СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ДОЗИРОВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
METHOD FOR CONTINUOUS BATCHING OF LOOSE MATERIALS

Заявляемый способ относится к технологии дозирования сыпучих материалов и может быть использован в химической, пищевой, микробиологической и других отраслях промышленности.
Известен способ непрерывного дозирования сыпучего материала, включающий подачу материала во вращающуюся трубу, причем подача материала осуществляется отдельными порциями, равными по величине и через равные промежутки времени (патент Российской Федерации №2138783, G01F 11/00, опубликован 27.09.1999 г.).
Данный способ не обеспечивает высокую точность дозирования, т.к. в способе присутствует уменьшение производительности перед подачей очередной порции и сразу после ее подачи.
Известен способ непрерывного дозирования сыпучего материала, который включает формирование отдельных порций ΔР, подачу этих порций через интервалы времени ΔТ в устройство для преобразования порций в непрерывный поток в результате перемещения дозируемого материала от загрузочного узла к разгрузочному на вибрирующем лотке (патент Российской Федерации №2251083, G01F 11/00, опубликован 27.04.2005 г.).
Недостатком данного способа является низкая точность дозирования при работах в больших диапазонах дозирования.
Точность дозирования определяется суммированием относительной погрешности дозирования и относительной погрешности взвешивания. Погрешность дозирования увеличивается с уменьшением веса одной порции и может превышать 1% от набираемой дозы. При высокой требуемой производительности погрешность дозирования увеличивается из-за необходимости быстрого набора одной порции в ущерб точности набора.
Погрешность взвешивания определяется качеством изготовления весоизмерительного узла дозатора дискретного действия.
Целью изобретения является повышение точности непрерывного дозирования при увеличении весового диапазона работы как в сторону уменьшения требуемой производительности, так и в сторону увеличения путем исключения погрешности дозирования дозатора дискретного действия из погрешности непрерывного дозирования.
Поставленная цель достигается следующим образом. Отдельные порции сыпучего материала веса ΔР через интервалы времени ΔТ подаются в устройство для преобразования порций в непрерывный поток в результате перемещения материала от загрузочного узла к разгрузочному на вибрирующем лотке. Численное значение ΔР и ΔТ определяют из условия
где Q - требуемая производительность (г/сек),
ΔР - вес отдельной порции (г),
ΔТ - интервал времени, в течение которого прошла порция ΔР.
Исходным данным при использовании заявляемого способа является требуемая производительность непрерывного дозатора. Кроме того, дискретному дозатору указывается примерное значение одной порции материала, но ошибка набора дозы здесь может быть довольно большой, т.к. она не оказывает влияния на точность непрерывного дозирования. После этого производится измерение веса фактически набранной порции с высокой точностью (погрешность измерения составляет 0,03% от наибольшего предела взвешивания дискретного дозатора). Исходя из фактически набранного веса ΔР и заданной производительности Q определяется интервал времени ΔТ, который соответствует порции ΔР
Графическое представление процесса дозирования показано на фиг.1
n
n
n-1
n
n
n-1
1
2
3
Прямая Q - требуемая производительность дозатора непрерывного действия, точками А, В, С показаны: набранный вес ΔР=P-P и моменты времени, когда это произошло. Интервалы ΔТ=Т-T моменты времени подачи продукта T, Т, Т. Как видно из графика, интервалы подачи пропорциональны фактически набранному весу. Погрешность набора порции учтена во времени и не влияет на погрешность непрерывного дозирования.
Предлагаемый способ непрерывного дозирования может быть реализован с помощью устройства, описанного в патенте Российской Федерации №2251083, G01F 11/00, опубл.27.04.2005 г.
