УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЯЧЕИСТО-БЕТОННОЙ СМЕСИ
CELLULAR CONCRETE MIXTURE PRODUCING UNIT

Изобретение относится к технологии производства строительных материалов и может быть использовано при производстве ячеистых бетонов.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство для производства ячеисто-бетонной смеси, включающее в себя дозаторы компонентов смеси, в том числе и дозатор извести, блок задания рецепта, смеситель, блок задания рецепта, смеситель, блок, реализующий зависимость относительного коэффициента отклонения максимального значения температуры во время выдержки смеси от относительного коэффициента отклонения температуры в момент выгрузки смеси при изменении значения энтальпии, выходной сигнал которого после рассогласования с единичным сигналом подается на вход блока умножения вместе с выходом блока задания массы извести, результат произведения подается в блок задания рецепта / Патент 2477682 Российская Федерация, МПК B28C 5/00. Устройство для производства ячеисто-бетонной смеси. / Галицков С.Я., Галицков К.С., Стороженко Г.С., Шломов С.В. Заявитель ГОУВПО «Самарский государственный архитектурно-строительный университет»/. - Заявка 2011131617 приоритет 27.07.2011; опубл. 20.03.2013, Бюл. №8 / [1]. Принят за прототип.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что коррекция ведется лишь на основании температуры при выгрузке смеси и максимальной температуры при выдержке, при этом полностью не учитывая динамику изменения температуры смеси за счет тепловыделения извести, в результате этого возможны погрешности в коррекции, что приводит к увеличению времени процесса корректировки массы извести при изменении энтальпии.
Сущность изобретения - повышение качества ячеисто-бетонных изделий и сокращение времени корректировки масс компонентов смеси при производстве ячеисто-бетонной смеси.
Технический результат - повышение качества ячеисто-бетонных изделий, оперативная корректировка масс компонентов ячеисто-бетонной смеси для следующего замеса при изменении энтальпии извести.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для производства ячеисто-бетонной смеси, содержащем дозаторы компонентов смеси, в том числе дозатор извести, блок задания рецепта с блоком задания массы извести, блок задания энтальпии, смеситель, блок памяти, блок устройства сравнения, блок умножения, блок деления, особенность заключается в том, что устройство дополнительно содержит датчик измерения температуры смеси, два блока регистрации данных, пять блоков вычисления, блок условия, причем выход блока задания массы извести соединен с первым входом блока умножения, второй вход блока умножения соединен с выходом блока памяти, выход блока умножения соединен со входом блока задания рецепта, выход блока задания рецепта соединен дозатором компонентов смеси, выход дозатора компонентов смеси соединен со входом смесителя, выход датчика измерения температуры смеси соединен с прямым входом блока устройства сравнения и со входом первого блока регистрации, выход первого блока регистрации соединен с инверсным входом блока устройства сравнения, выход блока устройства сравнения соединен со входом первого блока вычисления, выход первого блока вычисления соединен со входом второго блока вычисления, выход второго блока вычисления соединен со входом блока условия, блок условия имеет два выхода: первый выход соединен со входом датчика измерения температуры смеси, второй выход соединен со входом второго блока регистрации, выход блока регистрации соединен со входом третьего блока вычисления, выход третьего блока вычисления соединен со входом четвертого блока вычисления, выход четвертого блока вычисления соединен со входом пятого блока вычисления, выход пятого блока вычисления соединен со вторым входом блока деления, первый вход которого соединен с выходом блока задания энтальпии, выход блока деления соединен со входом блока памяти, выход блока памяти соединен со вторым входом блока умножения.
0
см
СМ.НАЧ
ИЗ
ИЗ
ИЗ
0
ИЗ
0
ИЗ
t0
З
1
2
0
2
2
2
2
На чертеже изображена функциональная схема устройства для производства ячеисто-бетонной смеси, где приняты следующие обозначения: блок умножения 3, блок задания рецепта 4, который содержит в себе блок задания массы извести m 1, дозаторы компонентов смеси 5, смеситель 6 с датчиком измерения температуры смеси - Т 7, первый блок регистрации - Т (t=0) 9, блок устройства сравнения 8, первый блок вычисления dT/dt 10, второй блок вычисления dT/dt 11, блок условия dT/dt>0 12, второй блок регистрации t=t, Т(t) и dT/dt| 13, третий блок вычислений Т 14, четвертый блок вычисления Т и Т 15, пятый блок вычисления k 16, блок деления k/k 17, блок задания энтальпии к0 2, блок памяти 18.
