УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ

Устройство для приготовления многокомпонентных смесей
Полезная модель относится к областям весоизмерительной техники и автоматизации технологических процессов и может использоваться в народном хозяйстве, в частности, в металлургии, строительной индустрии и сельском хозяйстве.
Известно устройство для связанного непрерывного дозирования, содержащее ведущий и ведомый весовые дозаторы непрерывного действия с блоками сравнения, умножителями, регуляторами и датчиками расхода, задатчик общей производительности, формирователь уровня сигнала, коммутатор и сумматор(1).
К недостаткам известного устройства можно отнести сложность, высокую стоимость и неприспособленность к работе с материалами, применяемыми в индустрии (разнофракционность, плохая сходимость, смерзание ).
Известно также, принятое за аналог, устройство для автоматического дозирования компонентов агломерационной шихты, содержащее сборный транспортер, бункеры  ведущего и ведомых компонентов с ленточными весовыми дозаторами и регуляторами производительности, усилители сигналов датчиков, блоки рассогласования сигналов, конвейерный весоизмеритель с датчиком и усилителем, вычислительным устройством, выполненным в виде коммутирующего блока(2).
Недостатками аналога также являются сложность, высокая стоимость и непригодность ленточных весовых дозаторов к работе в сложных условиях, например, металлургического производства в запылеийой среде, в неотапливаемых помещениях.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание высоконадежного устройства для приготовления многокомпонентных смесей, способного работать в неотапливаемых помещениях при наличии пыли, влаги, климатических воздействий с минимальным техобслуживанием. При этом под многокомпонентными смесями понимаются не просто смеси, содержашде определенные процентные содержания компонент в итоговом составе, а смеси, например, на ленте транспортера, где процентные содержания выдерживаются и на локальных участках. Такие смеси (т.н. пирог) применяются, например, при загрузке электропечей для выплавки ферросплавов. Несоответствие в смеси требуемого процентного содержания, например, кокса и  приводит к  расстрсгй&тву-хода печи и З судшсгтю-сс технике-окопомячсскжх показд-
MKHTGOl G 19/22
телей. В описываемом техпроцессе главным является не дозированрте, т.к. в начале подачи смеси (шихты) на ряд печей, неизвестно сколько шихты потребуется, и на печи загружают столько смеси, сколько вмеш;ают печные бункера. Главное - не количество, а качество смеси. В этом смысле представляется неоправданным применение в данном техпроцессе такого сложного и капризного оборудования, как ленточные дозаторы, неисправная работа которых обнаруживается не иначе, как по браку выпускаемой продукции, т.к. изменение метрологических характеристик дозаторов обнаруживается только при достаточно продолжительной поверке, прерываюш;ей технологический процесс. Главное свойство ленточного дозатора, ради которого он создан, - способность отдавать заданную дозу, здесь не используется вовсе. Скорее он задействован как расходомер. Возможности ленточного дозатора по регулированию производительности, оцениваемые по пределам регулирования скорости по дачи (1:10 и выше), практически не реализуются по причине плохой сходимости на его ленту компонент (влажность, разнофракционность, зимой - смерзание). Из всех типов питателей для большинства используемых компонент реально работоспособны только вибропитатели.
Технический результат достигается за счет того, что вместо ленточных весовых дозаторов, обычно применяемых при многокомпонентном связном дозировании, применены значительно более дешевые, простые и практически необслуживаемые элементы конвейерных весов - роликовые весоизмерители, установленные под одним сборным транспортером. Очевидно, при этом нет надобности измерять скорость (она для всех - одинакова) ленты транспортера, а именно измерение скорости вносило большую часть погрешности в результат и, кроме того, требовало специфичных приборов с перемножением мгновенных значений веса и скорости. Смесь будет приготовляться при любой скорости ленты транспортера. Поверка работоспособности последовательно расположенных роликовых весоизмерителей осуществляется за один прогон контрольной массы, а проверка многократно производится по ходу работы, например, при подаче разовьис добавок, которые задаются из одного бункера, но проходят через несколько роликовых весоизмерителей. Современные роликовые весоизмерители на цифровых тензодатчиках - это предельно простые высокозаш;ип ;енные элементы, способные работать в самых тяжелых условиях эксплуатации, а именно такие условия реально существуют на производстве в настоящее время.
