RU2147139C1 - Система стабилизации температуры в рабочей камере устройства для производства взорванного зерна - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к сельскохозяйственному и пищевому машиностроению и может быть использовано для технологических линий тепловой обработки непрерывного потока зерна и других сыпучих материалов. Система содержит датчик температуры, рабочую камеру, регулирующее устройство, теплообменник, вентилятор, воздуховоды, рециркуляционный воздуховод с установленным в нем поворотным клапаном, приводимым исполнительным механизмом. При этом регулирующее устройство включает блок питания, измерительный мост, первый - третий ключи, бесконтактное реле, генератор импульсов, задатчики температуры, допуска на ее отклонение, длительность импульсов и пауз управляющего сигнала, элемент обратной связи соответственно. Это позволяет повысить точность поддержания температуры в рабочей камере, исключив подгорание зерна и снизив расход электрической энергии. 1 з.п.ф-лы, 16 ил.

Description

Изобретение относится к сельскохозяйственному и пищевому машиностроению и может быть использовано в технологических линиях для тепловой обработки непрерывного потока зерна и других сыпучих материалов.

Известно устройство для производства взорванного зерна, содержащее рабочую камеру, калорифер, источники инфракрасных лучей, вентилятор, осадительную камеру, пылеосадительную камеру с фильтром, воздуховоды, рециркуляционный воздуховод, снабженный окном с клапаном, установленным с возможностью поворота внутри воздуховода, бункер с питателем и зернопроводом, соединенным с рабочей камерой (Сысуев В.А., Панкратов А.И., Мохнаткин В.Г., Баранов Н.Ф., Савиных П.А., Ильин Л.И. Устройство для производства взорванного зерна// Заявка о выдаче патента РФ на изобретение. N 98101264 от 03.02.98).

Недостатком данного устройства является то, что оно не имеет системы контроля и автоматического регулирования температуры в рабочей камере.

Известно устройство для автоматического регулирования и контроля температуры теплоносителя сушилки зерна с теплогенератором, работающим на твердом топливе, содержащее рабочую камеру сушилки, теплогенератор, воздуховод с окном для забора наружного воздуха, поворотный клапан, установленный внутри воздуховода с возможностью поворота внутрь воздуховода посредством исполнительного механизма, регулирующее устройство (терморегулятор), выносной датчик температуры, источник трехфазного тока, вентилятор с электроприводом и блоком коммутации, переключатель режима работы устройства, второй блок коммутации второго электропривода, при этом регулирующее устройство содержит блок питания, измерительный мост, операционный усилитель, бесконтактное реле, переключатель режима работы ("Автоматический", "Отключение", "Ручной") поворотного клапана, первый, второй ключи, первое, второе выходное реле, задатчики температуры и допуска на ее отклонение, задатчики длительности импульсов и паз управляющего сигнала (Бурков А.И., Панкратов А.И. Устройство для автоматического регулирования и контроля температуры теплоносителя сушилки зерна с теплогенератором, работающим на твердом топливе // Решение о выдаче патенте РФ по заявке N 96108862, 17.05.96).

По технической сущности и достигаемому эффекту данное устройство наиболее близко заявляемому и принято за прототип.

Недостатком прототипа является низкая точность поддержания температуры вследствие того, что сигнал на блок инверторов поступает с измерительного моста через операционный усилитель, а не в истинной величине. Второй недостаток - потребность в двух задатчиках импульсов и двух задатчиках пауз управляющего сигнала, так как резисторы задатчиков входят в состав обратных связей двух триггеров.

Известны также источники инфракрасных лучей (Жилинский Ю.М., Кумин В.Д. Электрическое освещение и облучение. - М. : Колос, 1982. - С. 68...71), циклоны-осадители (Кулаковский И.В., Кирпичников Ф.С., Резник Е.Н. Машины и оборудование для производства кормов. /Справочник. Т.1, М.: Россельхозиздат, 1987. - С. 65), генераторы прямоугольных импульсов (Генератор прямоугольных импульсов на ОУ //Справочник по средствам автоматики /Под ред. В.Э.НИЗЕ и Н. В.АНТИКА. М.: Энергоатомиздат, 1983. - С. 176).

