Способ весового дозирования сыпучих материалов

г 51) 5 0 01 С 13/28 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ О О О (Л (Л 3 ь Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(22) 10.06.91 (46) 07,09,93, БюлЛФ 33 - 36 (71) Борская специализированная проектно- конструкторская технологическая органиэация "Стеклоавтоматика" (72) Ефременков В.В., Березин В.Н,.Воробьев А,В., Второв В.П Рожков В.С., Максимов В,В, (73) Борский стеклозавод (54) СПОСОБ ВЕСОВОГО ДОЗИРОВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Использование: весоиэмерительная техника, Сущность: после выгрузки дозы иэИзобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано в линиях доэирования различных компонентов, предназначенных для дальнейшего смешивания, например при приготовлении стекольной шихты.При приготовлении стекольной шихты семь-восемь различных компонентов выгружаются из соответствующих дозаторов на сборочный конвейер, по которому подаются в смеситель, Оптимальным для группы доза- торов является примерно одинаковое время выгрузки компонентов на сборочный конвейер. Подобная выгрузка компонентов позволяет осуществить предварительное смешивание компонентов еще на сборочном конвейере путем образования на ленте так называемого "слоеного пирога". Очевидно, что при изменении сыпучести, влажности материала время выгрузки может меняться в ту или иную сторону. Например, гранулированная сода раэгружается быстрее, чем негранулированндя. При смене реЮ 2 2000554 С меряют остаточную массу материала и задают ее установку. Установку заданной массы дозы корректируют на эту величину. При выгрузкесначала осуществляют выгрузку основной части дозы грубым и точным потоками одновременно, а затем оставшейся ее части - только точным потоком. Сравнивают текущее значение оставшейся массы дозы материала с уставкой остаточной массы и при их равенстве выгрузку дозы материала прекращают, Для увеличения времени выгрузки дозы уставку остаточной массы уменьшают, а для уменьшения времени выгрузки - увеличивают, 1 з.п.ф-лы, б ил. цепта шихты время разгрузки компонентов также меняется. Кроме того, компоненты стекольной шихты имеют свойство налипания на стенки дозатора, поэтому точная загрузка в дозатор заданного веса не гарантирует точной выгрузки материала на конвейер.Поэтому представляет интерес способ дозирования, при котором загрузка материала в дозатор осуществляется только в режиме "грубый вес", а выгрузка - в режиме "грубый вес" и в режиме "точный вес". причем переход на разгрузку в режиме "точный вес" меняется в зависимости от требуемого времени подачи материала на конвейер и определяется остаточным весом материала в дозаторе после выгрузки заданного веса, Остаточный вес материала в дозаторе часто называется "переменным тарным весом". Доэирование в данном случае осуществляется с остаточным "тарным весом", который учитывает налипание материала на стенки дозатора.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Известен способ весового дозирования сыпучих материалов. заключающийся в заданном установок веса "Предварение" и "Останов", подаче материала "грубым" потоком, сравнении текущего значения веса отдоэированного материала со значением уставки веса "Предварение", переходе при равенстве этих значений на режим подачи материала "тонким" потоком, сравнении текущего значения веса отдозированного материала со значением уставки веса "Останов", прекращении подачи материала при наступлении момента равенства этих значений и аттестации дозы для оценки ее пригодности и корректировке установок веса для набора последующей дозы, в котором дополнительно задают номинальное, минимальное и максимальное допустимые значения веса дозы и интервал времени между моментами набора веса, соответствующими уставкам "Предварение" и "Останов", в процессе дозирования измеряют фактическое время между этими моментами, сравнивают его с заданным значением и на основании сравнения корректируют значение установки "Предварение" в сторону увеличения, если фактическое время больше заданного, и в сторону уменьшения, если фактическое время меньше заданного, а после аттестации дозы сравнивают фактическое значение веса дозы с номинальным заданным значением и, если фактический вес дозы больше номинального значения, но меньше максимального заданного значения, значение уставки веса "Останов" уменьшают, а, если фактический вес дозы больше минимального заданного значения, но меньше номинального значения, уставку веса "Останов" увеличивают.