СПОСОБ ДОЗИРОВАНИЯ
METHOD OF DOSING

Предложение относится к машиностроению, а именно к способам дозирования, может найти применение при дозировании и последующем упаковывании трудносыпучих, склонных к комкованию, легко слеживающихся материалов, в частности, но не ограничиваясь, торфа.
При дозировании заранее заданного количества трудносыпучих материалов, образующих фракции разного размера за счет своих реологических характеристик, склонности к слеживанию, возникают сложности в формировании равных доз материала. Допустимые отрицательные отклонения от указанного на упаковке веса согласно ГОСТ 8.579-2002 "Государственная система обеспечения единства измерений. Требования к количеству фасованных товаров в упаковках любого вида при их производстве, расфасовке, продаже и импорте" при номинальном количестве нетто от 1 кг до 10 кг составляют 1,5%.
Для дозирования сыпучих материалов применяются объемные и весовые способы дозирования. Материалы, используемые в сельском хозяйстве, в частности торф, фасуют большими дозами.
Применительно к материалам, обладающим переменной влажностью применение весовых способов дозирования является нецелесообразным, т.к. приводит к значительным отклонениям от заданной массы при изменении влажности материала.
Известные способы объемного дозирования трудносыпучих продуктов заключаются в подаче с постоянным усилием дозируемого продукта из питателя в мерную емкость постоянного объема в течение предварительно определенного отрезка времени, достаточного для гарантированного заполнения указанной емкости.
Недостатком таких способов является необходимость замены мерной емкости в случае изменения размера дозы.
м
П
П
Д
З
П
Из уровня техники известен способ непрерывного дозирования, включающий непрерывную подачу сыпучего материала на ленту транспортера длиною L и движущуюся со скоростью υ м/с объемным питателем с производительностью Q и погрешностью δQ, через равные промежутки времени ДГ определение показаний Р весового датчика, расчет весовой производительности Q, сравнение этой производительности с заданной производительностью Q, подачу управляющего сигнала на изменение производительности объемного питателя на величину ΔQ, который реализуется в устройстве, содержащем основание, бункер с объемным питателем, ленточный транспортер один край которого установлен на датчик веса, привод движения ленты, датчик скорости, выходы датчиков связаны с блоком управления (патент США №4475669).
Недостатком данного способа является низкая точность дозирования, поскольку не учитывается неравномерность распределения материала на ленте, что приводит к ошибкам при расчете весовой производительности дозатора.
Также известен ленточный дозатор MULTIDOS MTD-E производства Schenck Process GmbH. Он состоит из ленточного транспортера, привода с датчиком скорости для определения скорости ленты, загрузочного устройства, например, воронки с возможностью регулирования слоя материала на ленте, интегрированных конвейерных весов, электроники измерения и управления. Загрузочное устройство может быть исполнено в виде вибрационной воронки в случае дозирования сводообразующих материалов (Ленточный дозатор MULTIDOS Н [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.schenckprocess.ru/files/equipment/feeders/multidos/bvd2080ru.pdf?REID=13161897ff404649a82b5adddff11350, свободный).
Недостатком указанного ленточного дозатора является то, что формирование дозы обеспечивается посредством измерения массы материала. При использовании трудносыпучих, склонных к комкованию материалов переменной влажности данный метод не обеспечивает формирование однородного слоя материала, применение измерения массы, что не позволяет точно дозировать материалы с различной влажностью.
Задача настоящего изобретения - разработать способ дозирования трудносыпучих, склонных к комкованию материалов, которым обеспечивается равномерная подача материала, точность дозирования без измерения массы, возможность изменения размера дозы материала без замены дозирующей емкости.
Указанный технический результат достигается в способе дозирования трудносыпучих, склонных к комкованию материалов, включающем этапы
- загрузки материала;
- придания материалу однородной структуры;
- подачи материала на транспортер;
- формирования дозы материала заданного объема по формуле:
V=k×υ×τ×S×h,
где V - объем дозы,
k - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения материала, зависит от свойств материала, выбранного режима работы механизма ворошения, для каждого материала определяется эмпирически,
υ - скорость движения транспортера,
τ - время непрерывной работы транспортера,
S - ширина слоя материала,
h - высота слоя материала;
- подачи сформированной дозы на участок фасования.
Кроме того, регулирование размера дозы материала может осуществляться посредством изменения высоты участка, через который дозируемый материал подается на транспортер.
Кроме того, регулирование размера дозы материала может осуществляться посредством изменения ширины участка, через который дозируемый материал подается на транспортер.
Кроме того, регулирование размера дозы материала может осуществляться посредством изменения скорости движения транспортера.
Кроме того, регулирование размера дозы материала может осуществляться посредством изменения времени непрерывной работы транспортера.
Кроме того, регулирование размера дозы материала может осуществляться посредством изменения высоты и/или ширины участка, через который дозируемый материал подается на транспортер, и/или изменения скорости движения транспортера и/или изменения времени непрерывной работы транспортера.