Суть предлагаемого изобретения состоит в том, что система стабилизации температуры в рабочей камере устройства для производства взорванного зерна, содержащая рабочую камеру, теплообменник, воздуховоды с окном, снабженным поворотным клапаном, установленным с возможностью поворота внутрь воздуховода, приводимым исполнительным механизмом (ИМ), источник трехфазного тока, вентилятор, первый электродвигатель с первым блоком коммутации, второй блок коммутации, регулирующее устройство, включающее измерительный мост с выносным датчиком, блок питания, задатчик температуры в рабочей камере, задатчик допуска на ее отклонение, задатчики длительности импульсов и пауз управляющего сигнала, бесконтактное реле, переключатель режима работы ИМ ("Автоматический", "Отключен", "Ручной"), первый, второй ключи, первое, второе выходное реле, при этом первый электродвигатель через первый блок коммутации подключен к первому выходу источника трехфазного тока, к которому подключен первый вход второго блока коммутации, вход датчика температуры подключен к первому выходу рабочей камеры, его выход подключен к первому входу регулирующего устройства, второй вход которого подключен к второму выходу источника трехфазного тока, первый, второй выходы регулирующего устройства подключены к соответствующим входам ИМ, выход которого подключен кинематически к входу поворотного клапана, первой, второй выходы поворотного клапана подключены к первым входам воздуховода и его окна; вход блока питания подключен к второму входу регулирующего устройства, первый вход которого подключен к третьему входу измерительного моста, первый вход которого подключен к выходу задатчика температуры в рабочей камере, второй вход измерительного моста подключен к шине нулевого питания, а выход - к входу индикатора температуры в рабочей камере; первый выход блока питания подключен к входу задатчика температуры, второй выход - к входу питания микросхем бесконтактного реле, и задатчика допуска на отклонение температуры, третий выход - к первым входам первого, второго выходные реле, четвертый выход блока питания - к первому входу переключателя режима работы исполнительного механизма и к второму входу бесконтактного реле, пятый выход - к шине нейтрали; четвертый вход бесконтактного реле подключен к выходу задатчика допуска на отклонение температуры, пятый вход к шине нулевого питания, к которой подключен
второй вход задатчика допуска на отклонение температуры; первый, второй выходы бесконтактного реле через соответствующие входы и выходы переключателя режима работы подключены к вторым входам первого, второго выходных реле соответственно, их выходы подключены к соответствующим выходам регулирующего устройства; бесконтактное реле содержит дискриминатор, первый и второй триггеры, второй вход бесконтактного реле подключен к первым входам первого, второго триггеров, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам дискриминатора, второй вход которого подключен к четвертому входу бесконтактного реле, третий вход которого подключен к первому входу дискриминатора, выходы питания микросхем подключены к шине нулевого питания, к которой подключены вторые выходы первого, второго выходных реле, дополнительно содержит первый, второй шлюзовые затворы, второй - четвертый электродвигатели, третий, четвертый блоки коммутации, осадительную камеру взорванного зерна, пылеосадительную камеру с фильтром, рециркуляционный воздуховод, бункер обрабатываемого зерна с питателем и зернопроводом; регулирующее устройство дополнительно содержит третий ключ, схему "Запрет", генератор импульсов, третье выходное реле и элемент обратной связи, при этом выход вентилятора подключен через воздуховод к входу пылеосадительной камеры, выход которой через фильтр подключен к рециркуляционному воздуховоду, соединенному с четвертым входом рабочей камеры, второй выход рециркуляционного воздуховода подключен к окну, выход которого сообщается с атмосферой, третий вход рабочей камеры через зернопровод и питатель подключен к бункеру обрабатываемого зерна; выход четвертого блока коммутации подключен к входу питания четвертого электродвигателя, его выход питания подключен к шине нейтрали, а вал кинематически соединен с валом катушки питателя, вход третьего блока коммутации подключен к выходу линейного напряжения источника трехфазного тока, выходы второго, третьего блоков коммутации подключены к входам второго, третьего электродвигателей привода первого, второго шлюзовых затворов соответственно, выходы питания первого - четвертого блоков коммутации подключены к шине нейтрали, второй выход рабочей камеры подключен посредством воздуховода к входу осадительной камеры, первый выход которой подключен к входу вентилятора, второй - к второму входу второго шлюзового затвора, выходы шлюзовых затворов сообщаются с наружной средой; выход измерительного моста подключен к входу третьего ключа и к запрещающему входу схемы "Запрет", второй вход которой и первый вход генератора импульсов подключены к четвертому выходу блока питания, второй вход третьего выходного реле подключен к выходу схемы "Запрет", первый вход третьего реле - к третьему выходу блока питания, первый выход третьего реле подключен к третьему выходу бесконтактного реле, второй выход - к шине нейтрали, второй вход генератора импульсов подключен к шестому выходу блока питания, третий вход генератора импульсов - к шине нулевого питания, четвертый - к выходу задатчика длительности импульсов, пятый вход - к выходу задатчика длительности пауз управляющего сигнала, шестой вход генератора импульсов подключен к выходу элемента обратной связи, выход генератора импульсов подключен к управляющему входу третьего ключа, к входам элемента обратной связи, задатчиков длительности импульсов и пауз управляющего сигнала, выход третьего ключа - к третьему входу бесконтактного реле, вторые входы первого, второго выходных реле через первый, второй ключи подключены соответственно к третьему, четвертому выходам переключателя режима работы, при этом генератор импульсов содержит первый - третий постоянные резисторы, стабилитроны, первый, второй диоды, первый, второй конденсаторы и операционный усилитель, причем первый вход генератора импульсов подключен к первым выводам стабилитрона, первого конденсатора и первого резистора, включенного последовательно второму резистору, образующему с первым резистором делитель напряжения; вторые выводы стабилитрона, первого конденсатора и делителя напряжения соединены с шиной нулевого питания и с четвертым выводом микросхемы операционного усилителя, параллельно выводам 2 и 4 которого включен второй конденсатор, вывод 2 микросхемы операционного усилителя через третий резистор, первый, второй диоды, включенные встречно-параллельно между собой, и задатчики длительности и соответственно импульсов и пауз подключен к выводу 6 микросхемы операционного усилителя, который через элемент обратной связи подключен к выводу 3 микросхемы, а вывод 6 микросхемы операционного усилителя подключен к выходу генератора импульсов.