Недостатком данного способа является то, что он не учитывает влияние физических свойств материала на процесс выгрузки материала иэ дозатора, в частности налипание материала на стенки дозатора, То есть в данном способе не учитывается остаточный вес материала в дозаторе, что не гарантирует точной выгрузки материала на конвейер и приводит к снижению точности дозирования.Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ весового дозирования, реализуемый а устройстве управления весовым порционным дозатором, По данному способу загрузка весового дозатора осуществляется сначала в режиме "грубый вес", а по достижении уставки - в режиме "точный вес", Разгрузка же осуществляется на одной скорости. В целях повышения производительности доздторд запрет на работу дозатора при перегрузке производится не сразу, а после нескольких циклов доэирования,Недостатком этого способа дозирования является то, что он не учитывает изменение физических свойств дозируемого материала и не учитывает остаточную массу материала, что ведет к снижению точности дозирования,Цель достигается тем, что в способе весового дозирования сыпучих материалов, заключающемся в задании уставок заданной массы дозы и максимальной массы дозы, загрузке дозы материала, сравнении текущего значения ее массы с уставкой заданной массы дозы. прекращении загрузки дозы при равенстве этих значений, сравнении фактической массы дозы с максимальной массой дозы и осуществлении выгрузки дозы, если фактическая масса дозы не превышает максимальной массы дозы, или осуществлении запрета выгрузки, если фактическая масса дозы превышает максимальную массу дозы. дополнительно после выгрузки дозы измеряют остаточную массу материала и задают ее уставку. а уставку заданной массы дозы корректируют на зту величину; причем сначала осуществляют выгрузку основной части дозы грубым и точным потоками одновременно, а затем оставшейся ее части - только точным потоком, при этом сравнивают текущее значение оставшейся массы дозы материала с уставкой остаточной массы и при их равенстве выгрузку дозы материала прекращают, причем уставку остаточной массы уменьшают для увеличения времени выгрузки, или увеличивают - для уменьшения времени выгрузки.Цель достигается также тем, что дополнительно задают уставку предварения выгрузки и при условии РтРоРмакс Рэ, где Рмакс МдксимаЛЬНдя Мдссд ДОЗЫ, Ра Зд данная масса дозы; Ро - остаточная масса материала; Р - оставшаяся часть дозы, осуществляют предварение выгрузки грубым потоком.Отличием предложенного технического решения от прототипа является то, что дополнительно после выгрузки дозы измеряют остаточную массу материала и задают ее уставку, а уставку заданной массы дозы корректируют на эту величину, причем сначала осуществляют выгрузку основной части дозы грубым и точными потоками одновременно, а затем оставшейся ее части - только точным потоком, при этом сравнивают текущее значение оставшейся массы дозы материала с устдвкой остаточной массы и при их равенстве выгрузку дозы материала прекращают, причем устдеку осдто ной массы уменьшают для увеличениц но мани выгруз 2000551ки, или увеличивают - для уменьшения времени выг рузки,В известных технических решениях подобная совокупность отсутствует, Использование этой совокупности позволит повысить точность доэирования эа счет двухскоростной разгрузки и учета остаточной массы материала. позволит путем изменения уставки остаточной массы регулировать время разгрузки, согласуя его при работе в линии с временем разгрузки других доэаторов,Другим отличием является то, что дополнительно задают уставку предварения выгрузки и при условии РРоР 4 акс-Ра, где Р 4 а,г, - максимальная масса дозы; Р 3 - заданная масса дозы; Р, - остаточная масса материала; Рг - оставшаяся часть дозы, осуществляют предварение выгрузки грубым потоком.