PL191183B1 - Sposób ciągłego dozowania materiału sypkiego - Google Patents

Abstract

1. Sposób ciaglego dozowania materialu sypkiego, w którym to sposobie steruje sie wy- datkiem dozownika przez kontrole ubytku cie- zaru materialu dozowanego, przy czym material dozuje sie przez okresowe napelnianie pojem- nika dozujacego materialem sypkim z pojemni- ka uzupelniajacego, znamienny tym, ze po- jemnik dozujacy napelnia sie materialem syp- kim naprzemiennie z pojemników uzupelniaja- cych sterowanych sygnalem reprezentujacym ubytek ciezaru pojemnika uzupelniajacego, zas pojemnik dozujacy steruje sie sygnalem repre- zentujacym sume ubytku ciezaru pojemnika dozujacego i tego pojemnika uzupelniajacego, z którego aktualnie material sypki przeplywa do pojemnika dozujacego. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób ciągłego dozowania materiału sypkiego.

W szczególności, wynalazek dotyczy takiego sposobu ciągłego dozowania materiału sypkiego, w którym kontroluje się ubytek ciężaru.

Wynalazek może być stosowany w różnych procesach produkcyjnych. Przez określenie „materiał sypki rozumie się dużą ilość każdego rozdrobnionego materiału. W ogromnej ilości zastosowań materiał występuje w postaci granulek albo w proszku. Właściwości płynne mogą być poprawione za pomocą fluidyzacji, która polega na wdmuchiwaniu powietrza w materiał sypki.

Do sterowania dozowaniem materiału sypkiego jest używany układ oparty na tak zwanej technice grawimetrycznego sprawdzania ubytku ciężaru.

Znane są różne zastosowania dozowania sterowanego ubytkiem ciężaru. W takim systemie wykorzystuje się urządzenie, którego zasadniczą częścią są, uformowane przy układzie magazynowania materiału, podwieszone przetworniki ciężaru zawierające tak zwany pojemnik lub pojemniki ważenia, których ciężar może być zmierzony w żądanym momencie. Strumień materiału przepuszcza się z takiego pojemnika do dozownika, który ściśle współpracuje z wymienionym pojemnikiem, a jego działanie jest sterowane przez sygnał pomiarowy pochodzący z informacji o ubytku ciężaru wymienionego pojemnika ważącego.

Pojawia się tu problem związany z ponownym napełnianiem pojemnika wagowego. Ciągły charakter działania systemu zakłada, że ponowne napełnianie musi odbywać się jednocześnie z opróżnianiem zawartości pojemnika wagowego do dozownika, co powoduje zakłócenia w sterowaniu dozownikiem. W związku z tym pożądane jest, aby etap napełniania odbywał się bardzo gwałtownie. W tym czasie ważenie jest niepewne i system sterowania usiłuje pracować według różnego rodzaju algorytmów empirycznych lub wyliczonych. Tak więc, wymieniony nieunikniony niepewny okres kontroli ciężaru pozostaje kłopotliwym problemem.

W zgłoszeniu patentowym DE 37 42 229 jest ujawniony układ oparty na dozowniku sterowanym przez ubytek ciężaru, w którym materiał sypki przepływa do dozownika po przejściu przez dwa szeregowo połączone pojemniki wagowe. Waga pierwszego pojemnika wagowego, połączonego w szereg z drugim, jest przystosowana do monitorowania zmian ciężaru tylko tego pojemnika, podczas gdy waga drugiego pojemnika wagowego monitoruje zmiany ciężaru całego układu. Z reguły sygnał wagowy pochodzący od tego drugiego pojemnika wagowego, jest używany do sterowania dozownikiem, z wyjątkiem sytuacji, kiedy trwa ponowne napełnianie pierwszego pojemnika wagowego. Wtedy sygnał sterowania jest zależny od różnicy sygnału wagowego pochodzącego od pierwszej wagi i sygnału wagowego pochodzącego od drugiej wagi. Pozornie działanie układu wydaje się bezproblemowe, jeśli nie uwzględni się upraszczających założeń, które ewidentnie pogarszają dokładność sterowania.

Podstawowym uproszczeniem jest to, że podczas uzupełniającego przemieszczania materiału sypkiego z pierwszego pojemnika wagowego do drugiego, ilość materiału spadającego pod własnym ciężarem pomiędzy pojemnikami wagowymi, może być określona tylko obliczeniowo. Nie jest ona kontrolowana przez żadną wagę, co zwiększa czynnik niepewności w układzie sterowania.

Z opisu patentowego US 5,579,252 jest znany układ, w którym dwa dozowniki sterowane poprzez kontrolowanie ubytku ciężaru są połączone równolegle. W tej konfiguracji dozowniki są napełniane ponownie w sposób przemienny. Dozowanie materiału sypkiego odbywa się przy użyciu tego dozownika, który aktualnie nie jest ponownie napełniany. Chociaż ten układ zapewnia umiarkowaną dokładność kontrolowania ciężaru, całkowita dokładność zmniejsza się przez błędy ważenia podczas faz uruchamiania dozownika. Koszty wyposażenia tego układu są wysokie.