Теплообменник образован стенками наружного корпуса и рабочей камеры, в теплообменнике расположены источники инфракрасных (ИК-) лучей, наружный кожух в верхней части снабжен окном для забора наружного воздуха, теплообменник сообщается с нижней частью рабочей камеры посредством отверстий, расположенных равномерно по периметру сечения рабочей камеры, первый выход (поток ИК-лучей) и второй выход (поток теплоты, снимаемой воздушным потоком с поверхности трубок ИК-излучателей) направлены на первый, второй входы рабочей камеры, четвертый вход которой подключен к выходу рециркуляционного воздуховода, внутри которого установлен поворотный клапан, ИК-излучатели подключены к второму выходу блока питания.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для производства взорванного зерна; на фиг. 2 - функциональная схема регулирующего устройства; на фиг. 3 - структурная схема первого блока коммутации; на фиг. 4 - функциональная схема исполнительного механизма; на фиг. 5 - структурная схема четвертого блока коммутации; на фиг. 6 - функциональная схема блока питания; на фиг. 7 - принципиальная схема измерительного моста с задатчиком и выносным датчиком температуры; на фиг. 8 - функциональная схема бесконтактного реле; на фиг. 9 - структурная схема выходного реле; на фиг. 10 - принципиальная схема задатчика допуска на отклонение температуры; на фиг. 11 - принципиальная схема генератора импульсов с элементом обратной связи операционного усилителя, задатчиками длительности импульсов и пауз управляющего сигнала; на фиг. 12 - принципиальная схема реверсивного электродвигателя и блока датчиков исполнительного механизма; на фиг. 13 - принципиальная схема преобразователя напряжения; на фиг. 14 - принципиальная схема делителя напряжения; на фиг. 15 - принципиальная схема стабилизатора напряжения; на фиг. 16 - принципиальная схема дискриминатора.

Система стабилизации температуры в рабочей камере устройства для производства взорванного зерна (фиг. 1) содержит датчик 1 температуры в рабочей камере 2, источник 3 трехфазного тока (U_л/U_ф = 380/220 B), регулирующее устройство 4, теплообменник 5, источником теплоты которого являются инфракрасные (ИК-) излучатели 6, вентилятор 7, первый электродвигатель 8, первый блок коммутации 9, осадительную камеру 10 взорванного зерна, воздуховоды 11, 12, пылеосадительную камеру 13 с фильтром 14, рециркуляционный воздуховод 15 с окном 16, снабженным поворотным клапаном 17, исполнительный механизм (ИМ) 18, первый шлюзовый затвор 19, второй электродвигатель 20, второй блок коммутации 21, второй шлюзовый затвор 22, третий электродвигатель 23, третий блок коммутации 24, бункер 25 для обрабатываемого зерна с питателем 26 и зернопроводом 27, четвертый электродвигатель 28, четвертый блок 29 коммутации, при этом первый выход U_л источника 3 трехфазного тока через первый - третий блоки коммутации подключены к питающим входам первого-третьего электродвигателей, кинематически соединенных с входами соответственно вентилятора 7, первого шлюзового затвора 19, второго шлюзового затвора 22. Датчик 1 установлен в верхней части рабочей камеры 2, его выход подключен к первому входу блока 4 управления, второй вход которого подключен к второму выходу U_ф источника 3 трехфазного тока, который подключен к входу ИК-излучателей 6, первый выход Θ_λ которых - поток инфракрасных лучей подключен к второму входу рабочей камеры 2, второй выход Θ_в - теплота, снимаемая с разогретых ИК-излучателей 6 воздушным потоком Θ_a, поступающим на четвертый вход рабочей камеры 2 из атмосферы Θ_a через теплообменник 5. Питатель 26 установлен в днище бункера 25 и сообщается с рабочей камерой 2 зернопроводом 27, подключенным к третьему входу рабочей камеры 2. Второй выход рабочей камеры 2 через воздуховод 11 подключен к входу осадительной камеры 10, подключенной к вентилятору 7. Второй выход осадительной камеры 10 подключен к второму входу шлюзового затвора 22, выход q₁(t) которого - поток взорванного зерна, выводимого за пределы осадительной камеры. Выход вентилятора 7 через воздуховод 12 подключен к входу пылеосадительной камеры 13, выход которой через фильтр 14 и рециркуляционный воздуховод 15 подключен к четвертому входу рабочей камеры 2. Окно 16 расположено на стенке рециркуляционного воздуховода 15. Проходное сечение окна и рециркуляционного воздуховода изменяется клапаном 17, приводимым ИМ 18, первый, второй входы K1, K2 которого подключены к соответствующим выходам регулирующего устройства 4, третий выход которого подключен к второму входу четвертого блока 29 коммутации, второй выход которого и вторые выходы первого-третьего блоков коммутации подключены к шине нейтрали N источника трехфазного тока, третий выход рабочей камеры 2 через первый шлюзовый затвор 19 направляет поток q₂(t) не взорвавшихся зерен за пределы рабочей камеры.

Датчик 1 температуры - это медное или платиновое термосопротивление, установленное внутри рабочей камеры 2, подключенное к первому входу регулирующего устройства 4.

Рабочая камера 2 представляет собой вертикальный канал круглого или прямоугольного сечения, стенки которого выполнены из термостойкого, пропускающего ИК-лучи материала. Верхняя часть камеры имеет сужение и соединена с воздуховодом 11. К нерасширяющейся части камеры 2 подключен зернопровод 27. Нижняя часть рабочей камеры снабжена отверстиями, равномерно расположенными по периметру ее сечения, служащими для прохода воздуха Θ_в , поступающего из атмосферы Θ_a через теплообменник 5. Ниже этих отверстий расположено окно для соединения с рециркуляционным воздуховодом 15. Ниже этого окна рабочая камера сужается. К горловине сужения крепится шлюзовый затвор 19.

Источник 3 трехфазного тока - это фидер трансформаторной подстанции с шинами фаз A, B, C и с шиной N нейтрали.

Теплообменник 5 образован стенками рабочей камеры 2 и наружным кожухом. Внутри теплообменника установлены ИК-излучатели 6, служащие нагревательными элементами. В верхней части наружного кожуха выполнено окно для забора наружного воздуха Θ_a Потоки теплоты Θ_λ и Θ_в - поток ИК-лучей и конвекционная теплота соответственно направлены в рабочую камеру 2 через второй, четвертый ее входы.

