Устройство регулирования формуемости смеси

ОП ИСАНИЕ 19038ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИЯЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистическиаРеспублик(5)М. Кл,с присоединением заявки РЙ В 22 С 19/04 Гооударстееиный комитет СССР(23) Приоритет оо делам изобретений и открытийОпубликовано 07.03.82, Бюллетень М 9 Дата опубликования описания 07.03.82Я.Л.Ваньчик, В.Н,Горбенко, Ф.И.Зиновьев и С;И.Сухомлинов 1гКиевский институт автоматики имени ХХу съезда КПСС(54) УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ФОРМУЕМОСТИСМЕСИ 10 15 Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в смесеприготовительных отделениях литейных цехов.Известно устройство ,1; регулирования формуемости смеси, работа которого основана на контроле Формуемости - свойстве смеси просеиваться через щели определенного размера, Устройство состоит из датчика Формуемости, содержащего лоток с двумя щелями разной ширины, под каждой из которых установлен фото- датчик, дозатора воды, содержащего два параллельных канала с клапанами грубого и точного дозирования, и блока управления, входыкоторого связаны с Фотодатчиками датчика Формуемости, а выходы - соответственно с клапанами грубого и точного дозирования. 1 оступающая из смеситсля смесь, просеиваясь через щели лотка датчика Формуемости, перекрывает Фотоэлементы Фотодатчиков,которые через блоки управления включают клапаны дозатора воды, По мере увлажнения смесь становится менее сыпучей н перестает просыпаться через меньшую щель. При этом по сигналу от фотодатчика, установленного против этой щели, блок управления отключает клапан грубого дозирования, и смесь доводится до требуемой формуемости по каналу точного дозирования.Однако это устройство часто работает на следующйх режимах: первый" оба клапана продолжительное время включены, смесь выходит недоувлажненной, формуемость ее "высокая" второй - оба клапана продолжительное время не включаются, смесь выхо" дит переувлажненной, формуемость ее "низкая". В первом случае расход воды недостаточный, во втором - избыточный. В обоих случаях смесь на выходе смесителя бракованная, а причиной этому могут являться зна91038 5 О 15 20 25 30 35 В нормальном режиме устройство работает аналогично известному. При этом включение и отключение каналов дозирования дозатора осуществляются блоком управления по сигналам фотоэлементов датчика формуемости.Устройство считается оптимально настроенным, если на выходе формирователя длительное время держится сигнал "Формуемость "нормальная". Этому состоянию соответствует включение одного или отключение другого канала дозирования.Однако такое состояние не может быть устойчивым вследствие частых колебаний влажности отработанной смеси или давления воды. Если понижается влажность подаваемой в смеси- тель отработанной смеси или падает давление подаваемой к дозатору воды, расход воды обоих каналов доза- тора оказывается недостаточным, и смесьвыходит из смесителя недоувлажненной, формуемость ее "высокая", хотя включены оба канала дозирования, В этом случае посредством формирователя и шагового регулятора автоматически включается привод регулирукнцего вентиля, который шагами увеличивает расход подаваемой в смеси- тель воды до тех пор, пока не отключится канал "точного дозированияЕсли смесь выходит из смесителя переувлажненной, сигналы на выходе датчика ртсутствуют, оба канала дозирования отключены, вода в смеси- тель не поступает, и посредством формирователя и шагового регулятора Цель изобретения - увеличение выхода качественной смеси путем повышения качества регулирования.40Эта цель достигается тем, что устройство регулирования формуемости смеси, содержащее пробоотборник, датчик формуемости, двухканальный дозатор воды с двумя запорными вентилями и регулирующим вентилями, блок управления, двухканальный формирователь сигналов "низкой" и "высокой" формуемости, регулятор, причем входы каждого из каналов формирователя сое цинены с выходами датчика формуемости, а выходы через регулятор соединены с приводом вентиля, дополнительно снабжено датчиком наличия смеси на входе смесителя, причем выход дат чика наличия смеси соединен с управляющим входом одного запорного вентиля, установленного в дозаторе последовательно с каналами грубого чительные колебания влажности отработанной смеси, а также давления воды, подаваемой в смеситель.Наиболее близко к предлагаемому устройство 23 регулирования формуемости смеси,. содержащее пробоотборник, установленный на смесителе, датчик формуемости, выход которого соединен со входом блока управления, дозатор воды с двумя запорными вентилями, установленными в каналах грубого и точного дозирования, последовательно с которыми установлен регулирующий вентиль с реверсивным приводом, вход которого соединен с выходом шагового регулятора, формирователь сигналов "низкой" и "высокой" формуемости. автоматически. включается привод регулирующего вентиля, который шагами закрывает ве; гиль.Основным недостатком такого устройства является уменьшение выхода . качественной формовочной смеси за счет низкого качества регулирования по той причине, что смеситель является инерционным звеном с запаздыванием, а регулятор - релейным элементом,.