В режиме регулирования параметров тех-нологического процесса устройство работает следующим образом, 1028519измеритель 14 емкости, принцип действия которого заключается в измерении вольтамперной характеристики полимерной композиции, причем процесс измерения ведется по неспм"легричной схеме, охранные 12 электроды заземлены. Выходной сигнал через нормирующий преобразователь подается на третий вход логического блока 7.Но вольт-амперной характеристике определяют диэлектрическую проницаемость, фактор потерь и сопротивление полимер ной композиции, необходимые для. нахождения технологического режима нагрева пилим рной композиции в поле токов высокой частоты. Одновременно сигнал с термопары 15 поступает на измеритель 16 температуры, выходной сигнал которого через нормирующий 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, поступившими на логический блок 7, определ яются основные параметры технологического режима процесса получения вини пора. В случае недостижения заданных значений по сигналу, поступившему с второго выхода логического блока 7, усилителем 20 мощности производится включение блока 19 управления исполнительными механизмами, подающего сигнал на управля- ЗО емые 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 режимом времени.По ле этого операциями, аналогичными описанным производится очистка поверх. ностей рабочих органов датчика 1 О электро- физических параметров и поверхностей лопастей мешалки 2, контроль параметров технологического режима и соответствующаякоррекция технологического режима до получения полимерной композиции с заданнымисвойствами.Для рассматриваемого технологическогопроцесса получения винипора характерно,что при фиксированном соотношении массисходных компонентов (на стадии изготовления полимерной композиции) не всегда достигаются одинаковые электрофизическиехарактеристики полимерной композиции.Этот недостаток устраняется периодическим пересчетом соотношений исходных компонентов, а также подбором режима прогрева в поле токов высокой частоты с помощьюлогического блока 7,Использование изобретения позволяетповысить точность регулирования электрофизических параметров полимерной композиции. Так, например, в связи с очисткойповерхностей лопастей мешалки снижаетсяпогрешность измерения вязкости с 10 до2%, т. е. до допустимой величины погрешности.Введение предложенного датчика электрофизических параметров позволяет вестинепрерывный контроль состояния полимерной композиции непосредственно в рабочейзоне реактора, не прекращая процесса иснимая показатели одновременно, в результате чего не происходит искажения показателей, т. е. повышается точность регулирования, что приводит к улучшению технологических свойств полимерной композиции.Обеспечение метрологической надежности контроля электрофизических параметров позволяет автоматически производитьвыбор технологических режимов для различных полимерных рецептур, изменяя спомощью блока исполнительных механизмовтемпературу полимерной композиции в реакторе или количественное соотношение компонентов, т. е. автоматизировать процессполучения винипора.Составитель Л. Александров Редактор Л. Алексеенко Техред И. Верес Корректор Л. Бокшан Заказ 4869/4 Тираж 647 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4