Инфракрасные излучатели 6 выполнены из нихромовой проволоки в виде спирали, помещенной в трубку из кварцевого стекла. На концах трубки впаяны молибденовые электроды, к которым присоединены концы спирали и к которым подключен вход U_ф (фаза Ф - нейтраль N) со второго выхода источника 3 трехфазного тока.

Вентилятор 7 - центробежного типа.

Электродвигатели 8, 20, 23 - трехфазные асинхронные с короткозамкнутым ротором.

Осадительная камера 10 - циклон с тангенциальным входом воздушного потока с осаждаемым материалом, имеет коническую форму, сужающуюся книзу. К горловине сужения крепится шлюзовый затвор 22, к верхней части - вентилятор 7.

Воздуховоды 11, 12 выполнены из упругого материала, например из листовой стали, имеют круглое или прямоугольное сечение.

Пылеосадительная камера 13 выполнена в виде цилиндра, внутри которого смонтирован фильтр 14. Верхняя часть камеры посредством воздуховода 12 сообщается с выходным окном корпуса вентилятора 7, выход - с входом рециркуляционного воздуховода 15.

Рециркуляционный воздуховод 15 квадратного или прямоугольного сечения, выполнен из листовой стали. На одной из стенок рециркуляционного воздуховода 15 выполнено окно 16, перекрываемое клапаном 17.

Клапан 17 имеет форму окна 16. Размеры клапана меньше размеров сечения воздуховода, но больше размеров окна. Клапан изготовлен из листовой стали, снабжен осью, на которой он установлен консольно. К оси жестко прикреплен кривошип для соединения с кривошипом ИМ 18 посредством тяги.

Первый, второй шлюзовые затворы 19, 22 выполнены в виде крыльчатки, лопасти которой жестко закреплены на оси, кинематически соединенной с валами электродвигателей соответственно 20, 23. Вал с крыльчаткой посредством подшипников установлен в герметичный корпус. Корпус шлюзового затвора 19 крепится к горловине рабочей камеры 2, шлюзового затвора 22 - к горловине осадительной камеры 10.

Питатель 26 - это рифленая катушка, помещенная в днище бункера 25 обрабатываемого зерна. Корпус питателя 26 герметично закреплен на корпусе бункера 25 входом и присоединен к зернопроводу 27 выходом.

Электродвигатель 28 - мотор-редуктор.

Регулирующее устройство 4 (фиг. 2) импульсного действия содержит блок 30 питания, измерительный мост 31, первый-третий ключи 32...34, бесконтактное реле 35, переключатель 36 режима работы поворотного клапана 17 ("Автоматический", "Отключен", "Ручной"), первое, второе выходное реле 37, 38 соответственно, индикатор 39 температуры в рабочей камере, задатчики 40, 41, 42, 43 соответственно температуры Θ_з в рабочей камере, допуска ±ΔΘ на ее отклонение, длительности t_и импульсов и длительности t_п пауз управляющего сигнала, схему 44 "Запрет", третье выходное реле 45, генератор 46 импульсов, элемент 47 обратной связи, при этом блок 30 питания подключен к выходу U_ф источника 3 трехфазного тока; первый выход +U_м через задатчик 40 температуры Θ_з подключен к первому входу питания измерительного моста 31, второй питающий вход которого подключен к шине нулевого питания, третий вход измерительного моста подключен к первому входу регулирующего устройства 4; второй выход +U_пм блока 30 питания подключен к первым входам (входы питания микросхем) ключа 34 (на фиг. 2 не показан), бесконтактного реле 35, задатчика 41 допуска ±ΔΘ на отклонение температуры в рабочей камере и схемы 44 "Запрет"; третий выход ~Ф блока 30 питания подключен к первым входам первого, второго, третьего выходных реле соответственно 37, 38, 45; четвертый выход U_кат подключен к второму входу бесконтактного реле 35, к первому входу переключателя 36 режима работы, к второму входу схемы 44 "Запрет" и к первому входу генератора 46 импульсов; пятый выход блока 30 соединен с шиной нулевого питания, шестой выход +U_ст - с вторым питающим входом генератора 46 импульсов, третий вход питания которого подключен к шине нулевого питания, четвертый, пятый входы генератора 46 импульсов подключены к выходам задатчиков 42, 43 длительности импульсов и пауз соответственно, шестой вход генератора 46 импульсов подключен к выходу звена 47 обратной связи, а выход - к управляющему входу третьего ключа 34 и, параллельно, к входам звена 47 обратной связи, задатчиков 42, 43 длительности импульсов и пауз управляющего сигнала; выход ключа 34 подключен к третьему входу бесконтактного реле 35, четвертый вход которого подключен к выходу задатчика 41 допуска на отклонение температуры, второй питающий вход которого и пятый вход бесконтактного реле 35 подключены к шине нулевого питания; первый, второй выходы бесконтактного реле 35 подключены через соответствующие входы и выходы переключателя 36 режима работы - к вторым входам первого, второго выходных реле 37, 38, которые через первый, второй ключи 32, 33 подключены соответственно к третьему, четвертому выходам переключателя 36; выход измерительного моста 31 подключен к входу индикатора 39 температуры в рабочей камере и второму входу ключа 34, к третьему (запрещающему) входу схемы 44 "Запрет", выход которой подключен к второму входу третьего выходного реле 45; выходы первого, второго, третьего выходных реле 37, 38, 45 подключены к соответствующим выходам K1, K2, K3 регулирующего устройства 4, вторые входы реле 37, 38, 45 подключены к шине нейтрали.

Первый, второй ключи 32, 33 - это замыкающие контакты с самовозвратом, приводимые посредством нажатия кнопок.

Третий ключ 34 выполнен на базе серийной микросхемы.