Существенность технического решения заключается в том, что устройство для приготовления многокомпонентных смесей, содержащее сборный транспортер, бункера компонентов с питателями и регуляторами производительности, связанными с зшравляющими выходами кокшьютера, дополняют тем, что после участков схода на транспортер дозируемых компонент в него встроены роликовые весоизмерители, через 1штерфейсы соединенные с информационными входами компьютера.
вибраторами, соединенными с дискретными выходам компьютера, а на выходе транспортера установлен проходной весовой бункер с затвором, используемый при поверке устройства.
Блок-схема предлагаемого устройства изображена на фиг. 1, фиг.2 дает один из вариантов выполнения роликового весоизмерителя, фиг.3,4 поясняют работу устройства.
Устройство для приготовления многокомпонентных смесей содержит (фиг. 1) бункера 1,2,3,4 компонент с питателями 5,6,7,8 и регуляторами 9,10,11,12 производительности, работающие на сборный транспортер 13с ведущим и ведомым барабанами 14,15 и роликами 16.
После участков схода компонент под лентой транспортера 13 установлены роликовые весоизмерители 17,18,19,20, через блок 21 интерфейсов связанные с информационными входами компьютера 22, управляющие выходы которого а,б,в,г подключены к регуляторам 9,10,11,12 производительности. На бункерах 2,4 трудносходимых компонент кроме того установлены вибраторы 23,24, связанные с дискретными выходами Б и Г компьютера 22, который имеет и выходы аварийной сигнализации А, С.
После приготовления смесь сходит с транспортера 13 и через проходной весовой бункер 25 подается транспортером 26 в печные бункера электропечей (на фиг.1 не показаны). Проходной весовой бункер 25, установленный на тензодатчиках 27,28, имеет затвор 29, закрываемый исполнительным механизмом 30 (например, пневмоцилиндром).
Роликовые весоизмерители 17,18,19,20, применяемые в устройстве, проще, чем известные, например, фирмы MILLTRONICS (3), потому что предлагаемое устройство не требует перемножения мгновенных значений нагрузок на скорость с последующим суммированием. Конструкция роликовых весоизмерителей 17,18,19,20 показана на фиг.2, где усилие от компонент, находящихся на ленте сборного транспортера 13, передается на тензодатчик 31, установленный на металлоконструкции 32 транспортера 13, через рьиаг- скобу 33, на которой болтами 34 и планкой 35 зажат роликодержатель 36с обкатным роликом (роликами) 37. Тензодатчик 31 соединен сметаллоконструкцией32ирьшагом-скобойЗЗ болтами 38. Таких конструкций для каждого роликового весоизмерителя 17,18,19,20 устанавливается две: с левого и правого краев ленты транспортера 13. Эффективно использование цифровых балочных тензодатчиков, например, фирмы ПетроВЕС (4),чтобы без потерь транспортировать цифровой сигнал тензодатчиков 31 для обработки в более комфортную зону, где установлен компьютер 22. Альтернативой может быть использование аналоговых тензодатчиков и, например, измерительного преобразователя М801 фирмы Метра с выходным интерфейсом RS- 485.
Работу устройства поясним с помощью фиг.З. Предположим, необходимо приготовить смесь из четырех компонент, находящихся в бункерах 1,2,3,4 (число компонент может быть и 8, и 12, ограничение вводитшение компонент должно быть 0,75:1,0:1,5:1,8. По команде «Пуск компьютер 22 по выходам а, б, в, г выставляет регуляторам 9, 10, 11,12 стандартные технологические задания производительности.