что прй любых параметрах настрой-. ки в установившемся режиме приводит к автоколебательному режиму. Например, в случае, когда на выходе датчика формуемости сигналы отсутствуют, оба канала отключены, в смеситель вода не подается, т,е. управляющее воздействие отсутствуетрегулирующий вентиль шагами может закрыться практически полностью. Через время, равное времени запаздывания, когда переувлажненная смесь в смесителе вытеснится вновь поступающей смесью, оба клапана включаются на длительное время, так как расход воды недостаточный, и регулирующий вентиль будетшагами раскручиваться (увеличивать расход) в противойоложную сторону. За счет запаздывания происходит переувлажнение, и оба канала опять отключаются на длительное время, а регулирующий вентиль шагами закрывается и т.д. Таким образом на выходе смесителя периодически появляется бракованная смесь (то сухая, то переувлажненная) .91031 30 и точног о дозирования, а второй эапорный и регулирующий вентили установлены соответственно в каналах точного и грубого дозирования доэатора.Установка датчика наличия смесина входе смесителя и соединение егос запорным вентилем, установленнымв дозаторе последовательно с каналом дозирования, позволяет одновременно с подачей сыпучих компонентов 10включить подачу воды, исключив приэтом влияние запаздывания (т.е. гарантированно увлажняется часть смеси, которая поступает в смесительза время запаздывания). Исключив 15запорный вентиль в канале грубогодозирования и связь между блокомуправления и запорным вентилем, заменив ее на связь с датчиком наличиясмеси на входе смесителя, кроме это г 0го, установив в канале грубого дозирования регулирующий вентиль,обеспечивают непрерывную подачуводы при непрерывной подаче сыпучихкомпонентов, обеспечивая при этом 25автоматическое непрерывное регулирование расхода воды в зависимостиот влажности подаваемых в смеситель сыпучих компонентов,Регулирующий вентиль уменьшаетшагами расход воды,:если формовочная смесь на выходе смесителя находится в зоне "низкой" формуемости,увеличивает при "высокой" формуемостии не меняет расход, если формовочная З 5смесь на выходе смесителя находитсяв зоне "нормальной" формуемости. Параметры настройки периода и шага регулируннцего вентиля подбирают принастройке устройства на объекте (сме сителе) в зависимости от величинызоны "нормальной" формуемости и времени запаздывания, Так, изменениерасхода воды, вызванное одним шагом,регулирующего вентиля, должноизменить формуемость на выходе смесителя.на величину, меньшую величине эоны "нормальной" формуемости,а период шагов регулирующего вентиля должЕн быть не больше времени 50запаздывания, При такои застройкерегулятора в установившемся режиме исключаются автоколебания, и регулируемый параметр не выходит запределы "нормальной" ормуемости 55 На фиг. 1 показана блок-схемаустройства, на фиг. 2 и 3 - кривые,соответствующие изменению формуемо 8 6сти на выходе смесителя ф (1), управляющие Яй) и возмущающие ДН) воздействия соответственно с пред" лагаемым устройством и без него.Устройство состоит из пробоотборника 1, датчика 2 формуемости, содержащего вибролоток с двумя щелями 3 разной ширины (первая уже, а вторая шире), под каждой из которых установлены фотодатчики 4, двухка- . нального дозатора 5 воды, подающего воду в смеситель 6, с регулирующим вентилем 7 в канале грубого дозирования и запорным вентилем 8 в канале точного дозирования и запорным вентилем 9, установленным последователь" но с каналами дозатора 5, датчика 1 О наличия смеси, загружаемой в смеси- тель 6, установленного на транспортере 11 отработанной смеси, причем выход датчика 10 соединен с приводом запорного вентиля 9, блок 12 управления, вход которого соединен с фотодатчиками 4, а выход - с отсечным вентилем 8 дозатора 5, формирователь 13 "высокой", "низкой" и "нормальной" формуемости, входы которого соединены с фотодатчиками 4, регулятор 14, вход которого соединен с выходом формирователя 13, а выход - с приводом регулирующего вентиля 7. Устройство работает следующим образом. Сухая смесь из смесителя 6 подается пробоотборником на вибролоток датчика 2 и, просыпаясь через щели 3, перекрывает световые потоки фото- датчиков 4.1После включения транспортера 11 загрузки при появлении на его выходе смеси датчик 10 наличия смеси включает запорный вентиль 9;и одновременно с сыпучими компонентами по каналу грубого дозирования через регулирующий вентиль 7 в смеситель 6 подается вода. По мере заполнения смесителя 6 за время, равное времени запаздывания, на выходе пробоотборника 1 появляется смесь. Если смесь сухая, она пройдя вибролоток датчика 2, просыпается через щели 3, перекрывает светопоток фотодатчиков 41 и последние выдают в блок 12 управления сигнал, который включает эапорный вентиль 8 точного дозирования, и таким образом в смеситель подается вода одновременно по двум каналам.910318 7До тех пор, пока перекрыты обасветопотока Фотодатчиков 4, .т.