Переключатель 36 режима работы ИМ выполнен на базе двухполосного переключателя с тремя фиксированными положениями: "Автоматический", "Отключен", "Ручной".

Индикатор 39 температуры - миллиамперметр со шкалой, отградуированной в градусах температуры по шкале Цельсия.

Задатчик 40 температуры Θ_з в рабочей камере выполнен на базе переменного резистора, подключенного параллельно одному из плеч измерительного моста 31, вход питания которого подключен через движок резистора.

Задатчик 41 допуска ±ΔΘ на отклонение температуры в рабочей камере 2 - это функциональный потенциометр.

Задатчики 42, 43 длительности t_и импульсов и t_п пауз - это переменные резисторы.

Схема 44 "Запрет" - выбирается из аналоговой техники.

Блок 9 (21, 24) коммутации (фиг. 3) - магнитный пускатель, содержащий катушку 48, силовые контакты 49, блок-контакты 50, пост 51 дистанционного управления, включающий размыкающий 52 и замыкающий 53 контакты с самовозвратом с приводом нажимного действия. Катушка 48 жестко закреплена на неподвижном Ш-образном сердечнике. Второй Ш-образный сердечник (якорь) установлен против первого с возможностью перемещения в направляющих корпуса магнитного пускателя, подпружинен. С вторым сердечником связаны подвижные силовые и блок-контакты, неподвижные их элементы жестко закреплены на корпусе. Якорь с постом 51 управления и катушкой 48 образуют схему ПАМЯТЬ. Количество силовых контактов соответствует количеству коммутируемых линий связи силовой цепи: источник 3 - приемник тока. Катушка 48 включена в цепь: линейный провод - контакты 52, 53 - катушка 48 - нейтраль N.

Исполнительный механизм 18 (фиг. 4) однооборотный, содержит реверсивный однофазный электродвигатель 54, редуктор 55, блок 56 датчиков, маховичок 57 ручного привода выходного вала редуктора 55. Первый, второй входы электродвигателя 54 через соответствующие входы и выходы блока 56 датчиков подключены к соответствующим входам K1, K2 (команда 1, команда 2) ИМ 18. Выход питания электродвигателя подключен к шине N нейтрали. Второй выход электродвигателя 54 кинематически соединен с входом редуктора 55, первый, второй выходы которого соединены кинематически с третьим входом блока 56 датчиков и с вторым выходом ИМ 18.

Блок 29 (фиг. 5) коммутации аналогичен блоку 9, содержит катушку 58 и силовые контакты 59, при этом катушка подключена к входу K3 (фаза источника трехфазного тока - шина N нейтрали). Силовые контакты 59 коммутируют силовую цепь: источник 3 трехфазного тока - электропривод 28 питателя 26.

Блок 30 питания (фиг. 6) содержит элемент 60 защиты, преобразователь 61 напряжения, делитель 62 напряжения, стабилизаторы 63...65 напряжения, при этом элемент 60 защиты, преобразователь 61 и делитель 62 напряжения включены последовательно между собой, вход элемента 60 защиты подключен к входу U_ф блока питания, выход - к входу преобразователя 61 напряжения и к третьему выходу ~Ф блока питания; первый выход делителя 62 подключен к входу первого стабилизатора 63, второй - к входу второго стабилизатора 64, третий выход - к входу третьего стабилизатора 65, выходы стабилизаторов 63, 64, 65 подключены соответственно к первому +U_м, шестому +U_ст, второму U_пм выходам блока питания, вторые выходы стабилизаторов 63. ..65 и пятый выход делителя 62 подключены к шине нулевого питания, четвертый выход делителя 62 напряжения подключен к четвертому выходу U_кат блока 30 питания.

Элемент 60 защиты блока 30 питания - предохранитель с плавкой вставкой.

Измерительный мост 31 (фиг. 7) образован постоянными резисторами 66...70 и сопротивлением выносного датчика 1 температуры, при этом диагональ питания подключена через задатчик 40 температуры и шину - U_м нулевого питания, а измерительная диагональ образована узловой точкой резисторов 68, 69 и шиной (32) нулевого питания, подключенной к узловой точке резистора 66 и выносного датчика 1, который включен в схему измерения по трехпроводной схеме экранированным проводом, при этом экран заземлен. Резистор 66, образующий с резистором 67 одно из плеч измерительного моста, исключает шунтирование плеча при крайнем левом положении движка резистора задатчика 40 температуры в рабочей камере 2.

Бесконтактное реле 35 (фиг. 8) содержит дискриминатор 71, первый, второй триггеры 72, 73 соответственно. (Входы U_пм и шина нулевого питания микросхемы на фиг. 8 не показаны). Второй вход U_кат подключен к первым входам первого и второго триггеров 72, 73, вторые входы которых подключены к первому, второму выходам дискриминатора 71, его первый вход подключен к третьему входу бесконтактного реле 35, четвертый вход ±ΔΘ которого подключен к второму входу дискриминатора, выходы первого, второго триггеров подключены соответственно к первому, второму выходам реле 35.

Выходные реле 37 (38, 45) (фиг. 9) - это электромагнитные реле, содержащие катушку 74 и контактную группу 75, коммутирующую цепь: фаза ~Ф источника трехфазного тока - потребитель тока (электродвигатель ИМ 18, катушка блока 29 коммутации). Катушка 74 реле подключена к первому (второму) выходам переключателя 34 режима работы (к выходу схемы 44 "Запрет") и к шине нулевого питания.

Задатчик 41 (фиг. 10) допуска ±ΔΘ на отклонение температуры в рабочей камере 2 - это функциональный потенциометр на базе переменного резистора. Выход -ΔΘ подключен к выводу резистора, соединенному с шиной нулевого питания, выход +ΔΘ - к движку резистора, а вход +U_пм подключен к второму выводу этого резистора.

