RU2042930C1 - Method of portion weighing of dosage of liquid - Google Patents
Method of portion weighing of dosage of liquid Download PDFInfo
- Publication number
- RU2042930C1 RU2042930C1 SU5063433A RU2042930C1 RU 2042930 C1 RU2042930 C1 RU 2042930C1 SU 5063433 A SU5063433 A SU 5063433A RU 2042930 C1 RU2042930 C1 RU 2042930C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vessel
- container
- coil
- filling
- counterweight
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Weight Measurement For Supplying Or Discharging Of Specified Amounts Of Material (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам порционного весового дозирования жидкостей, позволяющим обеспечивать различные технологические процессы в отраслях пищевой, химической и др. промышленности порциями жидкости одинакового веса и частую перенастройку по технологическим требованиям на порции других весов. The invention relates to methods for portioned weight dosing of liquids, allowing to provide various technological processes in the food, chemical and other industries with portions of liquids of the same weight and frequent reconfiguration according to technological requirements for portions of other scales.
Известны автоматические порционные весы и дозаторы, предназначенные для отвешивания жидкостей равными порциями в целях фасовки или дозирования (Викторов В.А. Лункин Б.В. Измерение количества и плотности различных сред. М. Энергия, 1973, с.23-24; П.Профос. Измерения в промышленности. М. Металлургия, 1980, с.311-328). Known automatic portioned scales and dispensers designed to weigh liquids in equal portions for packing or batching (Viktorov V.A. Lunkin B.V. Measurement of the quantity and density of various media. M. Energia, 1973, pp. 23-24; P. Profos, Measurements in Industry, M. Metallurgy, 1980, pp. 311-328).
Эти устройства представляют собой, как правило, равноплечее коромысло, к которому с одной стороны подвешен ковш, а с другой гири. Над ковшом находится бункер, впускное отверстие которого закрывается заслонкой, управляемой весами. Поднимаясь вверх после разгрузки, ковш открывает заслонку и жидкость начинает поступать в него самотеком или с помощью питателей. Когда наполнение ковша заканчивается, заслонка закрывается. These devices are, as a rule, an equal-arms rocker, to which a bucket is suspended on one side and a weight on the other. Above the bucket is a hopper, the inlet of which is closed by a damper controlled by the balance. Rising up after unloading, the bucket opens the damper and fluid begins to flow into it by gravity or with the help of feeders. When the bucket is full, the flap closes.
Известные весовые устройства, которые в качестве уравновешивающей силы используют груз известной массы, имеют относительно сложную конструкцию, элементы которой требуют точного изготовления и содержат пружинные элементы, имеющие недостаточную стабильность. Процесс уравновешивания не допускает плавного изменения веса порции, так как изменить вес порции можно только дискретно, путем снятия или добавления гирь. Known weighing devices, which use a load of known mass as a balancing force, have a relatively complex structure, the elements of which require precise manufacture and contain spring elements having insufficient stability. The balancing process does not allow a smooth change in the portion weight, since the portion weight can only be changed discretely, by removing or adding weights.
Техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ порционного весового дозирования жидкости, при котором с целью повышения точности и надежности сосуд устанавливают в исходное положение, наполняют через открытый вентиль, а затем процесс дозирования прерывают с помощью нажимных коммутационных элементов, суммарное усилие нажатия которых соответствует весу порции жидкости (авт.св. СССР N 1666926А, кл. G 01 F 13/00, 1991). The technical solution, selected as a prototype, is a method of portioned weight dosing of liquid, in which, in order to increase accuracy and reliability, the vessel is set to its initial position, filled through an open valve, and then the dosing process is interrupted using push-button switching elements, the total pressing force of which corresponds to the weight of a portion of liquid (ed. St. USSR N 1666926A, CL G 01 F 13/00, 1991).