Схема устройства представлена на фиг.2
Устройство содержит основание 1, на котором шарнирно закреплен лоток 2. Загрузочная часть лотка шарнирно закреплена на основании через вибратор 3. Отдельные порции формируются и подаются в лоток 2 дискретным дозатором 4. В верхней части лотка 2 установлена поперечная перегородка, которая состоит из верхней части 5 и нижней части 6, перегородка установлена с возможностью фиксированного перемещения вдоль лотка 2. Части перегородки 5 и 6 имеют возможности независимого фиксированного перемещения относительно друг друга, высота каждой из частей меньше высоты лотка. Вибратор 3 установлен на основании 1 с возможностью перемещения вдоль оси лотка 2 с помощью механизма 7. Включение и выключение механизма 7 осуществляется узлом управления 8, причем операции синхронизированы узлом 9 с работой дискретного дозатора 4. Загрузка лотка 2 осуществляется через узел 10, а выгрузка через узел 11. Соединение пластины 12, на которой шарнирно закреплен вибратор 3 с основанием 1, выполнено таким образом, чтобы при перемещении вдоль лотка 2 угол наклона лотка к горизонту не изменяется.
Способ осуществляется следующим образом. В узле управления 8 задается требуемая производительность Q и устанавливается значение одной порции материала ΔР. Сформированная дискретным дозатором 4 порция материала ΔР, взвешивается и информация о величине набранной дозы передается в узел управления 8. Узел управления на основе информации о требуемой производительности Q и величине набранной дозы ΔР определяет интервал времени ΔТ, через который необходимо подать набранную порцию в лоток 2. Лоток 2 распределяет набранную дозу равномерно по лотку, обеспечивая заданную производительность в единицу времени с необходимой точностью.
Заявляемый способ может быть реализован с помощью двух устройств: однокаскадного весового дозатора и вибропитателя, которые представлены на сайте по адресу: notis.ru
Блок-схема такого устройства показана на фиг.3
Устройство содержит загрузочный бункер 13, вибролоток 14, предназначенный для подачи материала в грузоприемный ковш 15, который установлен на весовых датчиках 16, связанных с блоком управления 17 (указанные позиции принадлежат весовому дозатору), и вибролоток 18 (принадлежащий вибропитателю), преобразующий порции в непрерывный поток.
Способ осуществляется следующим образом. В блоке управления 17 задается требуемая производительность Q и устанавливается значение одной порции материала ΔР. Дозируемый материал из бункера 13 через вибролоток 14 подается в грузоприемный ковш 15. Набор порции производится на высокой скорости (грубый набор). Набранная грубо порция материала ΔР, взвешивается и информация о величине набранной дозы передается в блок управления 17. Блок управления на основе информации о требуемой производительности Q и величине набранной дозы ΔР определяет интервал времени ΔТ, через который необходимо подать набранную порцию в лоток 18. Лоток 18 распределяет набранную дозу равномерно по лотку, обеспечивая заданную производительность в единицу времени с необходимой точностью.
Устройство для непрерывного дозирования, реализующее заявляемый способ, позволяет управлять процессом дозирования веса путем изменения веса одной порции от 4% до 100% от номинальной порции веса, т.е. динамический диапазон регулировки составляет 25. В этом диапазоне изменения веса систематическая составляющая погрешности взвешивания не превышает 1% от наибольшего предела взвешивания дискретного дозатора.
Кроме изменения веса одной порции устройство автоматически каждый раз пересчитывает интервал подачи порции в устройство для преобразований порций в непрерывный поток. Изменяя отношение ΔР к Q можно вызвать автоматическое изменение интервалов времени разгрузки (сброса порции) в 5 и более раз, что позволяет получить 125-кратную регулировку производительности без потерь качества дозирования даже для плоходозируемых материалов.
Ожидаемая погрешность дозирования (в процентах) определяется по формуле:
,
где δ - ожидаемая погрешность,
ΔР - вес одной порции,
НПВ - наибольший предел взвешивания дозатора дискретного действия,
3000 количество поверочных делений устройства взвешивания дозатора дискретного действия (типовое значение).
Способ прошел испытания в опытно-промышленных условиях, где подтвердилась его высокая надежность и эффективность.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент Российской Федерации №2138783, G01F 11/00, опубликован 27.09.1999 г.
2. Патент Российской Федерации №2251083, G01F 11/00, опубликован 27.04.2005 г.
3 Дозатор весовой дискретного действия http://notis.ru/production/weighing/dvdd 6/
4. Вибропитатель http://notis.ru/production/supplementary/vp_00_notis_04/