Поясним, как работает роликовый весоизмеритель 17(а также 18, 19, 20). При появлении на ленте транспортера 13 над обкатным роликом 37 (фиг.2) компоненты из бункера 1 через роликодержатель 36, рычагскобу 33 усилие передается на тензодатчик 31, коды которого через блок интерфейсов 21 (который в действительности территориально находится-частью в роликовом весоизмерителе 17, частью-в компьютере 22) с заданной частотой начинают поступать на информационные входы компьютера 22.
Может быть осуществлены различные алгоритмы управления процессом смесеприготовления и описываемый ниже - один из них. Суть в том, что процесс (учитывая весьма тяжелые условия непосредственно в цехе) управляется по возможности без каких-либо дополнительных датчиков, кроме самых необходимых. Все необходимые сведения о ходе процесса возможно получить, анализируя сигналы роликовых весоизмерителей 17,18,19,20, что будет показано по ходу описания.
Так, по команде «Пуск в момент времени ti включается сборный транспортер 13 и питатель 5 (фиг.За). В моменты времени t2, t3,t4 лента сборного транспортера 13, нагруженная компонентом бункера 1 подходит к обкатным роликам 37 соответственно роликовых весоизмерителей 18,19,20, тензодатчики 31 которых начинают выдавать коды (или сигналы), отличные от нулевых, по которым компьютер 22 фиксирует моменты t2, t3, t4 и подает по входам б, в, г команды на включение соответственно питателей 18,19,20 (фиг.Зб, Зв, Зг). По отрезкам времени ti, t2, t3, t4 может быть легко определена скорость транспортера 13 и физический вес сдозированной смеси без каких -либо дополнительных датчиков скорости, т.к. расстояния между бункерами 1,2,3,4 известны и введены в память компьютера 22.
Фиг. За, 36, 3в, 3г представляют собой результаты С5ТУ1мирования (t) кодов роликовых весоизмерителей 17,18,19,20, причем фиг. Зг показывает вес приготовленной смеси в каждый момент времени. Взяв в любой момент ординаты Qii,Qi2, Qis, Qi4 и произведя вычисления
Qi2 - Qii  К2, Qi3 - Qi2 - Qii  Кз, Qi4- Qi3 - Qi2 - Qii K4
с учетом того, что Qii Ki, получаем массы сдозированных с момента времени ti компонент Ki, К2, Кз, К4 из бункеров 1,2,3,4. Вычислив отношения К1:К2:Кз:К4, получим необходимые данные для формирования управляющих воздействий. Один из бз нкеров 1, 2, 3, 4 для удобства назначается ведущим. Если по ходу процесса необходимо, ведущий переназначается. Пусть в нашем случае ведущий- бункер 2.
Qi4 60,8 тн. Выполнив вычисления, получим  1.3тн, К2 - 13,1тн, Кз  17,85тн, ,55тн. Отношения компонент 11,3: 13,1: 17,85: 18,55 или 0,86: 1,0: 1,36: 1,42.Напомним, что по условию требуется смесь с отношением компонент 0,75:1,0:1,5:1,8. Следовательно, в данный момент времени необходимо выдать команду меньше регулятору 9, команды больше регуляторам 11 и 12. Может быть включен и вибратор 24 бункера 4.
Периодически вычисляя отношения К1:К2:Кз:К4 и вьщавая управляюш;ие воздействия «больше, «меньше, включая и выключая вибраторы 23, 24, компьютер 22 ведет технологический процесс,
Заметим, что в любой момент времени кривые (t) могут быть свернуты, т.е. оси их абсцисс могут быть перенесены вверх, а оси ординат вправо по фиг.З, и кривые как бы начинаются с начала. При этом из сдозированных масс Qii, Qi2, Qis, Qi4 вычитается масса компонент, образзгюш;их заданную смесь, а в остатке остаются излипше выданные массы. Так, для описанного примера обновленные кривые (t) могут быть продолжены с момента времени ti 15 со значений ,6TH, ,8TH, ,39TH, . Остальная масса 60,8-3,6-2,82,,01тн должна быть учтена как готовая смесь.