Однако данный способ, хотя и повышает точность и надежность дозирования вязких жидкостей, но не обеспечивает плавной перенастройки системы на дозирование порций других весов, так как коммутационные элементы имеют жесткую релейную статическую характеристику, и дискретная настройка достигается изменением количества используемых коммутационных элементов. При требующемся большом весе порции необходимо использовать много коммутационных элементов, что усложняет конструкцию и понижает надежность. Кроме того, на практике проявляются недостатки, присущие пружинным элементам. However, this method, although it improves the accuracy and reliability of dispensing viscous liquids, does not provide a smooth reconfiguration of the system for dispensing portions of other weights, since the switching elements have a rigid relay static characteristic, and discrete tuning is achieved by changing the number of switching elements used. With the required large portion weight, it is necessary to use many switching elements, which complicates the design and reduces reliability. In addition, in practice, the disadvantages inherent in the spring elements.
Целью предложенного способа является повышение эффективности функционирования за счет использования электромагнитной уравновешивающей силы, а также повышение четкости работы за счет частичного погашения силы инерции при движении емкости. The aim of the proposed method is to increase the efficiency of operation due to the use of electromagnetic balancing force, as well as to increase the clarity of work due to the partial repayment of the inertia force when the tank moves.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе порционного весового дозирования жидкости, заключающемся в установке емкости в загрузочное положение, открытии вентиля для подачи жидкости, дозировании до заданного веса порции и прекращении дозирования закрытием вентиля с последующим опорожнением емкости, устанавливают регулирующим элементом перед наполнением определенную, в соответствии с градуировочной характеристикой, силу тока в катушке с незамкнутым ферромагнитным сердечником, который жестко закрепляют на неподвижной стойке, а магнитную цепь сердечника в загрузочном положении емкости замыкают ферромагнитным якорем, пpичем якорь жестко закрепляют на шарнирно подвешенной в стойке и уравновешенной противовесом емкости со смещенным центром тяжести относительно оси подвески и наполнение ведут до равенства момента от электромагнитной силы притяжения катушки моменту от опрокидывающей емкость силы тяжести жидкости и емкость опорожняют в процессе ее опрокидывания. Кроме того, создают при повороте емкости дополнительное воздушное демпфирование вогнутой поверхностью противовеса. This goal is achieved by the fact that in the known method of portioned weight dosing of liquid, which consists in installing the container in the loading position, opening the valve for supplying liquid, dosing to a predetermined portion weight and stopping dosing by closing the valve and then emptying the container, a certain in accordance with the calibration characteristic, the current strength in the coil with an open ferromagnetic core, which is rigidly fixed to a fixed the first rack, and the magnetic circuit of the core in the loading position of the tank is closed with a ferromagnetic anchor, moreover, the anchor is rigidly fixed to a container pivotally suspended in the rack and balanced by a counterweight with a displaced center of gravity relative to the suspension axis and the filling is carried out until the moment from the electromagnetic force of attraction of the coil to the moment from the overturning capacity is equal the gravity of the liquid and the container are emptied in the process of overturning. In addition, when the container is rotated, additional air damping creates a concave counterweight surface.
Сопоставительный анализ заявленного технического решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что уравновешивающее усилие создают за счет электромагнитной силы катушки с замкнутой магнитной цепью, а перенастройку системы осуществляют регулирующим элементом в электрической цепи этой катушки с ферромагнитным сердечником в соответствии с предварительно снятой градуировочной характеристикой. При этом противовес наделяют демпфирующей способностью при поворотах емкости. Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна". A comparative analysis of the claimed technical solution with the prototype shows that the claimed method differs from the known one in that the balancing force is created due to the electromagnetic force of the coil with a closed magnetic circuit, and the reconfiguration of the system is carried out by a regulatory element in the electrical circuit of this coil with a ferromagnetic core in accordance with previously removed calibration characteristic. In this case, the counterweight is endowed with damping ability when turning the tank. These differences allow us to conclude that the claimed technical solution meets the criterion of "novelty."
