RU2284016C2

RU2284016C2 - Method and device for portion-by-portion weiging of gnaular matters in flow followed by preliminary measuring

Info

Publication number: RU2284016C2
Application number: RU2004120468/28A
Authority: RU
Inventors: Валерий Владимирович Кригер (RU); Валерий Владимирович Кригер; нский Михаил Васильевич Сен (RU); Михаил Васильевич Сенянский; чич Валерий Владимирович Кра (RU); Валерий Владимирович Краячич; Яков Владимирович Арапов (RU); Яков Владимирович Арапов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Весоизмерительная компания"ТЕНЗО-М"
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2006-09-20
Also published as: RU2004120468A

Abstract

FIELD: weight measuring equipment.

SUBSTANCE: method and device can be used for measuring granular matters in flow and portion-by-portion weighing of large masses of granular matters. When weighing any preliminary measured portion of matter, the matter pressure force velocity increase onto weight-receiving unit is measured pressure force velocity increase value is memorized during the value grows linearly when weighing any portion. Then matter pressure force velocity increase onto weight-receiving unit is calculated during period of its linear growth while weighing any portion in relation to memorized matter pressure force velocity increase when weighing the first portion. Preliminary measured value of matter portion is changed inversely proportional to the relation during next subsequent cycle of measurement. When weighing any portion, the moment of first zero value of matter pressure force velocity increase onto weight-receiving unit is achieved, is determined, starting from which moment the real value of weight of portion is determined as math expectation of average value of pressure onto weight-receiving unit after that portion was loaded. Device for realization of the method has preliminary weighing unit and weight measuring device, provided with force strain-gauge force converter; both units are mounted in series inside flow. Device also has indication unit, calculator, device for measuring fill-in of preliminary weighing unit, and preliminary weighing unit fill-in regulator. Outputs of pressure converter and preliminary weighing unit fill-in meter are connected to first and second input of calculator correspondingly. First output of calculator is connected with input of preliminary weighing unit fill-in regulator. Second output of calculator is connected with input of indication unit. Third and fourth outputs of calculator are connected with control inputs of preliminary weighing unit and weight-measuring device correspondingly.

EFFECT: simplified design; increased velocity of metering of granular matters.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для дозирования сыпучих материалов и порционного взвешивания больших масс сыпучих продуктов, например зерна в элеваторе.The invention relates to a weighing technique and can be used for dosing bulk materials and portioned weighing of large masses of bulk products, such as grain in an elevator.

Известен способ весового дозирования сыпучих материалов с предварительным дозированием, что повышает точность взвешивания (см., напр., Авт. свид. СССР №81051, Мкл. G 01 G 13/04, заявл. 15.04.49 г.) По существу любое взвешивающее устройство, имеющее питатель порционного действия, напр. ковшовый транспортер, осуществляет предварительное объемное дозирование (см., напр., Гаузнер С.И. и др. Измерение массы, объема и плотности. М. Изд. стандартов, 1972 г., стр.608).There is a method of weight dosing of bulk materials with preliminary dosing, which increases the accuracy of weighing (see, for example, Aut. Certificate of the USSR No. 81051, Mcl. G 01 G 13/04, stated. 04/15/49)) Essentially any weighing a device having a batch feeder, e.g. bucket conveyor, performs preliminary volumetric dosing (see, for example, Gauzner S.I. et al. Measurement of mass, volume and density. M. Ed. Standards, 1972, p. 608).

Недостатком этих технических решений является то, что эти способы взвешивания не учитывают при предварительном дозировании изменения физических параметров взвешиваемого продукта, что усложняет процесс весового дозирования, т.е. цель предварительного дозирования достигается лишь частично.The disadvantage of these technical solutions is that these weighing methods do not take into account during preliminary dosing changes in the physical parameters of the product being weighed, which complicates the process of weight dosing, i.e. the purpose of pre-dosing is only partially achieved.

Известен способ весового порционного дозирования, по которому непрерывно измеряют плотность потока материала и скорость измерения этой величины, по которым измеряют массу материала в падающем столбе потока материала, а затем суммируют с сигналом, пропорциональным массе материала в грузоприемном узле, по результату суммирования определяют вес дозируемой порции (см., напр., Авт. свид. СССР №1755058, Мкл. G 01 G 13/04, заявл. 20.07.90 г.).A known method of weighted batch dosing, which continuously measure the density of the material flow and the speed of measurement of this value, which measure the mass of material in the falling column of the material flow, and then summed with a signal proportional to the mass of material in the load-receiving unit, the weight of the dosed portion is determined by the summation result (see, for example, Aut. St. USSR No. 1755058, Mkl. G 01 G 13/04, declared. 20.07.90).