Sposób ciągłego dozowania materiału sypkiego, w którym to sposobie steruje się wydatkiem dozownika przez kontrolę ubytku ciężaru materiału dozowanego, przy czym materiał dozuje się przez okresowe napełnianie dozującego materiałem sypkim z pojemnika uzupełniającego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że pojemnik dozujący napełnia się materiałem sypkim okresowo z pojemników uzupełniających sterowanych sygnałem reprezentującym ubytek ciężaru pojemnika uzupełniającego, zaś pojemnik dozujący steruje się sygnałem reprezentującym sumę ubytku ciężaru pojemnika dozującego i tego pojemnika uzupełniającego, z którego aktualnie materiał sypki przepływa do pojemnika dozownika.

Korzystnie, przepływ materiału sypkiego pomiędzy pojemnikiem uzupełniającym a pojemnikiem dozującym jest grawitacyjnym przepływem tłokowym.

PL 191 183 B1

Korzystnie, uzupełnianie materiału sypkiego w pojemniku dozującym odbywa się w sposób naprzemienny, za pomocą dwu lub więcej pojemników uzupełniających.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym schematycznie jest przedstawiony przykład urządzenia, realizującego sposób ciągłego dozowania materiału sypkiego do dozownika, według wynalazku.

Urządzenie zawiera dwa pojemniki uzupełniające 1i 2, z których każdy jest związany ze swoim własnym, niezależnym elementem ważącym 14 i 15, odpowiednio. Materiał sypki przeznaczony do dozowania wprowadza się do tych pojemników uzupełniających 1 i 2 poprzez dysze napełniające 3 i 4, wyposażone w zawory odcinające 9 i 10, odpowiednio. Pojemniki uzupełniające 1 i 2 są wyposażone w dysze samowyładowcze 5 i 6 służące do przemieszczania materiału dozowanego do pojemnika dozującego 7, wyposażonego także w swój element ważący 16. Z pojemnikiem dozującym 7 jest trwale połączony dozownik 8, który jest sterowany przez element ważący 16 pojemnika dozującego 7.

Dysze samowyładowcze 5 i 6 mają elastyczne łączniki zapewniające niezależne funkcjonowanie połączonych w szereg pojemnika dozującego 7 z pierwszym pojemnikiem uzupełniającym 1 albo z drugim pojemnikiem uzupełniającym 2, odpowiednio.

Przy projektowaniu i wymiarowaniu dysz samowyładowczych 5 i 6 należy uwzględnić fakt, że poprawne działanie urządzenia wymaga ciągłego przepływu tłokowego. Poziomy materiału sypkiego w pojemniku dozującym 7 i w pierwszym pojemniku uzupełniającym 1, oraz w pojemniku dozującym 7 i w drugim pojemniku uzupełniającym 2, które są połączone przez przepływ tłokowy, muszą być takie żeby materiał sypki w nich zawarty ściśle przylegał do siebie.

Dysze samowyładowcze 5 i 6 są wyposażone w zawory odcinające 11 i 12, odpowiednio.

Pojemnik dozujący 7 jest przymocowany na stałe do dozownika 8, np. do dozownika śrubowego. Mechanizm napędzający 13 dozownika 8 ma regulowaną szybkość, aby można było uzyskać żądaną szybkość dozowania.

Sygnał sterujący szybkością dozowania uzyskuje się przez zsumowanie sygnału pochodzącego od ubytku ciężaru w pojemniku dozującym 7 i sygnału pochodzącego od ubytku ciężaru w pierwszym pojemniku uzupełniającym 1 albo w drugim pojemniku uzupełniającym 2. W czasie pracy urządzenia do sterowania szybkością dozowania wykorzystuje się pomiar ubytku ciężaru tylko tego z dwóch pojemników uzupełniających 1 albo 2, z którego aktualnie materiał sypki swobodnie przepływa do pojemnika dozującego 7.

W trakcie pomiaru musi być zagwarantowane, żeby połączenie przepływowe tego pojemnika uzupełniającego 1 albo 2, który jest w trakcie ponownego napełniania, było odcięte od pojemnika dozującego 7.

Dozownik śrubowy 8 można zastąpić równoważnym, dającym się sterować typem dozownika. Może to być dozownik pasowy, dozownik przedziałowy, dozownik talerzowy, dozownik wibracyjny, i tym podobne.