Признаки, отличающие заявленное техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежных областей техники, посвященных взвешиванию, измерению массового расхода и уровня жидкости и, следовательно, обеспечивают заявленному способу соответствие критерию "изобретательский уровень". Signs that distinguish the claimed technical solution from the prototype, are not identified in other technical solutions when studying this and related areas of technology devoted to weighing, measuring mass flow rate and liquid level and, therefore, provide the claimed method with the criterion of "inventive step".
Порционное весовое дозирование широко применяется во многих отраслях промышленности, например в пищевой, оно используется при составлении помольных партий на мельницах, смесей для получения шоколадных масс в кондитерском производстве, при внесении муки, соды, соли, сахара и других добавок в производстве хлеба, при фасовке муки, крупы, сахара и других продуктов, а следовательно, заявляемое техническое решение является промышленно применимым. Portion weight dosing is widely used in many industries, for example, food, it is used in the preparation of grinding batches in mills, mixtures for the production of chocolate masses in the confectionery industry, with the addition of flour, soda, salt, sugar and other additives in the production of bread, during packaging flour, cereals, sugar and other products, and therefore, the claimed technical solution is industrially applicable.
Осуществляют заявленный способ с помощью устройства, функциональная схема которого представлена на чертеже. Carry out the claimed method using a device whose functional diagram is presented in the drawing.
Устройство содержит емкость 1, шарнирно подвешенную на оси 2. Ось закреплена в стойках 3. жестко закрепленных на основании 4. Емкость уравновешена в загрузочном положении на оси противовесом 5. К стенке емкости с внешней стороны прикреплен ферромагнитный якорь 6 в виде металлической пластины соответствующей толщины, закрытой тонкой неферромагнитной прокладкой 7. Последний обеспечивает большую четкость и стабильность момента набора критического веса порций. На одной из стоек закреплена катушка 8 с ферромагнитным сердечником 7 с таким расчетом, чтобы в загрузочном положении емкости магнитная цепь катушки оказывалась бы замкнутой посредством якоря. Электрическая цепь катушки включает в себя регулирующий 11 и измерительный 10 элементы, а также источник 14 электрической энергии. The device comprises a
Поток жидкости (показан двойными стрелками) через вентиль 12 поступает в емкость 1 и перекрывается вентилем по сигналу электрически соединенного с ним датчика 13 набора порции жидкости, который также жестко закреплен на стойке. The fluid flow (shown by double arrows) through the valve 12 enters the
При работе устройства емкость 1 сначала находится под действием противовеса 5 в загрузочном положении. При включении устройства магнитная цепь катушки 8 в виде сердечника 9 посредством закрепленного на емкости якоря 6 с прокладкой 7 оказывается замкнутой и катушка развивает определенную, зависящую от положения регулирующего элемента 11, удерживающую электромагнитную силу, пpопорциональную силе тока, протекающего в электрической цепи: источник 14 электрической энергии, катушка 8, регулирующий 11 и измерительный 10 элементы. В этом же положении датчик 13 набора порции, выполненный, например, на основе геркона, своим сигналом открывает вентиль 12. Через последний емкость наполняется жидкостью. Регулирующим элементом 11 устанавливают предварительно необходимую величину тока в цепи, соответствующую весу дозируемой жидкости, и контролируют его величину в соответствии с градуировочной характеристикой по измерительному элементу 10. По мере набора жидкости возрастает соответственно сила тяжести и соответствующий опрокидывающий момент. Как только этот момент станет равным удерживающему электромагнитному моменту, емкость 1 начнет поворачиваться на оси 2, закрепленной в стойках 3 на основании 4. В этот момент датчик 13 срабатывает и своим сигналом закроет вентиль 12, тем самым прерывая поток жидкости в емкость 1. В процессе опрокидывания емкости относительно оси она опорожняется, причем опорожнение емкости заканчивается, когда она повернется до крайнего разгрузочного положения, обозначенного соответствующими упорами (не показаны). После разгрузки под действием противовеса 5 емкость возвращается в загрузочное первоначальное положение, в котором снова, если не было изменено состояние регулирующего элемента 11, восстанавливается удерживающая электромагнитная сила катушки, и процесс далее протекает аналогично описанному выше. Подход емкости к крайним положениям смягчен демпфирующей силой противовеса за счет сопротивления воздуха, что существенно повышает четкость работы устройства. When the device is operating, the