Недостатками этого технического решения являются сложность, недостаточная точность и малая производительность, что обусловлено наличием двух предварительных дозаторов различной производительности, причем окончательную досыпку материала осуществляют при работе только одного досыпочного потока, и сложностью расчетного алгоритма, включающего тринадцать коэффициентов. Кроме того, величину давления падающего материала на весоприемное устройство определяют косвенным путем, через ускорение свободного падения. Погрешность измерения при этом способе измерения обратно пропорциональна удельному весу материала.The disadvantages of this technical solution are complexity, lack of accuracy and low productivity, which is due to the presence of two preliminary dispensers of different capacities, and the final filling of the material is carried out when only one filling stream is used, and the complexity of the calculation algorithm, including thirteen coefficients. In addition, the pressure value of the falling material on the weighing device is determined indirectly, through the acceleration of gravity. The measurement error in this measurement method is inversely proportional to the specific gravity of the material.

Известен также способ весового автоматического дозирования сыпучих материалов, по которому определяют силу воздействия падающего потока материала на весоприемное устройство, а массу материала, поступающего на весоизмерительное устройство, вычисляют как разность фактической силы давления потока на весоприемное устройство и сигнала коррекции, "уровень которого устанавливается задатчиком" уровня динамического давления (см., напр., авт. свид. СССР №1527511, Мкл. G 01 G 13.04, заявл. 29.03.88). Естественно, что этот способ не предусматривает автоматической коррекции дозирования, которая бы учитывала изменения физических параметров материала. По этому способу требуемая точность достигается применением основного и досыпочного питателей. Последний работает медленно, что увеличивает время дозирования. Это обстоятельство отмечено в описании изобретения.There is also known a method of weighted automatic dosing of bulk materials, which determines the force of the incident flow of material on the weighing device, and the mass of material supplied to the weighing device is calculated as the difference between the actual pressure force of the flow on the weighing device and the correction signal, "the level of which is set by the master" dynamic pressure level (see, for example, author's certificate of the USSR No. 1527511, Mkl. G 01 G 13.04, application. 29.03.88). Naturally, this method does not provide for automatic correction of dosing, which would take into account changes in the physical parameters of the material. In this method, the required accuracy is achieved by the use of primary and refill feeders. The latter works slowly, which increases the dosing time. This fact is noted in the description of the invention.

Целью изобретения является упрощение реализующего устройства, повышение точности и скорости дозирования сыпучих продуктов. С этой целью в способе порционного взвешивания сыпучих продуктов в потоке с предварительным дозированием при взвешивании каждой предварительно дозированной порции продукта измеряют скорость нарастания силы давления продукта на весоприемное устройство, запоминают величину скорости нарастания силы давления в период ее линейного нарастания при взвешивании первой порции, вычисляют отношение скорости нарастания силы давления продукта на весоприемное устройство в период ее линейного нарастания при взвешивании каждой последующей порции к запомненной скорости нарастания силы давления продукта при взвешивании первой порции и изменяют предварительно дозируемую величину порции продукта обратно пропорционально этому отношению в очередном последующем цикле дозирования, при взвешивании каждой порции определяют момент достижения первого нулевого значения скорости нарастания силы давления продукта на весоприемное устройство, начиная с которого величину истинного значения веса порции определяют как математическое ожидание среднего значения давления на весоприемное устройство после загрузки этой порции.The aim of the invention is to simplify the implementing device, improving the accuracy and speed of dispensing bulk products. To this end, in the method of portionwise weighing of bulk products in a pre-dosing flow, when weighing each pre-dosed portion of the product, the rate of rise of the pressure force of the product on the weighing device is measured, the value of the rate of rise of the pressure force during its linear rise during weighing of the first portion is stored, and the speed ratio is calculated the increase in the pressure force of the product on the weighing device during its linear increase during weighing of each subsequent portion and to the stored rate of rise of the product pressure force when weighing the first portion and change the pre-dosed portion size of the product in inverse proportion to this ratio in the next subsequent dosing cycle, when weighing each portion, the moment of reaching the first zero value of the rate of rise of the pressure force of the product on the weighing device is determined, starting with which the value of the true value of the weight of the portion is determined as the mathematical expectation of the average value of pressure on the weight troystvo after downloading this portion.