е. по"ка на выходе формирователя 13 присутствует сигнал формуемость "высокая" регулятор 14 выдает импульсные сигналы на вход привода регули"рующего вентиля 7, и последнийшагами увеличивает расход воды поканалу грубого дозирования. Параметры шагов (коэффициент усиления) под обирают в процессе настройки и устанавливают в задатчике. Увеличениерасхода по каналу грубого дозирования происходит до тех пор, покана выходе формирователя 13 не установится сигнал Формуемость "нормальная", т.е, смесь будет перекрыватьтолько последний по ходу движенияматериала по лотку датчика 2 светопоток. Таким образом, автоматичес- урки выбирается расход воды, которыйнепрерывно стабилизирует на выхо-,де датчика 2 "нормальный" уровеньформуемости,Если на вхоДе смесителя резкоувеличилась влажность сыпучих компонентов (поступила в смеситель отработанная смесь незалнтых спок),смесь перестает просыпаться черезщели 3, открываются оба фотодатчика ЗО4, на выходе блока 12 управленияФормирутся сигнал, который отключает вентиль 8 в канале точного дозирования, и вода подается в смеситель только по каналу грубого до- З 5зирования. Одновременно на выходеформирователя 13 формируется сигналформуемость "низкая". До тех пор,пока на выходе формирователя 13не появится сигнал Формуемость "нор- Омальная", регулятор 14 выдает импульсные сигналы на вход привода регулирующего вентиля 7, и последний шагами уменьшает расход по каналу грубого дозирования, 45Таким образом, и в этом случаерегулятор автоматически устанавливает такой расходводы, чтобы на выходе датчика 2 стабилизировать. "нормальный" уровень формуемости,50 На фиг. 2 показаны кривые переход" ного процесса, управляющие и возмущающие воздействия (кривые 15, 16), полученные в результате моделирования на аналоговой вычислительной машине предлагаемого устройства со смесителем, представленным периодическим звеном с запаздыванием. 8В результате возмущакицего воздействия (кривая 16) формуемость на выходе смесите. я уменьшается (кривая 17), и в точке "а" переходит из зоны "нормальной" в зону "высокой" формуемости. В этот момент регулирующий вентиль (кривая 16) начинает шагами ступенчато увеличивать расход до тех пор, пока формуемость на выходе смесителя не перейдет в зону "нормальной" (точка "б"), Вследствие запаздывания может произойти перерегулирование (точка "в"), и Формуемость перейдет в зону "низкой". В точке "в" отключится канал точного дозирования и кроме того, регулятор уменьшит расход на один шаг. В точке 4 формуемость перейдет в зону "нормальной", и при этом включится канал точного дозирования. После этого формуемость на выходе смесителя установится в зоне "нормальной". В точке 2 формуемость выходит из зоны "нормальной" засчет нового возмущения. В этом случае регулятор аналогично шагами отрабатывает рассогласование в сторону, противоположную возмущению.На Фиг. 3 для сравнения приведены кривые, полученные в результате аналогичного моделирования устройства регулирования формуемости прототипа. Как видно иэ кривой 17 фиг. 2 в установившемся режиме, после окончания переходного процесса, регулируемый параметр всегда находится в зоне ".нормальной" формуемости, в та время как установившийся режим в прототипе на фиг. 3 является авто- колебательным вокруг зоны "нормальной" Формуемости,. что в большинстве случаев недопустимо, так как выход регулируемого параметра эа зону "нормальной" формуемости равноценен браку Формовочной смеси.Таким образом,. положительный эффект, создаваемый заявляемым устройством, заключается в увеличении выхода качественной смеси по формуемости за счет исключения автоколебательного установившегося режима, так как после окончания переходного процесса регулируемый параметр не выходит за пределы зоны "нормальной" Формуемости.Формула изобретения Устройство регулирования формуемости смеси в смесителе, содержащеепробоотборник, датчик формуемости,двухканальный дозатор воды с двумязапорными и одним регулирующим вентилями, блок управления, вход которого соединен с выходом датчика формуемости, а выход - с входом одногозапорного вентиля, установленногов канале точного дозирования, формирователь, регулятор, причем входыформирователя соединены с выходамидатчика формуемости, а выходы черезрегулятор - с приводом регулирующего вентиля, о т л и ч а ю щ е е -с я тем, что, с целью повышения качества формовочной смеси за счетповышения качества регулирования,.оно дополнительно содержит датчик наличия смеси на входе смесителя, причем выход датчика наличия смеси соединен с управляющим входом другогозапорного вентиля последовательно с 5 запорного вентиля, установленногопоследовательно с каналами дозатораперед смесителем, а регулирующийвентиль установлен в канале грубогодозирования дозатора.1 ОИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США У 3222376, кл. 22-295 1975 е2. Авторское свидетельство СССРУ 549239, кл. В 22 С 5/04, 1975903 ПершеевКор Составител Техред М,Н едактор Б,Федот 967 О иал ИИ "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 853НИИ 1 И Государственногопо делам изобретений3035, Москва, Ж, Р 11 одпис ноекомитета СССРоткрытийушская наб д. 4/