Получим уравнение статической характеристики устройства, для чего воспользуемся условием, что алгебраическая сумма моментов сил, действующих на емкость, находящуюся в загрузочном положении, должна быть равна нулю:
М1 + М2 М3 М4 0, (1) где М1 m1 x g x l1 момент силы тяжести от дозируемой жидкости,
m1 масса дозируемой жидкости;
g ускорение свободного падения;
l1 расстояние от центра массы жидкости до оси поворота емкости.We obtain the equation of the static characteristic of the device, for which we use the condition that the algebraic sum of the moments of forces acting on the container in the loading position should be equal to zero:
M 1 + M 2 M 3 M 4 0, (1) where M 1 m 1 xgxl 1 moment of gravity from the dosed liquid,
m 1 is the mass of the dosed liquid;
g acceleration of gravity;
l 1 the distance from the center of mass of the liquid to the axis of rotation of the tank.
М2 m2 x g x l1 момент силы тяжести емкости;
m2 собственная масса емкости;
М3 F x l2 момент электромагнитной силы катушки;
F k1 х I электромагнитная сила катушки, пропорциональная коэффициенту пропорциональности k1, зависящему от числа витков катушки, материала и геометрических размеров сердечника электромагнита, силы тока I, протекающего по катушке;
l2 плечо силы F относительно оси поворота емкости;
M4 m3 x g x l3 момент силы тяжести противовеса;
m3 масса противовеса;
l3 плечо от центра тяжести противовеса до оси поворота емкости. Условие М1 М3 + М4 М2 назовем критическим, так как при его достижении начинается опрокидывание емкости с жидкостью. Так как момент М2, М3, М4 для данной установки-величины постоянные, то для изменения веса порций жидкости необходимо изменять величину М1. Зависимость массы дозируемой жидкости от состояния регулирующего элемента получим, если подставим уравнение в (1) приведенные выше соотношения для каждого момента. Тогда получим:
m1 k1 x I x l2/g x l1 + m3 x l3/l1 m2. (2)
Для конкретной установки g, l1, l2. m2, m3 величины постоянные, l3 величина подстроечная. С учетом I U/R, при постоянном электрическом напряжении U масса дозируемой жидкости m1 зависит от величины сопротивления R, которая однозначно определяется состоянием регулирующего элемента.M 2 m 2 xgxl 1 moment of gravity of the container;
m 2 own weight of the tank;
M 3 F xl 2 moment of the electromagnetic force of the coil;
F k 1 x I electromagnetic force of the coil, proportional to the coefficient of proportionality k 1 , depending on the number of turns of the coil, the material and the geometric dimensions of the core of the electromagnet, the current I flowing through the coil;
l 2 shoulder forces F relative to the axis of rotation of the tank;
M 4 m 3 xgxl 3 moment of gravity of the counterweight;
m 3 counterweight mass;
l 3 shoulder from the center of gravity of the counterweight to the axis of rotation of the tank. The condition M 1 M 3 + M 4 M 2 will be called critical, since when it is reached, the overturning of the container with liquid begins. Since the moment M 2 , M 3 , M 4 for a given installation is constant, it is necessary to change the value of M 1 to change the weight of portions of the liquid. We obtain the dependence of the mass of the dosed liquid on the state of the regulating element if we substitute the equation in (1) for the above relations for each moment. Then we get:
m 1 k 1 x I xl 2 / gxl 1 + m 3 xl 3 / l 1 m 2 . (2)
For a particular installation, g, l 1 , l 2 . m 2 , m 3 the values are constant, l 3 the tuning value. Taking into account IU / R, at a constant electric voltage U, the mass of the dosed liquid m 1 depends on the resistance value R, which is uniquely determined by the state of the regulating element.