Соответственно в устройство для порционного взвешивания, содержащее установленные последовательно предварительный дозатор и весоприемное устройство с тензометрическим преобразователем давления, блок индикации, введены вычислитель, измеритель заполнения предварительного дозатора, регулятор заполнения предварительного дозатора, выходы преобразователя давления и измерителя заполнения предварительного дозатора подключены соответственно к первому и второму входам вычислителя, первый выход которого подключен ко входу регулятора заполнения предварительного дозатора, второй выход вычислителя подключен ко входу блока индикации, третий и четвертый выходы вычислителя подключены соответственно к управляющим входам предварительного и весового дозаторов.Correspondingly, a calculator, a pre-meter filling meter, a pre-meter filling regulator, the outputs of the pressure transmitter and the pre-meter filling meter are connected to the first and second the inputs of the calculator, the first output of which is connected to the input of the controller for completing the preliminary batcher, the second output of the calculator is connected to the input of the display unit, the third and fourth outputs of the calculator are connected respectively to the control inputs of the preliminary and weight batchers.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 показана временная диаграмма давления продукта на весоприемное устройство при его загрузке взвешиваемым продуктом, на фиг.2 показан пример реализации устройства, работающего по предлагаемому способу.Figure 1 shows a timing diagram of the pressure of the product on the weighing device when it is loaded with a weighed product, figure 2 shows an example implementation of a device operating according to the proposed method.

Устройство для порционного взвешивания содержит установленные последовательно предварительный дозатор 1 и весоприемное устройство 2 с тензометрическим преобразователем 3 давления, блок 4 индикации, вычислитель 5, измеритель 6 заполнения предварительного дозатора 1, регулятор 7 заполнения предварительного дозатора 1, выходы преобразователя 3 давления и измерителя 6 заполнения предварительного дозатора 1 подключены соответственно к первому 8 и второму 9 входам вычислителя 5, первый выход 10 которого подключен ко входу регулятора 7 заполнения предварительного дозатора 1, второй выход 11 вычислителя 5 подключен ко входу блока 4 индикации, третий 12 и четвертый 13 выходы вычислителя 5 подключены соответственно к выходным шиберам 14 и 15 предварительного 1 и весового 2 дозаторов.The batch weighing device comprises a pre-dispenser 1 and a weighing device 2 with a strain gauge transducer 3 mounted in series, an indication unit 4, a calculator 5, a meter 6 for filling a preliminary meter 1, a regulator 7 for filling a preliminary meter 1, outputs of a converter 3 for pressure and a meter 6 for preliminary filling dispenser 1 are connected respectively to the first 8 and second 9 inputs of the calculator 5, the first output 10 of which is connected to the input of the regulator 7 filling preliminary dispenser 1, the second output 11 of the calculator 5 is connected to the input of the display unit 4, the third 12 and fourth 13 outputs of the calculator 5 are connected respectively to the output gate 14 and 15 of the preliminary 1 and weight 2 dispensers.

В предлагаемом устройстве предлагаемый способ реализуется в процессе работы следующим образом:In the proposed device, the proposed method is implemented in the process as follows:

В исходном состоянии устройство не содержит какого-либо продукта, а предварительный дозатор 1 с помощью регулятора 7 заполнения дозатора 1 устанавливается на требуемое количество сыпучего продукта. В частности, эта регулировка для объемного дозатора может быть обеспечена, например, контролем уровня его заполнения или изменением его рабочего объема.In the initial state, the device does not contain any product, and the preliminary dispenser 1 using the regulator 7 filling dispenser 1 is set to the required amount of bulk product. In particular, this adjustment for the volumetric dispenser can be provided, for example, by controlling the level of its filling or by changing its working volume.