0
СМ.НАЧ
ИЗ
ИЗ
ИЗ
0
ИЗ
0
ИЗ
0
З
1
2
0
0
2
2
2
2
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключается в следующем. В качестве блока умножения 3, блока задания рецепта 4, который содержит в себе блок задания массы извести m 1, первого блока регистрации Т (t=0) 9, блока устройства сравнения 8, первого блока вычисления dT/dt 10, второго блока вычисления dT/dt 11, блока условия dT/dt>0 12, второго блока регистрации t=t, T(t) и dT/dt|t 13, третьего блока вычислений Т 14, четвертого блока вычисления Т и Т 15, блока деления k/k 17, блока задания энтальпии k 2, блока памяти 18 пятого блока вычисления k 16, можно использовать и осуществить, например, на базе программы микропроцессорного контроллера в промышленном исполнении, нпример, SIMATIC S7-300 фирмы Siemens. В качестве программного обеспечения можно использовать среду SIMATIC STEP 7 Professional. Перемешивание в смесителе 6 может быть осуществлено, например, «ВИБМАСТЕР БПГ-800» производства НТЦ «Стройинформ»/ http://www.stroyinform.ru/equipment/detail.php?ID=1539/[2]. В качестве датчика измерения температуры в момент выгрузки смеси Тсм 7 может быть использован термопреобразователь сопротивления ДТС типа ТСП (датчики температуры - термосопротивления), например ДТСХХ5. Измерение проводится в бетоносмесителе.
0
СМ
ТСМ.НАЧ
СМ.НАЧ
ИЗ
ИЗ
ИЗ
ИЗ
ИЗ
ИЗ
СМ
0
ИЗ
0
ИЗ
t0
0
ИЗ
0
ИЗ
t0
3
3
1
2
1
2
0
0
0
2
2
2
2
2
2
2
2
Выход блока задания массы извести m 1 соединен с первым входом блока умножения 3, второй вход блока умножения 3 соединен с выходом блока памяти 18, выход блока умножения 3 соединен со входом блока задания рецепта 4, выход блока задания рецепта 4 соединен с дозатором компонентов смеси 5, выход дозаторов компонентов смеси 5 соединен со входом смесителя 6, выход датчика измерения температуры смеси Т 7 соединен с прямым входом блока устройства сравнения 8 и со входом первого блока регистрации =0) 9, выход первого блока регистрации Т (t=0) 9 соединен с инверсным входом блока устройства сравнения 8, выход блока устройства сравнения 8 соединен со входом первого блока вычисления dT/dt 10, выход первого блока вычисления dT/dt 10 соединен со входом второго блока вычисления dT/dt 11, выход второго блока вычисления dT/dt11 соединен со входом блока условия dT/dt>0 12, блок условия dT/dt12 имеет два выхода: первый выход (при выполнении условия) соединен со входом датчика измерения температуры смеси Т 7, второй выход (при нарушении условия) соединен со входом второго блока регистрации t=t, T(t) и dT/dt| 13, выход блока регистрации t=t, T(t) и dT/dt| 13 соединен со входом третьего блока вычисления Т 14, выход третьего блока вычисления Т14 соединен со входом четвертого блока вычисления Т и Т 15, выход четвертого блока вычисления Т и Т 15 соединен со входом пятого блока вычисления k 16, выход пятого блока вычисления k 16 соединен со вторым входом блока деления k/k 17, первый вход которого соединен с выходом блока задания энтальпии k 2, выход блока деления k/k 17 соединен со входом блока памяти 18, выход блока памяти 18 соединен со вторым входом блока умножения 3.
0
0
CM
СМ.НАЧ
CM.НАЧ
СМ.НАЧ
ИЗ
CM
CM
НАЧ
ИЗ
Устройство работает следующим образом. Блок задания массы извести m 1 формирует сигнал задания массы извести m, который поступает на вход блока умножения 3, на второй вход блока умножения 3 поступает сигнал с выхода блока памяти 18. Выход датчика измерения температуры смеси Т 7 соединен с прямым входом блока устройства сравнения 8 и со входом первого блока регистрации Т (t=0) 9, который регистрирует значение температуры смеси Т перед загрузкой извести в момент времени t=0. Сигнал с первого блока регистрации Т (t=0) 9 подается на инверсный вход блока устройства сравнения 8. На выходе блока устройства сравнения 8 формируется сигнал изменения температуры T(t)=T(t)-T.(t=0), который подается на вход первого блока вычисления dT/dt 10.
ИЗ
В первом блоке вычисления dT/dt 10 вычисляется первая производная от изменения температуры по времени:
<mrow><mfrac><mrow><mi>d</mi><msub><mi>T</mi><mrow><mi>И</mi><mi>З</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mi>d</mi><mi>t</mi></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>T</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><mfrac><mi>t</mi><mrow><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac></mrow></msup><mo>−</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><mfrac><mi>t</mi><mrow><msub><mi>T</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac></mrow></msup></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><msub><mi>T</mi><mrow><mi>И</mi><mi>З</mi><mo>.</mo><mi>У</mi><mi>С</mi><mi>Т</mi></mrow></msub></mrow>
,
ИЗ.УСТ
0
ИЗ
ИЗ
2
2
где Т=k·m. Сигнал с выхода первого блока вычисления dT/dt 10 передается на вход второго блока вычисления dT/dt 11, где вычисляется вторая производная от изменения температуры по времени:
<mrow><mfrac><mrow><msup><mi>d</mi><mn>2</mn></msup><msub><mi>T</mi><mrow><mi>И</mi><mi>З</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mi>d</mi><msup><mi>t</mi><mrow /></msup></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>T</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>Т</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><mfrac><mi>t</mi><mrow><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac></mrow></msup><mo>−</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>Т</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><mfrac><mi>t</mi><mrow><msub><mi>T</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac></mrow></msup></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><msub><mi>T</mi><mrow><mi>И</mi><mi>З</mi><mo>.</mo><mi>У</mi><mi>С</mi><mi>Т</mi></mrow></msub></mrow>
.