Тогда уравнение статической характеристики запишется:
m1 k2/R + m3 x l3/l1 m2 (3) Здесь коэффициент k2k1 x l2 x U/g x l1 (3) можно представить и в виде
m1 k x I + b, где k k1 x l2/g x l1; b m3 x l3/l1 m2 постоянные коэффициенты.Then the equation of the static characteristic is written:
m 1 k 2 / R + m 3 xl 3 / l 1 m 2 (3) Here the coefficient k 2 k 1 xl 2 x U / gxl 1 (3) can also be represented as
m 1 kx I + b, where kk 1 xl 2 / gxl 1 ; bm 3 xl 3 / l 1 m 2 constant coefficients.
Поэтому полученное уравнение статической характеристики рассматриваемой системы есть уравнение прямой с угловым коэффициентом -k. Therefore, the obtained equation of the static characteristic of the system under consideration is the equation of a line with an angular coefficient -k.
Расчетами и экспериментально установлено, что вес дозируемой жидкости в определенном диапазоне линейно зависит от тока, протекающего через катушку. Таким образом, плавное изменение силы тока, протекающего через катушку, в соответствии с предварительно снятой градуировочной характеристикой приводит к пропорциональному изменению электромагнитной силы катушки с замкнутой магнитной цепью и, соответственно, веса порции дозируемой жидкости. Использованиe электромагнитной силы значительно упрощает систему и процесс ее перенастройки, а следовательно, существенно повышает эффективность функционирования. Calculations and experimentally established that the weight of the dosed liquid in a certain range linearly depends on the current flowing through the coil. Thus, a smooth change in the strength of the current flowing through the coil, in accordance with the previously taken calibration characteristic, leads to a proportional change in the electromagnetic force of the coil with a closed magnetic circuit and, accordingly, in the portion weight of the dosed liquid. The use of electromagnetic force greatly simplifies the system and the process of its reconfiguration, and consequently, significantly increases the efficiency of functioning.
Ниже приводится конкретный пример осуществления заявляемого способа. The following is a specific example of the implementation of the proposed method.
Способ был осуществлен на установке, функциональная схема которой представлена на фиг.1. Емкость выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда с наклонной (40о) к основанию передней стенкой, объемом 0,0016 м3 и подвешена шарнирно к оси задней стенкой в ее середине. В верхней части той стенки закреплен якорь с неферромагнитной прокладкой, а в нижней части штырь противовеса. Катушка намотана проводом ПЭВ-2 диаметром 0,10 мм, содержит 11 тыс. витков, сопротивление ее 2,4 кОм. П-образный металлический сердечник катушки был взят сечением 8х15 мм2. Противовес выполнен в виде штыря с резьбой, на котором закреплялась открытая прямоугольная коробка соответствующей массы. В качестве жидкости использовалась вода. Изменение тока, протекающего через катушку, осуществлялось потенциометром сопротивлением 5 кОм. Измерение тока осуществлялось миллиамперметром постоянного тока на 50 мА. Отдозированная порция воды при каждом значении тока взвешивалась в трехкратной повторности на лабораторных весах. Предварительно перед опытами снималась градуировочная характеристика пропорциональная зависимость критической массы, при которой емкость уже не удерживается электромагнитной силой катушки, от тока. Последний изменялся в диапазоне 25-50 мА. Результаты этих измерений сведены в таблицу.The method was carried out on the installation, the functional diagram of which is presented in figure 1. The tank is made in the form of a rectangular parallelepiped with an inclined (40 ° ) front wall to the base, with a volume of 0.0016 m 3 and hinged to the axis by the rear wall in its middle. An anchor with a non-ferromagnetic gasket is fixed in the upper part of that wall, and the counterweight pin in the lower part. The coil is wound with a PEV-2 wire with a diameter of 0.10 mm, contains 11 thousand turns, its resistance is 2.4 kOhm. The U-shaped metal core of the coil was taken with a cross section of 8x15 mm 2 . The counterweight is made in the form of a threaded pin on which an open rectangular box of the corresponding mass was fixed. Water was used as a liquid. The current flowing through the coil was changed by a potentiometer with a resistance of 5 kOhm. The current was measured with a 50 mA dc milliammeter. A dosed portion of water at each current value was weighed in triplicate on a laboratory balance. Previously, before the experiments, a calibration characteristic was taken proportional to the dependence of the critical mass, at which the capacitance is no longer held by the electromagnetic force of the coil, on current. The latter varied in the range of 25-50 mA. The results of these measurements are tabulated.