Необходимо подчеркнуть, что в соответствии с изобретением только весоприемное устройство 2 (дозатор) должно быть выполнено весовым, а предварительный дозатор 1 может иметь различное выполнение. Заявитель считает необходимым отметить, что существо предложения не изменится, если в устройстве будут использованы несколько поочередно работающих предварительных дозаторов. Объемный дозатор приведен только в качестве простейшего примера реализации.It must be emphasized that in accordance with the invention, only the weighing device 2 (dispenser) must be weighted, and the preliminary dispenser 1 can have a different implementation. The applicant considers it necessary to note that the essence of the proposal will not change if several alternately working preliminary dispensers are used in the device. A volumetric dispenser is provided only as a simple example of implementation.

По команде "пуск" срабатывает регулятор 7 заполнения (показанный в виде шибера на чертеже) и сыпучий продукт из бункера заполняет объем предварительного дозатора 1. При этом сигнал с выхода измерителя 6 заполнения дозатора 1 поступает на вход 9 вычислителя 5, который формирует команду на закрытие регулятора 7 заполнения и открывает выходное отверстие предварительного дозатора 1 сигналами, поступающими соответственно с его выходов 10 и 12, так что сыпучий материал падает в весоприемное устройство 2. При этом давление продукта на весоприемное устройство 2 контролируется тензометрическим преобразователем 3 и поступает на вход 8 вычислителя 5, где вычисляется и запоминается скорость нарастания давления, т.е. производная от величины сигнала на линейном участке "А" временной диаграммы фиг.1, который соответствует активной загрузке весового дозатора 2. Так как давление падающего продукта на весоприемное устройство носит ударный характер, то выходной сигнал преобразователя 3 по окончании загрузки весового дозатора 2 имеет вид затухающего колебания. В вычислителе 5 определяют момент "С" - это момент первого нулевого значения скорости нарастания давления продукта на весоприемное устройство. Нулевое значение скорости нарастания веса означает, что вес продукта в весоприемном устройстве 2 не увеличивается, т.е. процесс перегрузки продукта из предварительного дозатора 1 в весоприемное устройство 2 завершен. В этот момент формируется команда на закрытие выходного отверстия предварительного дозатора 1 и открывание регулятора 7 соответствующими командами, поступающими с выходов 12 и 10 вычислителя 5, что обеспечивает заполнение предварительного дозатора 1 новой порцией продукта. С этого же времени вычисляется нулевой уровень, точнее математическое ожидание "В" колебаний сигнала преобразователя 3. Вычисление этого уровня, соответствующего фактическому весу порции продукта, может производиться различными методами, и выбор метода не имеет отношения к предлагаемому техническому решению. Следует заметить только, что вычисление этого уровня с необходимой точностью может быть произведено до успокоения измерительной системы весоприемного устройства 2, что обеспечивает более быстрое завершение процесса взвешивания порции продукта. По окончании определения истинного значения веса порции продукта вычислитель 5 выдает соответствующую команду с выхода 13 на выходной шибер 15 весового дозатора 2 на удаление продукта из весового дозатора 2, а сигнал с выхода 11 обеспечивает индикацию веса порции продукта в блоке 12 индикации. Последующие циклы работы устройства отличаются от вышеизложеного только тем, что вычислитель 5 производит вычисление отношения скорости нарастания давления продукта на весоприемное устройство при взвешивании данной порции на линейном участке "А" временной диаграммы к запомненной скорости нарастания давления продукта на этом же участке при взвешивании первой порции и изменяет предварительно дозируемую величину порции продукта обратно пропорционально этому отношению с помощью команды, подаваемой с выхода 10 на регулятор 7 заполнения предварительного дозатора 1. Так как изменение плотности продукта, например, за счет изменения влажности приводит к изменению веса порции продукта и одновременно к сответствующему изменению скорости нарастания силы давления на весоприемное устройство (участок "А" на фиг.1), то изменение объема предварительного дозатора 1 в соответствии с указанными операциями предлагаемого способа поддерживает величину веса порции продукта постоянной, что позволяет дополнительно сократить время определения истинного значения веса порции и повысить стабильность веса порций продукта. В связи с тем, что выполнение вычислителя 5 может быть реализовано различными, как аппаратными, так и программными, методами известными путями с помощью известных средств, причем различное его выполнение не имеет отношения к существу данного предложения, конкретная реализация вычислителя 5 в заявке не приводится.The “start” command activates the filling regulator 7 (shown as a gate in the drawing) and the bulk product from the hopper fills the volume of the preliminary dispenser 1. In this case, the signal from the output of the meter 6 of the dispenser 1 enters the input 9 of the calculator 5, which generates a close command the filling regulator 7 and opens the outlet of the preliminary doser 1 with signals coming from its outputs 10 and 12, respectively, so that the bulk material falls into the load-receiving device 2. In this case, the product pressure