2
2
2
2
2
2
ИЗ
ИЗ
СМ
0
ИЗ
0
ИЗ
t0
0
ИЗ
ИЗ
0
0
ИЗ
0
ИЗ
t0
Сигнал с выхода второго блока вычисления dT/dt 11 подается на вход блока условия dT/dt>0 12. При выполнении условия d2TH3/dt2>0 сигнал подается на вход датчика измерения температуры смеси Т 7 и цикл повторяется неопределенное количество раз до тех пор, пока условие не нарушится. При нарушении условия сигнал подается на вход второго блока регистрации t=t, T(t) и dT/dt| 13, регистратор зафиксирует следующие сигналы: момент времени t, когда dT/dt=0; значение изменения температуры T(t) и значение первой производной в данный момент времени. Сигналы с выхода блока регистрации t=t, Т(t) и dT/dt| 13 подаются на вход третьего блока вычисления Т3 14, где вычисляется:
<mrow><msub><mi>Т</mi><mi>З</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>T</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac></mrow></msup><mo>−</mo><msub><mi>Т</mi><mn>2</mn></msub><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>T</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac></mrow></msup></mrow><mrow><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>T</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac></mrow></msup><mo>−</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac></mrow></msup></mrow></mfrac></mrow>
.
З
1
2
1
2
1
2
С выхода третьего блока вычисления Т 14 сигнал подается на вход четвертого блока вычисления Т и Т 15, где вычисляются постоянные времени Т и Т путем численного решения системы из двух нелинейных уравнений с двумя неизвестными Т и Т:
<mrow><mrow><mo>{</mo><mtable columnalign="left"><mtr><mtd><msub><mi>Т</mi><mi>З</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>T</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac></mrow></msup><mo>−</mo><msub><mi>Т</mi><mn>2</mn></msub><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>T</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac></mrow></msup></mrow><mrow><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>T</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac></mrow></msup><mo>−</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac></mrow></msup></mrow></mfrac><mo>,</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>T</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>T</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><mi>ln</mi><mfrac><mrow><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>T</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac></mtd></mtr></mtable></mrow></mrow>
1
2
С выхода четвертого блока вычисления Т и Т 15 сигнал подается на вход пятого блока вычисления к 16, где определяется фактическое значение энтальпии для данного замеса по выражению:
<mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>Т</mi><mrow><mi>И</mi><mi>З</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mrow><msub><mi>m</mi><mrow><mi>И</mi><mi>З</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mi>Т</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>T</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><msup><mi>е</mi><mrow><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac></mrow></msup><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>Т</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>T</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><msup><mi>е</mi><mrow><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac></mrow></msup></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
.
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
CM
Выходной сигнал с пятого блока вычисления k 16 подается на второй вход блока деления k/k 17. На первый вход блока деления k/k 17 поступает сформированное на блоке задания энтальпии k 2 предполагаемое значение энтальпии k. На выходе блока деления k/k 17 формируется коэффициент k/k, который подается на вход блока памяти 18. Сигнал с блока памяти 18 подается на второй вход блока умножения 3. Первый вход блока умножения 3 соединен с выходом блока задания массы извести m 1, формирующего сигнал, определяющего значение массы m. Поэтому на выходе блока умножения 3 формируется сигнал, определяющий значение массы извести m=m(k/k), который подается на вход блока задания рецепта 4. Выход блока задания рецепта 4 подается на вход дозаторов компонентов смеси 5, выход которого соединен со смесителем 6, оснащенным датчиком измерения температуры смеси Т 7.
Это приводит к тому, что температура смеси при выгрузке следующего замеса приближается к значению температуры смеси, требуемой по технологии производства ячеисто-бетонной смеси для правильного формирования массива ячеистого бетона.
Заявленное устройство позволяет автоматически оперативно уточнять значение массы извести в рецептуре при производстве ячеисто-бетонной смеси.
С применением заявленного устройства повышается качество производства ячеисто-бетонных изделий за счет стабилизации температурного режима при гашении извести и сокращается время корректировки масс компонентов смеси.
Источники информации
1. Патент 2477682 Российская Федерация, МПК B28C 5/00. Устройство для производства ячеисто-бетонной смеси. / Галицков С.Я., Галицков К.С., Стороженко Г.С., Шломов С.В. Заявитель ГОУВПО «Самарский государственный архитектурно-строительный университет» / - Заявка 2011131617 приоритет 27.07.2011; опубл. 20.03.2013, Бюл.№8.
2. http://www.stroyinforrn.ru/ equipment/detail.php?ID=1539.