Генератор 46 (фиг. 11) импульсов содержит постоянные резисторы 76...78, стабилитрон 79, диоды 80, 81, конденсаторы 82, 83 и операционный усилитель (ОУ) 84. Вход U_кат генератора подключен к входу стабилитрона 79, конденсатора 82 и делителя напряжения, образованного резисторами 76, 77. Выходы этих элементов подключены к шине нулевого питания, к которой подключен питающий вход 4 ОУ 84. Второй вход +U_ст генератора подключен к входу 7 ОУ 84. Вывод 6 ОУ 84 соединен с выходом блока 46 и с выходами элемента 47 обратной связи, задатчиков 42, 43 длительности импульсов и пауз. Выход задатчика 42 через диод 80, включенный в прямой полярности, а выход задатчика 43 через диод 81, включенный с обратной полярностью, подключены через токоограничивающий резистор 8 к выводу 2 ОУ 84, ввод 3 которого подключен к выходу опорного напряжения делителя напряжения и к выходу элемента 47 обратной связи. Конденсатор 83 подключен к выводам 2, 4 ОУ 84.

Однофазный реверсивный электродвигатель 54 (фиг. 12) исполнительного механизма 18 содержит две катушки 85, 86 статора, ротор 87, конденсаторы 88, 89. Узловая точка катушек подключена к шине N нейтрали источника трехфазного тока. Второй вывод катушки 85 подключен к одним выводам параллельно включенных конденсаторов 88, 89, вторые выводы которых подключены к второму выводу катушки 86. Реверсивный выход ротора 87 кинематически соединен с ведущим валом редуктора 55, а выводы конденсаторов подключены к входам электродвигателя.

Блок 56 (фиг. 12) датчиков содержит кулачковый вал 90, первый, второй микровыключатели 91, 92 соответственно, при этом кулачковый вал 90 содержит кулачки, установленные с возможностью поворота вокруг оси вала и фиксации в заданном положении. Профильные поверхности кулачков контактируют с поверхностью толкателей привода контактов микровыключателей 91, 92. Первый вход K1 ИМ 18 через контакт микровыключателя 91 подключен к входу катушки 85 реверсивного электродвигателя 54, вход катушки 86 которого через контакт микровыключателя 92 - к входу K2 ИМ 18.

Преобразователь 61 (фиг. 13) напряжения включает понижающий трансформатор 220/24 B, включающий первичную катушку 96, вторичную катушку 97 и сердечник - магнитопровод 98; выпрямитель 94, собранный на диодах 99...102 по мостовой схеме; фильтр 95, включающий конденсаторы 103, 104 и резистор 105, включенные по П-образной схеме, при этом первичная катушка трансформатора 93 подключена к шине Ф фазы и шины N нейтрали, выпрямитель 94 подключен к выходу вторичной катушки 97, фильтр подключен последовательно выпрямителю 94, выход фильтра 95 подключен к входу делителя 62 напряжения.

Делитель 62 (фиг. 14) напряжения образован цепочкой последовательно включенных резисторов 106...109, подключенной к выходу фильтра 95 преобразователя 61 напряжения, при этом один вывод резистора 109 подключен к шине нулевого питания, выход +U_кат подключен к выводу резистора 106, выход +U_ст - к узловой точке резисторов 106, 107, выход +U_м - к узловой точке резисторов 107, 108, выход U_пм - к узловой точке резисторов 108, 109. Величины напряжений U_кат, U_ст, U_пм выбираются по техническим характеристикам выходных реле и микросхем.

Стабилизатор 63 (фиг. 15) напряжения включает постоянный резистор 110 и последовательно включенный стабилитрон 111, подключенные к выводам делителя напряжения, выход +U_м подключен к выводу резистора 110.

Стабилизаторы 64, 65 устроены аналогично стабилизатору 63.

Дискриминатор 71 (фиг. 16) образован первым, вторым инверторами 112, 113, при этом первый вход, подключенный к выходу ключа 34, поступает на неинверсный вход первого и на инверсный вход второго инвертора, инверсный вход первого инвертора подключен к входу +ΔΘ , а неинверсный вход второго инвертора - к входу -ΔΘ дискриминатора, первый и второй выходы которого являются выходами соответствующих инверторов.

Устройство работает следующим образом.

До начала работы загружают зерно в бункер 25. Переключатель 36 режима работы ставят в положение "Ручной". Посредством нажатия на кнопки ключей 32, 33 устанавливают клапан 17 в крайнее положение ("Окно 16 открыто" или "Окно 16 закрыто"). Поворотом кулачков вала устанавливают их в положения, при которых микровыключатели 91, 92 размыкают контакты, затем фиксируют кулачки в выбранном положении. Данную операцию можно выполнять перемещением вала редуктора 55 посредством маховичка 57.

Включают питание ИК-излучателей. С помощью поста 51 блока коммутации 9 включают электродвигатель 8 вентилятора 7. Начинается разогрев рабочей камеры 2, о температурном режиме которой информирует индикатор 39. Посредством задатчиков 40 и 41 устанавливают температуру Θ_з и допуск ±ΔΘ на ее отклонение. Когда температура Θ_T (текущее значение температуры в рабочей камере) приблизится к заданному значению, с помощью блоков коммутации 21, 24 включают электродвигатели 20, 23 привода шлюзовых затворов рабочей камеры 2 и циклона-осадителя 22.