В известных технических решениях подобный отличительный признак отсутствует. Использование этого признака позволит уменьшить простой дозатора при перевесе,На основании вышеизложенного можно сделать вывод о существенности отличий предложенного технического решения.На фиг,1 изображено устройство, реализующее способ весового доэирования сыпучих материалов; на фиг,2 - момент начала выгрузки из доэатора на сборочный транспорт; на фиг.3 - момент начала выгрузки материала, оставшегося в камерах "трубой" и "точной" выгрузки; на фиг.4 - момент перехода на режим "точной" выгрузки; на фиг,5 - момент окончания выгрузки заданной массы иэ дозатора; на фиг.6 - графики зависимости времени выгрузки от процесса формирования массы дозы и величины оСтаточной массы материала (остаточного "тарного" веса).Устройство, реализующее способ, состоит из надвесового бункера г, весового дозатора 2, питателя 3 загрузки, питателя 4 разгрузки, перегородки 5, разделяющей нижнюю часть весового доэатора 2 на двз камеры - камеру "грубой" выгрузки и камеру "точной" досыпки, калиброванного отверстия 6 "грубой" выгрузки, калиброванного отверстия 7 "точной" выгрузки, тензометрического датчика 8, сборочного конвейера 9, микропроцессорного блока 10 управления, преобразователя 11 сигнала с датчика 8, блока 12 уставки заданной массы дозы Р блока 13 уставки максимальной массы дозы Расс, блока 14 уставки остаточной массы Р блока 15 уставки предварения выгрузки при перевесе Рлредв. пускателя 16 питателя 3 загрузки и пускателя 17 питателя 4 разгрузки,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На граФике зависимости времени вы грузки от процесса формирования массы дозы и величины остаточной массы участок 18 кривой изображает процесс заполнения доэатора материалом; участок 19 кривой изображает процесс разгрузки дозатора; участок 20 кривой изображает процесс разгрузки доэатора при увеличении уставки остаточной массы Рс,. участок 21 кривой изображает процесс разгрузки дозатора при уменьшении уставки остаточной массы Ро; участок 22 кривой изображает процесс выгрузки только "грубым" потоком.Способ реализуется следующим образом,Перед началом дозирования оператором вводятся значения все.: уставок в блоки 1215,После пуска устроис гла в работу блок 1", запоминает остаточную г ассу Ро, которая с тензометричеекого дат.ика 8 через преобразователь 11 поступаена его вход, Так как величина Ро может мен. ться от цикла к циклу (перевес при загрузке, налипание материала и т.п.), то перед загрузкой дозатора корректируют уставку заданной г ассы, после чего на выходе блока 10 угравлени" формируется команда "За. руэка" котграя в момент времени через пускатель 16 по.гается на привод на чертеже не пок. эан) питателя 3 загрузки. Питатель 3 от.рыва.;тся и начинается заполнение дозато,а 2 материалом, Заполнение осуществляется ь режиме "грубый" пото" (участок 18 кривой на фиг.6) и прекращается в момент времени 11, по достижении фактической массы гозируемого материала Рф значения Рф = Ро + Ра, где Р, - остаточная масса; Ра - заданная величина дозируемого материала Р., = Рф - Р,.