СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАСХОДА И ДОЗИРОВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
CONTROL OVER FLOW RATE AND DISPENSING OF LOOSE MATERIALS

Изобретение относится к методам производственного контроля расхода и дозирования сыпучих материалов и может найти применение в отраслях промышленности, перерабатывающих сыпучие материалы.
Известно устройство (патент РФ №2251666), содержащее привод вращения, статорные обмотки вентильного двигателя, размещенные в корпусе со стороны дна посадочного гнезда, и два датчика положения ротора двигателя, выполненные в виде датчиков Холла, расположенных на боковых поверхностях двух соседних статорных обмоток, источник питания, блок коммутации статорных обмоток по сигналам датчиков положения ротора, блок управления коммутацией этих обмоток, регулируемый блок питания статорных обмоток, блок включения привода вращения и его отключения при достижении заданной скорости вращения, цифроаналоговый преобразователь и индикатор оборотов контролируемого узла.
Способ, осуществляемый данным устройством, не может обеспечить необходимую точность контроля вследствие определенной сложности конструктивного исполнения и размещения датчиков в активной зоне двигателя, инерционности и множественности коммутационных процессов.
Известен способ дозирования сыпучих материалов на основе центробежных расходомеров РЦ-5, РЦ-5Г, РЦ-10, РЦГ, РЦ-71, РЦМ-10 (Мерко Н.Т. и др. Разработка и исследование расходомера для зерна и продуктов его размола. Сборник ЦНИИТЭИ Мингаза СССР, 1979, 95 с.), по которому сыпучий материал поступает по патрубку кожуха дозатора на крыльчатки, закрепленные на роторе электродвигателя, и выбрасываются ими наружу. Под действием момента реактивных сил статор поворачивается на некоторый угол, пропорциональный массовому расходу сыпучего продукта. Для измерения угла поворота статора или выходного рычага передаточного механизма применяют электрические и пневматические регистрирующие приборы.
Недостатком расходомеров по этому способу является нестабильность коэффициентов внешнего и внутреннего трения и объемной массы продуктов. Коэффициенты трения входят во все уравнения движения и поэтому влияют на скорость потока, объемную массу и расход, что предопределяет довольно низкую точность дозирования.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ контроля расхода и дозирования сыпучих материалов, включающий пропуск материала сквозь канал от входа к выходу расходомера и вращение узла ротора электродвигателя вокруг центральной оси в ответ на энергию, полученную от прохождения материала сквозь канал (патент РФ №2182695 пп.14-17).
По данному способу пропускают материал сквозь каналы от входа к выходу расходомера, осуществляют вращение узла ротора вокруг центральной оси в ответ на энергию, полученную от прохождения материала сквозь каналы, содержащие гибкие элементы с магнитами, которые изгибаются в ответ на силы Кориолиса, формируемые в материале при прохождении его сквозь каналы, при вращении узла ротора вокруг центральной оси, генерируют сигналы, характеризующие величину указанного изгиба, осуществляют функционирование двигателя, соединенного с узлом ротора для вращения узла ротора вокруг оси вращения для увеличения тангенциальной скорости указанного материала, при этом узел ротора реагирует на вращение и увеличение тангенциальной скорости материала для осуществления закачивания материала в каналы и в свою очередь для увеличения потока материала в каналах и повышения производительности Кориолисового расходомера, обрабатывают сигналы для расчета информации о потоке материала.
Устройства, реализующие указанный способ, конструктивно сложны, обладают низкой надежностью в условиях промышленного производства сыпучих материалов при наличии высокой концентрации сора и пыли и вследствие этого имеют низкую точность контроля.
Технической сущностью предлагаемого способа является устранение всех видов датчиков из активной зоны технологического потока, снижение количества коммутационных процессов и, на этой основе, повышение точности дозирования и контроля расхода сыпучих материалов.
Настоящая техническая сущность достигается тем, что в способе непрерывного контроля расхода и дозирования сыпучих материалов, включающем пропуск материала сквозь канал расходомера от входа к выходу и вращение узла ротора электродвигателя вокруг центральной оси в ответ на энергию, полученную от прохождения материала сквозь канал, порционно наращивая массу подаваемого материала фиксируют величину угловой скорости ротора, строят функциональную зависимость «разность рабочей угловой скорости ротора и угловой скорости ротора холостого хода - масса материала в секунду», фиксируя при этом время нахождения каждого массообъема на лопатках турбинки, после чего запускают непрерывную подачу материала, а необходимую дозу определяют как произведение мгновенной массы материала, установленной из полученной зависимости «разность рабочей угловой скорости ротора и угловой скорости холостого хода ротора - масса материала в секунду», на время действия рабочей угловой скорости ротора.
На фиг.1 дано условное изображение конструкции устройства дозатора.
На фиг.2 приведена функциональная зависимость разности рабочей угловой скорости электродвигателя и угловой скорости электродвигателя холостого хода от массы материала, поступающего в дозатор, в минуту.
Устройство, реализующее способ, содержит кронштейн 1 размещенный в опоре 2, патрубок 3, турбинку 4, приводимую во вращение электродвигателем 5, уравновешивающий груз 6.
Способ реализуется следующим образом. Материал из транспортера через входной патрубок 3 подается на потокочувствительную турбинку 4 типа лопастного метателя с горизонтальной осью вращения, приводимую в движение электродвигателем 5 (фиг.1). После соприкосновения с лопастями турбинки 4 частицы сыпучего продукта получают дополнительное количество движения и, отразившись от стенки кожуха, падают вниз на выводное устройство. Общий крутящий момента на валу турбинки равен ударному взаимодействию потока вещества с лопастью (косой удар) и ускорению Кориолиса при последующем скольжении частиц по лопастям из внутренней области турбинки наружу, пропорциональных массовому расходу материала. Возрастание нагрузки на лопастях вызывает снижение угловой скорости вращения ротора. Порционно наращивая массу подаваемого материала и фиксируя величину угловой скорости ротора, строят функциональную зависимость «разность рабочей угловой скорости ротора и угловой скорости ротора холостого хода - масса материала в секунду», фиксируя при этом время нахождения каждого массообъема на лопатках турбинки, после чего запускают непрерывную подачу материала, а необходимую дозу определяют как произведение мгновенной массы материала, установленной из полученной зависимости «разность рабочей угловой скорости ротора и угловой скорости холостого хода ротора - масса материала в секунду», на время действия рабочей угловой скорости ротора пропорционально заштрихованной области (фиг.2).
Пример. Электродвигатель дозатора со скоростью вращения на холостом ходу 1500 об/мин (157 рад/с), после подачи на ротор турбинки в течение 30 минут дозируемого продукта массой 3000 кг, снижает количество оборотов до 1200 об/мин (125,6 рад/с). Произведение разности угловой скорости двигателя 31,4 рад/с на время нагружения 1800 с приводится в соответствие с массой дозируемого продукта 3000 кг. В результате получаем среднюю производительность дозатора (53 г. Вещества, умноженного на угловую скорость в рад/с). Учитывая прямо пропорциональную зависимость снижения количества оборотов двигателя, в рабочем диапазоне от нагрузки, можно определить массообъем дозированного продукта за установленный отрезок времени.