Совокупность признаков, содержащихся в независимом пункте формулы изобретения, не известна из уровня техники, что свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию патентоспособности "новизна".
По данным научно-технической и патентной литературы не обнаружена совокупность признаков, позволяющая решать задачу, которая ранее не могла быть решена известными техническими решениями. В уровне техники отсутствуют решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками предлагаемого технического решения, что свидетельствует о соответствии технического решения критерию патентоспособности "изобретательский уровень".
Соответствие заявляемого решения критерию патентоспособности "промышленная применимость" обусловлено тем, что предлагаемое техническое решение работоспособно и возможно его использование при дозировании трудносыпучих, склонных к комкованию материалов в различных отраслях промышленности.
В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых
фиг. 1 изображает общий вид устройства для осуществления способа дозирования;
фиг. 2 изображает вид спереди устройства для осуществления способа дозирования;
фиг. 3 изображает вид в разрезе А-А устройства для осуществления способа дозирования;
фиг. 4 изображает общий вид механизма ворошения в устройстве для осуществления способа дозирования.
Нижеприведенное пояснение предназначено для того, чтобы предоставить подробное описание примера изобретения, и не должно рассматриваться как ограничивающее. Наоборот, любое число вариаций может попадать в рамки области применения изобретения, которое задано в прилагаемой формуле изобретения.
На графических материалах для большей ясности представлены только те детали, которые необходимы для понимания сущности изобретения, а сопутствующие элементы, хорошо известные специалистам в данной области, не представлены.
Способ дозирования осуществляют следующим образом.
Материал засыпают в установленный на опорной раме 1 бункер 2 (фиг. 1). В бункере 2 материалу посредством механизма ворошения 3, выполненного в виде по меньшей мере одного вала 4 (фиг. 4), установленного с возможностью вращения, с закрепленными на нем чередующимися звездчатыми многоугольниками 5 и дисками 6, придается однородность.
По выходу из бункера 2 однородный материал формируется в слой 7 (фиг. 3), который поступает на транспортер 8. Высоту h слоя материала задают посредством горизонтально ориентированного ограничителя высоты слоя материала 9 (фиг. 1). Ширину S слоя материала задают посредством установленных по обеим сторонам транспортера 8 ограничителей ширины слоя материала 10 (фиг. 1).
Длина слоя материала 7 задается путем регулирования скорости движения υ транспортера 8 и времени непрерывной работы τ транспортера.
По достижению заданной длины слоя материала 7 транспортер останавливается, отделяющий элемент 11 (фиг. 1) отсекает дозу материала, объем которой задается формулой
V=k×υ×τ×S×h,
где V - объем дозы,
k - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения материала, зависит от свойств материала, выбранного режима работы механизма ворошения, для каждого материала определяется эмпирически,
υ - скорость движения транспортера,
τ - время непрерывной работы транспортера,
S - ширина слоя материала,
h - высота слоя материала.
Коэффициент k, учитывающий неравномерность распределения материала, определяется как отношение насыпной (объемной) массы материала, прошедшего обработку посредством механизма ворошения заявленного устройства, к насыпной (объемной) массе материала, подвергнутого интенсивному встряхиванию.
Согласно принятому определению насыпная (объемная) масса -масса единицы объема сыпучего материала, свободно насыпанного в какую-либо емкость, измененная непосредственно после заполнения емкости.
Все методы измерения плотности сыпучих материалов основаны на прямом или косвенном измерении массы и объема вещества в пробе, поэтому измерение плотности сыпучих материалов может осуществляться двумя путями:
1) косвенными методами, например, по затуханию потока радиоактивных, рентгеновских или ультразвуковых лучей, проходящих через контролируемое вещество;
2) абсолютным методом, когда масса и объем измеряются прямыми методами отдельно и по их отношению определяют плотность.
Известны следующие методы измерения насыпной (объемной) плотности сыпучих материалов:
1) радиоизотопные;
2) гидростатического взвешивания;
3) механические;
4) весовые;
5) газовая пикнометрия;
6) рентгенографические
7) ультразвуковые.
См. Мордасов Д.М., Мордасов М.М. Технические измерения плотности сыпучих материалов: Учеб. пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2004.
При определении насыпной плотности дозируемого материала в предлагаемом изобретении использование какого-либо определенного метода не является принципиальным. Необходимым условием для установления числового значения коэффициента k, учитывающего неравномерность распределения материала, является использование одного метода, выполнение измерений в одинаковых условиях как в случае определения значения насыпной (объемной) массы материала, прошедшего обработку посредством механизма ворошения заявленного устройства, так и при определения значения насыпной (объемной) массы материала, подвергнутого интенсивному встряхиванию.
Отделяющий элемент 11 выполнен в виде пластины, приводимой в движение посредством пневмоцилиндра 12.
Сформированная доза подается на участок фасования.
Для каждой последующей партии материала описанный процесс повторяют.