Наряду с кривыми (t), представленными на фиг.З, представляют интерес кривые (t), показанные на фиг.4 для тех же условий. По кривым (t) более наглядно видна технологическая ситуация на каждом бункере 1,2,3,4.
Так, при постоянстве массы заметный промежуток времени какой - либо из компонент, например, Ki (в промежутке 22-25, см. фиг.4а, отмечено ) или Кз(в промежутке 23-27, см. фиг.4в, отмечено ) ясно, что компоненты из бункеров 1 и 3 перестали поступать. В этой ситуации компьютер 22 останавливает дозирование всех компонент и подает условленный аварийный сигнал А или С, по которому дежурный персонал устраняет неисправности, после чего дозирование продолжается.
При суп ;ественном отставании, например, компоненты бункера 2 (ситуация показанная на фиг.4б в промежутке 5-10, отмечено ) компьютер 22 сигналом Б включает вибратор 23 для улучшения схода. Если это не улучшает подачу, дозирование всех компонент останавливается, подается аварийный сигнал А или С, и производится ремонт оборудования.
Обрыв или сход ленты транспортера 13 легко обнаруживается по уходу кодов роликовых весоизмерителей 17,18,19,20 в отрицательные значения. Проскальзывание ленты также может быть обнаружено по нештатному виду кривых (t), однако на качество приготовления смеси оно заметного влияния не оказывает, т.к. одинаково влияет на все компоненты.
лидирующий оункер, подсчитывает недоданные остатки остальных бункеров (подобно сворачиванию кривых (t), описанному выше) и останавливает регуляторы бункеров по мере выдачи ими остатков.
При проведении поверки командой компьютера 22 или вручную закрывают механизмом 30 затвор проходного весового бункера 25, по вторичному прибору (на фиг. 1 не показан) производят установку нуля, поверяют бункер 25 контрольным грузом (на фиг.1 не показан). После этого из бункера 1 или другой емкости на начальный участок транспортера 13 задают требуемую массу компонента (например, порядка токгаы), включают транспортер 13 и перегружают компонент в бункер 25.По вторичному прибору определяют массу заданного компонента. Одновременно с этим компьютер 22 проводит процедуру суммированияния поступающих кодов есех роликовых весоизмерителей 17,18,19,20. Результаты измерения массы заданного компонента вторичным прибором проходного весового бункера 25 и роликовых весоизмерителей 17,18,19,20 сравнивают, оценивают и протоколируют в общепринятом порядке. Компонент из бункера 25 после поверки возвращают в бункер 1 или транспортером 26 подают на печи в т.н. бункера добавок.
Дополнительный контроль за исправным состоянием роликовых весоизмерителей 17,18,19,20 осуществляется компьютером 22 при подаче добавок, штатной и частой процедуре. Каждая добавка проходит ряд роликовых весоизмерителей 17,18,19,20, и повторяемость их результатов хороший критерий для проверки.
ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ.
1.Устройство для приготовления многокомпонентных смесей, содержащее сборный транспортер, бункера компонент с питателями и регуляторами производительности, связанными с управляющими выходами компьютера, отличающееся тем, что после з астков схода на транспортер дозируемых компонент в него встроены роликовые весоизмерители, через интерфейсы соединенные с ршформационными входами компьютера.
2.Устройство по п. 1,отличающееся тем, что бункера оборудованы аварийной сигнализацией и вибраторами, соединенными с дискретными выходами компьютера.
3.Устройство по П.1,отличающееся тем, что на выходе транспортера установлен проходной весовой бункер с затвором, закрываемом при поверке устройства.
Источники информации, принятые во внимание :
1.Авторское свидетельство СССР № 517803 , G 01 G 19/34, 07.02.75 г.
2.Авторское свидетельство СССР № 324505 , G 01 G 19/22, 24.07.70 г.
3.http://www.milltromcs.com
4.ht1p://www.petroves.ru/production/tenzounit/tensounitl .htm