УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ВЕСОВОГО ДОЗИРОВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель предназначена для непрерывного весового дозирования сыпучих материалов и может быть использована в химической, микробиологической, фармацевтической промышленности, а также при производстве и использовании наноматериалов.
Аналогом данной модели является устройство для непрерывного дозирования сыпучих материалов содержащее основание, лоток, разгрузочный край которого шарнирно соединен с основанием, вибратор, установленный на основании и соединенный с загрузочным краем лотка (см. авторское свидетельство РФ №2168705 G01F 11/00 БИ №16 10.06.2001).
Однако, в таком устройстве сложно обеспечить высокую точность при изменении производительности из-за невозможности регулирования истечения материала из части лотка отгороженной перегородкой.
В устройстве не предусмотрен контроль веса или объема сыпучего материала загружаемого в лоток или ссыпающегося с лотка в единицу времени, что также не позволяет гарантировать высокую точность дозирования. Кроме того конструкция не обеспечивает изменение в широком диапазоне конструктивных и режимных параметров, что необходимо для обеспечение высокой точности дозирование сыпучих материалов с различными физико-механическими свойствами.
Прототипом данной модели является устройство для непрерывного дозирования, содержащее порционный дозатор, узел загрузки, основание, лоток, вибратор, установленный на основании и соединенный с загрузочным краем лотка, механизм линейного перемещения вибратора, узел управления, синхронизатор, причем вибратор установлен на основании с возможностью поворота и перемещения вдоль оси лотка, механизмом линейного перемещения, а узел управления этого механизма через синхронизатор связан с порционным дозатором (патент РФ на изобретение №2251083 G01F 11/00, БИ №12, 27.04.2005).
Основной недостаток устройства заключается в том, что при определении оптимальных режимным параметров дозатора (вес отдельной порции, частота и амплитуда вибрации, угол наклона лотка к горизонту) требуется много времени, поскольку для каждого материала и каждого значения заданной производительности необходимо отбирать большое количество проб и взвешивать эти пробы. Более того, определяется не мгновенная производительность, а некоторая средняя производительность, поскольку отбор каждой пробы осуществляется в течении определенного промежутка времени.
Технической задачей полезной модели является определение мгновенной производительности и повышение точности дозирования сыпучего материала.
Поставленная техническая задача достигается тем, что устройство дополнительно снабжено датчиком расхода сыпучего материала, который установлен между ссыпающем краем лотка 2 и узлом выгрузки материала 9 таким образом, что материал поступает на упругий элемент датчика, причем угол между плоскостью, на которую падает материал и вектором скорости движения материала лежит в диапазоне 30-45°. В качестве датчика расхода может быть использовано устройство, выполненное согласно патенту на полезную модель №87011.
Сущность заявленного решения поясняется чертежом (фиг.1), на котором изображен общий вид предлагаемого устройства.
Устройство содержит основание 1, на котором шарнирно закреплен лоток 2. Загрузочная часть лотка шарнирно закреплена с основанием через вибратор 3. Отдельные порции через равные промежутки времени формируются и подаются в лоток 2 порционным дозатором 4.
Вибратор 3 установлен на основании 1 с возможностью перемещения вдоль оси лотка 2 с помощью механизма 5. Включение и выключение механизма 5 осуществляется узлом управления 6, причем операции синхронизированы узлом 7 с работой порционного дозатора 4. Загрузка лотка 2 осуществляется через узел загрузки 8, а выгрузка через узел 9. Между ссыпающем краем лотка 2 и узлом выгрузки 9 установлен датчик расхода сыпучего материала 10, таким образом, что материал поступает на упругий элемент датчика, причем угол между плоскостью на которую падает материал и вертикалью лежит в диапазоне 30÷45°.
Устройство работает следующим образом. Отдельные порции сыпучего материала равного веса ΔР через равные промежутки времени ΔТ подаются порционным дозатором 4 через узел загрузки 8 в верхнюю часть лотка 2. Численное значение ΔР и ΔТ выбираются таким образом, чтобы выполнялись следующее равенство:
3
где Q - заданная или требуемая производительность дозатора (г/с), ΔР - вес отдельной порции (г), ΔT - время через которое отдельные порции подаются в лоток (с).
л
Преобразование отдельных порций в непрерывный поток осуществляется на лотке 2, который наклонен к горизонту под углом α меньшим чем угол трения покоя сыпучего материала о поверхность лотка в результате перемещения материала вдоль лотка за счет колебаний, которые создаются вибратором 3. За счет угла наклона лотка к горизонту порции перемещаются от загрузочного края к разгрузочному, одновременно под действием вибрации растекаются вдоль лотка и в конечном итоге соединяются между собой, образуя непрерывный поток. При ссыпании с лотка 2 материал попадает на упругий элемент датчика расхода 10. Диапазон изменения угла α между поверхностью на которую падает материал и вертикалью определен следующим образом. Для подавляющего большинства сыпучих материалов угол трения о металлическую поверхность менее 45°. Таким образом, даже при максимальном значении угла α между поверхностью на которую падает материал и вертикалью равным 45°, обеспечивается ссыпание материала с упругого элемента датчика расхода 10. Результаты экспериментальных исследований показали, что при значениях угла α менее 30° уменьшается чувствительность датчика, поскольку на упругий элемент действует сила N=Psinα, где Р - сила давления потока материала, N - нормальная по отношению к поверхностью упругого элемента датчика на которую падает поток сыпучего материала. Таким образом, выбор диапазона изменения угла α, с одной стороны обеспечивает ссыпание материала с упругого элемента датчика, а с другой - достаточно высокую чувствительность датчика к изменению мгновенной производительности дозатора.
Электрический сигнал с датчика расхода поступает на узел управления 6, информация обрабатывается и рассчитывается среднеквадратичное отклонение мгновенной производительности от заданного значения. Если значение отклонения больше заданного, то узел управления 6 через синхронизатор 7 изменяет положение вибратора относительно лотка, т.е. фактически изменяет угол наклона лотка к горизонту. После этого продолжается анализ информации поступающей с датчика расхода на узел управления 6 до тех пор, пока значения отклонений не станут меньше заданных или достигнут минимального значения по сравнению с отклонениями полученными ранее. После этого по результатам обработки информации с датчика расхода узел управления подает сигнал на изменение амплитуды колебания лотка и изменение амплитуды продолжается до достижения минимальных отклонений. Следует отметить, что в зависимости от физико-механических характеристик дозируемого материала, определяются диапазоны возможных изменений угла наклона лотка к горизонту и амплитуды колебаний лотка. Поиск оптимальных значений начинается со средних значений указанных параметров, причем если при уменьшении варьируемого параметра, например амплитуды колебаний лотка, наблюдается увеличение отклонений мгновенной производительности от заданного значения, то следующий управляющий сигнал дается на увеличение варьируемого параметра. Результаты лабораторных испытаний показали, что предлагаемое устройство позволяет определять мгновенную производительность и по сравнению с прототипом обеспечивает повышение точности дозирования сыпучего материала на 40-50%.