Время загрузкидозатора Ь =11 - то При этом если Рф 5 Рмакс, то процесс выгрузки осуществляется в даль ейшем, а если Рф ) Рмакс, то осуществляет я запрет на дальнейшую работу дозатора 2. Если Рф находится в заданном диапазон, - ., то в блоке 10 формируется команда "Раз руэка", которая через пускатель 17 поступает на привод (на чертеже не показан) питателя 4 разгрузки, Пита- тель 4 разгрузки открывае ся и в момент времени 11 начинается процесс выгрузки материала на конвейер 9 кривая 19 на фиг,6), Выгрузка начинается сразу через оба отверстия "грубой" выгрузки 7. В этом случае выгрузка происходит интенсивно (фиг,2), Через некоторое время уровень материала в доэаторе 2 достигает ве рхний кромки перегородки 5, разделяющей нижнюю часть весового доэатора 2 на две камеры. Массу доэируемого материала г камере точной досыпки обозначим Ргд О ггидно, 2000554ччто, кэк изображено на фиг,З, масса материала в камере "грубой" выгрузки равна массематериала в камере "точной" досыпки, Поскольку площадь калиброванного отверстияб "грубой" выгрузки в К раз больше калиброоанного отверстия 7 "точнои" досыпки, то через некоторое оремя материала изкамеры "грубой" выгрузки, по массе равнойРк.д., полностью высыпается на конвейер 9,а из камеры "точной" досыпки на конвейер 109 высыпается тлатериал о К раз меньше"точной" досыпки остается дозируемый материал, является моментом перехода нэ режим точной досыпки или сниженияскорости. Причем переход на пониженнуюскорость происходит без дополнительногопереключения или включении исполнительного механизма точной досыпки, В моментпереходэ дозатора на выгрузку материала спониженной скоростью масса оставшейсячасти дозы материала о камере "точной" досыпки равна 25Р = Рк,д. - () = Рк.д (в )Рк.д. К - 1Выгрузка материала на конвейер прекращается после достижения массы Р, (остаточный "тарный" вес), При этом о блоке 10 30управления снимается команда "Разгрузка"и питатель 4 закрывается (момент временитэ). Очеоидно, что момент снижения (моментперехода на "точную" досыпку) и Рт - величины постоянные, определяемые конструкцией дозатора (высотой перегородки 5 исоотношением К площадей калиброванныхотверстий б и 7), Поэтому время окончаниядозирования определяется не моментомснижения скорости, а моментом достижения массы тлатериалэ заданной величиныРо. При увеличении Р, при заданной массеРз навешиваемая порция при загрузке дозатора 2 должна увеличиваться на Л Ро, таккак Рф = Рэ + Ро, При этом новое значение 45Рф = Рз Ро. Разгрузка дозатора происходит аналогично(кривая 20), но посколькуРфРф, то до момента с 2 снижения скорости большая часть Рэ разгрузится нэ большой скорости, а меньшая часть, равная (Рт - 50Ро), разгрузится на пониженной скорости,При этом общее время разгрузки, равное (2- т 1) + (13 - 12 ), уменьшается,При снижении Ро при заданной массеРэ навешанная порция при загрузке доэатора должна уменьшиться на Л Ро", тэк чтоновое значение Рф" = Рэ + Р," Разгрузкадозатора происходит аналогично (кривая21), но поскольку Рф"Рф, то до момента 12"снижения скорости меньшая часть Рэ разгрузится на большой скорости, а большая (по сравнению с первым примером) разгрузится на пониженной скорости. При этом общее время разгрузки, равное (с 2" - 11") + (тэ - Т 2 ), увеличивается,Очевидно, что для того, чтобы обеспечить двухскоростной режим дозирования при данной конструкции, необходимо выполнение условия РэРфРэ + Р,. Поскольку Рф = Рэ + Ро, то, подставляя значение Рф в предыдущее выражение, получаем соотношение 0Р,Рт, Из этого выражения следует, что минимальное значение Ро равно нулк, а максимальное зна. чение Ро равно Рт.Если о процессе дозирования после загрузки дозатора 2 определяется. что Рз+ РтРфРмакс, или (учитыоая, что Рф = Рз + Ро), РтРоРмакг, - Рз то дозатору дается разрешение на дальнейшую разгрузку. Если РфРмакс, то формируется запрет нд работу доэатора,При Рз + РтРфРмакс (или РтРо Ргакс - Рэ) двухскоростной режим выгрузки обеспечить невозможно при данной конструкции (кривая 22). так как ося заданная порция выгружается до момента перехода на снижение скорости. Поэтому после того, как из дозатора 2 выгружается заданная доза Рэ, при закрытии питателя на повышенной скорости может произойти перегруз. Чтобы этого не было, при перевесе материала о процессе разгрузки вводится значение Рлреда предварения разгрузки, при котором дается команда на закрытие питателя 4.Время "грубой" разгрузки игр р, и времяточной" разгрузки 1 т.