Działanie przykładowego urządzenia realizującego sposób ciągłego podawania materiału sypkiego, według wynalazku, jest następujące. W etapie wstępnym, dozownik śrubowy 8 jest nie ruchomy, a materiał sypki przepływa, na przykład, przez pierwszą dyszę napełniającą 3, do pierwszego pojemnika uzupełniającego 1. Zawór wyładowczy 11 pierwszego pojemnika uzupełniającego 1 jest otwarty, zatem materiał sypki przepływa dalej do pojemnika dozującego 7 aż do jego wypełnienia. Kiedy pierwszy pojemnik uzupełniający 1 jest pełen materiału sypkiego zawór napełniający 9 pierwszego pojemnika uzupełniającego 1 zostaje zamknięty i dopływ materiału zostaje odcięty. Podczas tej fazy napełniania pierwszego pojemnika uzupełniającego 1 zawór wyładowczy 12 drugiego pojemnika uzupełniającego 2 pozostaje zamknięty. Po tym wstępnym etapie urządzenie jest gotowe do użytku. Dozownik śrubowy 8 zostaje uruchomiony, a jego działanie jest sterowane przez sygnał uzyskiwany przez zsumowanie sygnału odpowiadającego ubytkowi ciężaru w pojemniku dozującym 7 i sygnału odpowiadającego ubytkowi ciężaru w pierwszym pojemniku uzupełniającym 1, które to sygnały pochodzą od elementów ważących 14 i 16, odpowiednio. W tym czasie dodatkowo, napełnia się drugi pojemnik uzupełniający 2.

Gdy pierwszy pojemnik uzupełniający 1 zostanie opróżniony, albo prawie zupełnie opróżniony, jego zawór wyładowczy 11 zamyka się, a otwiera się zawór wyładowczy 12 drugiego pojemnika uzupełniającego 2. Równocześnie z przełączeniem zaworów wyładowczych 11 i 12 w ich położenia otwarte/zamknięte, pomiar ubytku ciężaru wprowadza do układu sterowania sygnał wejściowy, zamieniając go z sygnału pochodzącego od pierwszego pojemnika uzupełniającego 1 na sygnał pochodzą4

PL 191 183 B1 cy od drugiego pojemnika uzupełniającego 2. Sterowanie dozownikiem śrubowym 8 jest w dalszym ciągu kontynuowane, w oparciu o sygnał w postaci sumy sygnału pochodzącego od ubytku ciężaru w drugim pojemniku uzupełniającym 2 i sygnału pochodzącego od ubytku ciężaru w pojemniku dozującym 7. Bezpośrednio po zamknięciu zaworu wyładowczego 12 drugiego pojemnika uzupełniającego 2 rozpoczyna się ponowne napełnianie pierwszego pojemnika uzupełniającego 1.

Opisany wyżej układ umożliwia prawie zupełną eliminację okresu czasu, w którym kontrolowanie ciężaru jest niepewne, jako że materiał sypki jest dostarczany do pojemnika dozującego 7 za pomocą przepływu tłokowego albo z pierwszego pojemnika uzupełniającego 1albo z drugiego pojemnika uzupełniającego 2. Praktycznie, nie może wystąpić przepływ materiału sypkiego opadającego pod własnym ciężarem.

Podczas całego etapu przemieszczania się materiału sypkiego do pojemnika dozującego 7, przepływ materiału jest sterowany na zmianę, przez ciężar pierwszego pojemnika uzupełniającego 1 albo przez ciężar drugiego pojemnika uzupełniającego 2. Tylko chwilowo może pojawić się lekko niekontrolowany przepływ materiału sypkiego, w momencie przełączenia przepływu z przepływu pochodzącego od pierwszego pojemnika uzupełniającego 1na przepływ pochodzący od drugiego pojemnika uzupełniającego 2, i odwrotnie. Przy odpowiednim wyposażeniu urządzenia, także i ten niepewny okres kontrolowania ciężaru może być zredukowany do wartości o nieistotnym znaczeniu.

Zaletą układu realizującego sposób ciągłego podawania materiału sypkiego, według wynalazku jest to, że pojemnik dozujący 7 jest utrzymywany w stanie ciągłego wypełnienia. W układzie tym zostało zredukowane ryzyko niekontrolowanego przepływu obocznego przechodzącego przez dozownik śrubowy 8. Ścisła kontrola podawania materiału sypkiego zmniejsza wahania jakości dozowanego materiału.

Claims (3)

1. Sposób ciągłego dozowania materiału sypkiego, w którym to sposobie steruje się wydatkiem dozownika przez kontrolę ubytku ciężaru materiału dozowanego, przy czym materiał dozuje się przez okresowe napełnianie pojemnika dozującego materiałem sypkim z pojemnika uzupełniającego, znamienny tym, że pojemnik dozujący napełnia się materiałem sypkim naprzemiennie z pojemników uzupełniających sterowanych sygnałem reprezentującym ubytek ciężaru pojemnika uzupełniającego, zaś pojemnik dozujący steruje się sygnałem reprezentującym sumę ubytku ciężaru pojemnika dozującego i tego pojemnika uzupełniającego, z którego aktualnie materiał sypki przepływa do pojemnika dozującego.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przepływ materiału sypkiego pomiędzy pojemnikiem uzupełniającym a pojemnikiem dozującym jest grawitacyjnym przepływem tłokowym.

3. Sposób według zastrz. 1, albo 2, znamienny tym, że uzupełnianie materiału sypkiego w pojemniku dozującym odbywa się w sposób naprzemienny, za pomocą dwu lub więcej pojemników uzupełniającym.