Когда температура Θ_T достигнет значения Θ_з-ΔΘ, измерительный мост за счет изменения сопротивления датчика 1 достигнет состояния, близкого к сбалансированному и запрещающий вход на схему 44 "Запрет" будет равен "0". Далее наступает разбаланс моста 31, но выходной сигнал будет иметь противоположный знак, и схема 44 вырабатывает вход на третье выходное реле 45. Срабатывание реле 45 обеспечивает замыкание цепи (фиг. 2): выход ~Ф блока 30 питания - контакт выходного реле 45 - катушка блока 29 коммутации - нейтраль N. Электропривод 29 приводит во вращение катушку питателя 26, который направляет поток q₀(t) зерна через зернопровод 27 в рабочую камеру 2.

Под действием воздушного потока зерна витают в вертикальном канале рабочей камеры 2, подвергаются интенсивному нагреву потоком Θ_λ ИК-лучей и конвекционным теплом, забираемым из теплообменника 5, где снимается теплота с разогретых трубок ИК-излучателей 6. При разогреве зерен происходит быстрое испарение внутренней влаги, пары удерживаются внутри оболочек зерен, нарастает внутреннее давление паров и происходит взрыв зерен.

Взорванные зерна значительно увеличивают свой объем, коэффициент их парусности увеличивается, и зерна по воздуховоду 11 воздушным потоком переносятся в осадительную камеру 10, из которой шлюзовым затвором 22 удаляются в виде потока q₁(t) наружу. Невзорвавшиеся зерна осаждаются в нижней части рабочей камеры 2 и шлюзовым затвором 19 в виде потока q₂(t) выводятся за ее пределы.

В рассмотренном режиме воздушная система: рабочая камера 2 - воздуховод 11 - осадительная камера 10 - вентилятор 7 - воздуховод 12 - пылеосадительная камера 13 - фильтр 14 - рециркуляционный воздуховод 15 - рабочая камера 2 работает в режиме рециркуляции и происходит нарастание температуры в рабочей камере до значения Θ_T > Θ_з+ΔΘ что вызовет подгорание зерен. Это явление исключается следующим образом.

Выход измерительного моста 31 через ключ 34 поступает на третий вход регулирующего устройства 35, где дискриминатором 71 сравнивается с величиной допуска +ΔΘ. При отклонении температуры Θ_T за пределы этого допуска вырабатывается выходной сигнал инвертора 112, который через первый выход регулирующего устройства 33, переключатель 34 режима работы (последний установлен в режиме "Автоматический") включает питание катушки 74 первого выходного реле 37, силовые контакты которого замыкают цепь: выход ~Ф блока 30 питания - силовые контакты реле 45 - вход К1 ИМ 18, замкнутый контакт микровыключателя 91 - конденсаторы 88, 89, катушки 85, 86 двигателя 54 - нейтраль N источника трехфазного тока. Через редуктор 55 вращение вала передается кривошипу ИМ 18, который посредством тяги воздействует на кривошип клапана 17, поворачивая его внутрь рециркуляционного воздуховода 15. Сечение рециркуляционного воздуховода уменьшается, открывается окно 16 и отработавший воздух Θ_o поступает в атмосферу. Снижение объема рециркуляционного воздуха сопровождается снижением температуры в рабочей камере до заданного значения. При снижении температуры Θ_T за пределы допуска -ΔΘ процесс перемещения клапана 17 на закрытие окна происходит в обратном порядке, при этом команда на реверсирование электродвигателя 54 вырабатывает второй инвертор 113 дискриминатора 71, включается второе выходное реле 38, ток протекает через микровыключатель 92 блока 56 датчиков ИМ 18.

В целях исключения перерегулирования и возникновения автоколебаний исполнительный механизм 17 перемещает клапан импульсами, чередующимися с паузами, длительность которых задается задатчиками 42, 43 соответственно, что обеспечивается состоянием ключа 32, управляемого генератором 46 импульсов.

При наличии обратной связи 47 операционного усилителя 84 время существования его выхода на управляющий вход ключа 34 определяется временем заряда и разряда конденсатора 83 при неизменном значении опорного напряжения, приложенного с выхода делителя на вход 3 ОУ 84. Время заряда и разряда, то есть длительность включенного и отключенного состояния электродвигателя 54 ИМ 18 задается задатчиками 42, 43 длительности импульсов и пауз.

Таким образом поддерживается температура в рабочей камере устройства, при которой обеспечивается взрывание максимального количества зерен, исключается их подгорание и снижается расход электрической энергии.

Claims (2)