р определяется скоростью "грубой" разгрузки Чгр, скоростью "точной" разгрузки Чт и массой раэгружаемых порций на той и другой скорости. Скорость ттгр = КЧт (больше в К раэ).Рф - Рт Время игр р =, так как разгрузка дотггр + чт мпмента снижения скорости происходитчерез оба калиброванных отверстия б и 7.Рт - Ро Время точной разгрузки ст р =Чт Общее время разгрузки р = с,р р. + ст.р. =Рф Р, +Рт Ро - Рф Рт +Чгр + Чп тчтт от + тчтт Р, - Р, Рф - Р, + (К + 1) (Р, - Р,) ч 7 ТТЧ, Рф + КРт КРо - Рг(К 4. ЦЧт где Р, - заданная дозируемая масса;Р,д - ласса материала в камере "точной досыпки; Р, - остаточная масса материала; Чт - скорость "точной" разгрузки,ЧтИз этой формулы видно, что при заданном Р, и постоянных величинах для данной конструкции дозатора и определенного дозируемого материала Р д К и Чт время разгрузки р определяется остаточной массой Ро,При увеличении Р, и Ро время разгрузки уменьшается (кривая 20); при снижении Ро и Ро" вреля разгрузки увеличивается (кРивэЯ 21). ПосколькУ Рф = Ра+ Ро, то пР 1 и увеличении или ул 1 еньшении Ро и при постоянном Р, Рл, уменьшается или увеличивается.Приведел 1 примеры, иллюстрирующие вышесказанное.П р и м е р 1. Ра = 100 кг; Р д. =- 10 кг; Чт =1 кг/с; К =5; Ро=5 кг 1 ОО 1 О 15 - 1 - 5 55+1)Допустим, что при работе о линии необходимо увеличить время разгрузки, чтобы согласовать это ореля с разгрузкой других дозаторов, Для этого необходимо уменьшить Ро,П р и м е р 2. Ра = 100 кг; Р,д = 10 кг; К =5; Ро=1 кг; Чт=1 кг/с100 + 10 (5 - 11 - 5 1 1 р (5 + 1 1----- =23,3 сЕсли необходимо уменьшить время разгрузки, то Ро надо увеличить,Г р и м е р 3. Ра =- 100 кг; Рк д = 10 кг; /т = 1 кг/с; К=5; Ро=9 кг100 + 10 тр - (- 15,8 с,Таким образом, данный способ дозирования позволяет повысить производительность линии зч счет того, что загрузка происходит на повышенной скорости; пооысить точность дозирования за счет двухскоростной разгрузки и учета наличия "тарного" остаточного веса. позволяющего учитывать оозложность налипания материала на стенки дозатора, Кроме тоо, дачыйспо 1.об дозирооапля на дозаторе подобноготип т позволяет беэ дополнительного доухгкоростного питателя разгрузки путем из 5 ,енения установок Ро и Ра регулирооатьорема его разгрузки, согласуя его при работе о линии с временем раэ 1 узки другихдс 1 затороо. Если же за счет изменения сыпучссти материалэ время разгрузки данного10 дозатора меняется, то его можно также приоесги к норме путем изменения уставок Ри Р;.Фсрлула изобретения1., Способ весового дозирования сыпу 15 1 о х латериалоо, заключающийся в заданииустоок заданной массы дозы и максил 1 альной массы дозы, загрузке дозы материала,сравнении текущего значения ее массы сустаокой заданной массы дозы, прекраще 20 нии загрузки дозы при равенстве этих знацеи 1, сравнении фактической массы дозыс максимальной массой дозы и осуществлении выгрузки дозы, если фактическая массадозы не превышает максимальной массы25 дозы, или осуществлении запрета выгрузки,если фактическая масса дозы превышаетлэкси 1 альную массу дозы, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с, целью повышенияточности дозирования, после выгрузки дозы30 измеряют остаточную массу материала и задают ее устаоку, а уставку заданной массыдозы корректируют на эту оеличину, причел 1сначала осуществляют выгрузку основнойчасти дозы грубым и точным потоками одно 35 оре "лепно, а затем оставшейся ее частитолько точным потоком, при этом сравнивают текущее значение оставшейся массы дозы материала с уставкой остаточной массыи при их равенстве выгрузку дозы материа 40 ла прекращают, причем уставку остаточноймассы уменьшают для увеличения временивыгрузки дозы или увеличивают для уменьшения врелени выгрузки.2, Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я15 телт, что дополнительно задают уставкупредоарение выгрузки и при условииРтРоРвах Рэ.где Рвах - максимальная масса дозы;РО - заданная масса дозы;50 Р, - остаточная масса материала;Рт - оставшаяся часть дозы,осуществляют предварение выгрузки грубым потоком, 2000554