Из таблицы видно, что относительная погрешность дозирования экспериментальной установки не превышает 4,13% Использование заявляемого изобретения позволяет существенно упростить конструкцию и процесс перенастройки системы, сократить время простоя установки и увеличить производительность при малой погрешности дозирования, и тем самым значительно повысить техническую эффективность производства. The table shows that the relative dosing error of the experimental setup does not exceed 4.13%. Using the claimed invention can significantly simplify the design and process of reconfiguring the system, reduce downtime and increase productivity with a small dosing error, and thereby significantly increase the technical efficiency of production.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5063433 RU2042930C1 (en) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | Method of portion weighing of dosage of liquid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5063433 RU2042930C1 (en) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | Method of portion weighing of dosage of liquid |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2042930C1 true RU2042930C1 (en) | 1995-08-27 |
Family
ID=21613872
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5063433 RU2042930C1 (en) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | Method of portion weighing of dosage of liquid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2042930C1 (en) |
-
1992
- 1992-09-28 RU SU5063433 patent/RU2042930C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. П.Профос. Измерения в промышленности. М: "Металлургия", 1980, с.311-328. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 1666926, кл, G 01F 13/00, 1991. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6121556A (en) | Granular material weighing system | |
KR910006303B1 (en) | Barrel weighting device | |
US4320775A (en) | Liquid metering unit responsive to the weight of the metered liquid | |
KR0143227B1 (en) | Device and process for monitoring material flow, and use of the process | |
US3080936A (en) | Weighing scale | |
JPH06307916A (en) | Method and equipment for determining quantity of pulverulent substance | |
US4445627A (en) | Apparatus and method for adjustment of volumetric cavities for gravimetric metering of liquids | |
RU2042930C1 (en) | Method of portion weighing of dosage of liquid | |
US3566260A (en) | Method and apparatus for measuring the moisture content of a particulate material including material flow control | |
US2605695A (en) | Weighing apparatus | |
RU2047848C1 (en) | Process of batch metering | |
US2346882A (en) | Net and gross weigher | |
US2661201A (en) | Check weigher | |
US2332438A (en) | Automatic weighing machine | |
US3390733A (en) | Weighing apparatus | |
US2741472A (en) | Automatic checking scale | |
RU2369846C1 (en) | Method for batch weighing of loose products and device for its realisation | |
UA150979U (en) | Batch-weighing device for bulk materials | |
PL167002B1 (en) | Metering scales | |
US21028A (en) | scheitlin | |
RU2117641C1 (en) | Gear metering loose components of glass charge | |
US3272936A (en) | Direction of rotation responsive bistable switch mechanism | |
US3193033A (en) | Measuring dispenser | |
SU1105760A1 (en) | Proportional batch-type scale for loose material and liquid | |
RU1791401C (en) | Batcher for loose components of glass mixture |