on the load-receiving device The device 2 is controlled by a strain gauge transducer 3 and is fed to input 8 of the calculator 5, where the pressure rise rate is calculated and stored, i.e. the derivative of the signal value on the linear portion "A" of the time diagram of Fig. 1, which corresponds to the active loading of the weighing batcher 2. Since the pressure of the falling product on the weighing device is shock-like, the output signal of the converter 3 at the end of the loading of the weighing batcher 2 has the form of decaying fluctuations. In the calculator 5, the moment “C” is determined - this is the moment of the first zero value of the rate of rise of the product pressure on the weighing device. A zero value of the rate of increase in weight means that the weight of the product in the weighing device 2 does not increase, i.e. the process of transferring the product from the pre-dispenser 1 to the weighing device 2 is completed. At this moment, a command is formed to close the outlet of the pre-dispenser 1 and open the regulator 7 with the appropriate commands coming from the outputs 12 and 10 of the calculator 5, which ensures filling the pre-dispenser 1 with a new portion of the product. Since that time, the zero level is calculated, more precisely, the mathematical expectation “B” of the oscillations of the converter signal 3. This level corresponding to the actual portion weight of the product can be calculated by various methods, and the choice of method is not related to the proposed technical solution. It should be noted only that the calculation of this level with the necessary accuracy can be performed before the measurement system of the weighing device 2 is calmed down, which ensures a faster completion of the weighing process of a portion of the product. Upon completion of the determination of the true value of the weight of the portion of the product, the calculator 5 issues a corresponding command from output 13 to the output gate 15 of the weight dispenser 2 to remove the product from the weight dispenser 2, and the signal from the output 11 provides an indication of the weight of the portion of the product in the display unit 12. The subsequent cycles of the device differ from the foregoing only in that the calculator 5 calculates the ratio of the rate of rise of the product pressure on the weighing device when weighing a portion in the linear section “A” of the time chart to the stored rate of rise in product pressure in the same section when weighing the first portion and changes the pre-dosed quantity of a portion of the product inversely proportional to this ratio using the command issued from output 10 to the regulator 7 filling p 1. Since the change in the density of the product, for example, due to a change in humidity, leads to a change in the portion weight of the product and at the same time to a corresponding change in the rate of rise of the pressure force on the weighing device (section "A" in Fig. 1), the change in the volume of the preliminary dispenser 1 in accordance with the indicated operations of the proposed method maintains the amount of portion weight of the product constant, which further reduces the time to determine the true value of the portion weight and increases one hundred weight ilnost servings of product. Due to the fact that the execution of the calculator 5 can be implemented by various methods, both hardware and software, by known methods using known means, and its different implementation is not related to the essence of this proposal, the specific implementation of the calculator 5 is not given in the application.

Claims

1. The method of portioned weighing of bulk products with preliminary dosing, characterized in that when weighing each pre-dosed portion of the product measure the rate of rise of pressure of the product on the weighing device, remember the speed on the linear portion of the speed when weighing the first portion, calculate the ratio of the rate of rise of pressure of the product on weighing device on a linear plot of speed when weighing each subsequent portion to the stored slew rate when weighing the first portion and changing the pre-dosed amount of the portion of the product inversely proportional to this ratio in the next subsequent dosing cycle, determine the moment of the first zero value of the rate of increase of pressure of the product on the weighing device, starting from which the value of the true value of the portion weight is determined as the zero level of fluctuation of values pressure on the weighing device after loading this portion.

2. A device for portioned weighing, comprising a pre-dispenser and a weight dispenser with a strain gauge pressure transmitter, an indication unit, characterized in that a calculator, a meter for filling the preliminary meter, a regulator for filling the preliminary meter, outputs of the pressure transducer and meter for filling the preliminary meter are introduced connected respectively to the first and second inputs of the calculator, the first output of which is connected to the input of the regulator and filling the preliminary dispenser, the second output of the calculator is connected to the input of the display unit, the third and fourth outputs of the calculator are connected respectively to the control inputs of the preliminary and weight dispensers.