1. Система стабилизации температуры в рабочей камере устройства для производства взорванного зерна, содержащая рабочую камеру, теплообменник, воздуховоды с окном, снабженным поворотным клапаном, установленным с возможностью поворота внутрь воздуховода, приводимым исполнительным механизмом (ИМ), источник трехфазного тока, вентилятор, первый электродвигатель с первым блоком коммутации, второй блок коммутации, регулирующее устройство, включающее измерительный мост с выносным датчиком, блок питания, задатчик температуры в рабочей камере, задатчик допуска на ее отклонение, задатчики длительности импульсов и пауз управляющего сигнала, бесконтактное реле, переключатель режима работы ИМ ("Автоматический", "Отключено", "Ручной"), первый второй ключи, первое, второе выходное реле, при этом первый электродвигатель через первый блок коммутации подключен к первому выходу источника трехфазного тока, к которому подключен первый вход второго блока коммутации, вход датчика температуры подключен к первому выходу рабочей камеры, его выход подключен к первому входу регулирующего устройства, второй вход которого подключен к второму выходу источника трехфазного тока, первый, второй выходы регулирующего устройства подключены к соответствующим входам ИМ, выход которого подключен кинематически к входу поворотного клапана, первый, второй выходы поворотного клапана подключены к первым входам воздуховода и его окна; вход блока питания подключен к второму входу регулирующего устройства, первый вход которого подключен к третьему входу измерительного моста, первый вход которого подключен к выходу задатчика температуры в рабочей камере, второй вход измерительного моста подключен к шине нулевого питания, а выход - к входу индикатора температуры в рабочем камере; первый выход блока питания подключен к входу задатчика температуры, второй выход - к входу питания микросхем бесконтактного реле, и задатчика допуска на отклонение температуры, третий выход - к первым входам первого, второго выходных реле, четвертый выход блока питания - к первому входу переключателя режима работы исполнительного механизма и к второму входу бесконтактного реле, пятый выход к шине нейтрали; четвертый вход бесконтактного реле подключен к выходу задатчика допуска на отклонение температуры, пятый вход - к шине нулевого питания, к которой подключен второй вход задатчика допуска на отклонение температуры; первый, второй выходы бесконтактного реле через соответствующие входы и выходы переключателя режима работы подключены к вторым входам первого, второго выходных реле соответственно, их выходы подключены к соответствующим выходам регулирующего устройства; бесконтактное реле содержит дискриминатор, первый, второй триггеры, второй вход бесконтактного реле подключен к первым входам первого, второго триггеров, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам дискриминатора, второй вход которого подключен к четвертому входу бесконтактного реле, третий вход которого подключен к первому входу дискриминатора, выходы питания микросхем подключены к шине нулевого питания, к которой подключены вторые выходы первого, второго выходных реле, отличающаяся тем, что дополнительно содержит первый, второй шлюзовые затворы, второй - четвертый электродвигатели, третий, четвертый блоки коммутации, осадительную камеру взорванного зерна, пылеосадительную камеру с фильтром, рециркуляционный воздуховод, бункер обрабатываемого зерна с питателем и зернопроводом; регулирующее устройство дополнительно содержит третий ключ, схему "Запрет", генератор импульсов, третье выходное реле и элемент обратной связи, при этом выход вентилятора подключен через воздуховод к входу пылеосадительной камеры, выход которой через фильтр подключен к рециркуляционному воздуховоду, соединенному с четвертым входом рабочей камеры, второй выход рециркуляционного воздуховода подключен к окну, выход которого сообщается с атмосферой, третий вход рабочей камеры через зернопровод и питатель подключен к бункеру обрабатываемого зерна; выход четвертого блока коммутации подключен к входу питания четвертого электродвигателя, его выход питания подключен к шине нейтрали, а вал кинематически соединен с валом катушки питателя, вход третьего блока коммутации подключен к выходу линейного напряжения источника трехфазного тока, выходы второго, третьего блоков коммутации подключены к входам второго, третьего электродвигателей привода первого, второго шлюзовых затворов соответственно, выходы питания первого - четвертого блоков коммутации подключены к шине нейтрали, второй выход рабочей камеры подключен посредством воздуховода к входу осадительной камеры, первый выход которой подключен к входу вентилятора, второй - к второму входу второго шлюзового затвора, выходы шлюзовых затворов сообщаются с наружной средой; выход измерительного моста подключен к входу третьего ключа и к запрещающему входу схемы "Запрет", второй вход которой и первый вход генератора импульсов подключены к четвертому выходу блока питания, второй вход третьего выходного реле подключен к выходу схемы "Запрет", первый вход третьего реле - к третьему выходу блока питания, первый выход третьего реле подключен к третьему выходу бесконтактного реле, второй выход - к шине нейтрали, второй вход генератора импульсов подключен к шестому выходу блока питания, третий вход генератора импульсов - к шине нулевого питания, четвертый - к выходу задатчика длительности импульсов, пятый вход - к выходу задатчика длительности пауз управляющего сигнала, шестой вход генератора импульсов подключен к выходу элемента обратной связи, выход генератора импульсов подключен к управляющему входу третьего ключа, к входам элемента обратной связи, задатчиков длительности импульсов и пауз управляющего сигнала, выход третьего ключа - к третьему входу бесконтактного реле, вторые входы первого, второго выходных реле через первый, второй ключи подключены соответственно к третьему, четвертому выходам переключателя режима работы, при этом генератор импульсов содержит первый - третий постоянные резисторы, стабилитрон, первый, второй диоды, первый, второй конденсаторы и операционный усилитель, причем первый вход генератора импульсов подключен к первым выводам стабилитрона, первого конденсатора и первого резистора, включенного последовательно второму резистору, образующему с первым резистором делитель напряжения; вторые выводы стабилитрона, первого конденсатора и делителя напряжения соединены с шиной нулевого питания и с четвертым выводом микросхемы операционного усилителя, параллельно выводам два и четыре которого включен второй конденсатор, вывод два микросхемы операционного усилителя через третий резистор, первый, второй диоды, включенные встречно-параллельно между собой, и задатчики длительности соответственно импульсов и пауз подключен к выводу шесть микросхемы операционного усилителя, который через элемент обратной связи подключен к выводу три микросхемы, а вывод шесть микросхемы операционного усилителя подключен к выходу генератора импульсов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что теплообменник образован стенками наружного корпуса и рабочей камеры, в теплообменнике расположены источники инфракрасных (ИК-) лучей, наружный кожух в верхней части снабжен окном для забора наружного воздуха, теплообменник сообщается с нижней частью рабочей камеры посредством отверстий, расположенных равномерно по периметру сечения стенки рабочей камеры, первый выход (поток ИК-лучей) и второй выход (поток теплоты, снимаемой воздушным потоком с поверхности трубок ИК-излучателей) направлены на первый, второй входы рабочей камеры, четвертый вход которой подключен к выходу рециркуляционного воздуховода, внутри которого установлен поворотный клапан, ИК-излучатели подключены к второму входу источника питания.

Images