TW200401101A - Loss-in-weight feeder with discharge pressure compensator - Google Patents

Description

200401101 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ‘I::關於一種重量損失質量流系統’其具控制在經 歷_!測量之波動的系統中固體材料之排出 【先前技術】 :量損失進料器一般用於質量流計量整塊固體之工業製 程中。這樣之進料器為精確重量裝置，其工作原理為以建 ^歧點為基礎產生質量流速—段時間後產 ^為了達與確度，進料器懸浮在高解析度天平之機構 重量感應㈣U。進人之材料連續或崎地在材料傳送時 稱重f重量轉變成用於指示進入材料之減少速率之電氣信 唬‘ ^•與代衣要求速率之設定點比較並調整進料速率，藉 以維持在要求之速率傳送。 對特別之灰塵及/或有毒材料或用於食品等級或藥物岸 用之材料，可能適合或甚至要求維持材料在封閉系统中: ，類系統中，進料器與其他連接裝置獨立故進料器無拘 束地懸净在精確重量損失測量之其天平機構上。 Μ出至㈣系統之重量損失進科器，特別是非環境壓 力每境下如在加壓或真空下操作之製程中，極小壓力之波 動（例如，小於W(2·54 cm)氏〇壓力之波動）可與產生之力 作用#擾E天平重量測量而fi起錯誤之進料速率測量及 進料裝置精確度《變化。這些壓力波動當影響進料器瞬間 重量測量之壓力脈衝時發生，其典型上運用垂直向上、或 84864 200401101 反之向下之力於重量感應裝置上引起重量測量錯誤地讀到 較少或較多之值。錯誤之讀值產生重量損失率之改變，·進 料器之控制器感應太多或太少材料排出進料器。為了補 償，進科器之控制器減少或增加速度以符合設定點，排出 每單位時間較少或更多之材料。結果為在這些擾亂時不精 確之質量流量測及進料速率變化。 進料速率在連續之應用中特別重要，此處進料器以比例 控制一或多個其他流動變數。錯誤進料速率亦可在分批應 用中引起質量流變化之問題。 φ 在封閉系統中需要精確重量測量時先前已針對錯誤測量 之問題努力。幾種這些努力在重量控制系統中利用運算法 及利用進料器之電子裝置認定擾亂並調整控制作用。見例 如美國專利第4,054,784號。然而，這些嘗試未排除問題之 - 根本原因。克服因壓力脈衝之錯誤重量測量問題之其他嘗 i 4包括在進料器排出口提供洩壓口以洩除壓力擾亂。然 而洩壓口傾向變成堵塞而如此失去任何優點。此外，視 輸运材料之本性而定’若使用我壓口可能有安全及/或環境φ 上之考慮。 補仏壓力波動之另_選擇為在系統中產生—個出口，其 此出口連接—個定壓源並提供—個灰塵收集系統。例如， 出口可置於排出導槽旁或在下游設備中。關於此方式之問 題為灰塵收集系統之操作及維護傾向太貴且灰塵收集系統 本身可能經歷尚擾亂進料器重量感應及重量操作之間歇壓 &動此外’出口管線可能堵塞並停止排出壓力波動。 84864 200401101 因此’留下對重量損失進料器之改良（特別是使用在封閉 系統中使用者）以提供其不受擾亂（如下游墨力之變化）之需 求。對操作上不昂貴且提供改良精確性（特別是在無法忍受 進料速率變化性之連續操作下）之重量損失進料器亦為合 適的。本發明符合這些需要。 -· 【發明内容】 本發明包括"種改良重量損失進料ϋ，其具有材料輸送 系統、材料輸入之重量感應裝置、調整流量至設計速率以 ^每-時間之重量單位改變或加工之總重量之質量流控 制機構及排出口，其中改爽包括彈性連接至排出 補償器。 本*明尚包括加材料至包括由改良重量損失進料器排出 材料之製程的方法’此進料器具有材料輸送系統、材料輸 入之重量感應裝置、調整流量錢計速率以反應每—時間 义重量早位改變或加工之總重量之質量流控制機構及排出 口，其十該改良包括彈性地連接至排出口之排恩_。 '本發明尚包括對在封閉製程中由下游擾亂產生之平衡力 =万法’在m過程中材料以由包括加上彈性連接至輸送系 ‘无排出Π〈排壓補償器之輸送系統的重量損失量測。Μ 本發明尚包括減少包括加上彈性連接至進料器排出口之 排壓補償器之重量損失進料器之進科速率變化性。 本發明之改良重量損失進料器及方法在有封閉系統 ，材料需要之任何製程中有用。改良進科器及方法對 易受壓力波動影響之製起m 如有非環境壓力系統者）特別有 84864 200401101 ^。在這樣之系統中，此進科器及方法在提供性能之可告 、生進料速率精確性、最小化進料器波動及允許緊穷^ 並減少進料速率之變化之改炎特別有利。&良進”^ 法在種種工業中有用1中應用稱重量系統…實= 括塑膠（包括添加劑如顏料、抗氧化劑）、食物（例:，、= 化生醬、糖菓、麵包、添加維生素之麵粉)、化學藥品二 劑、顏料加工）、藥品、水泥及建築材料。 潔 【實施方式】 本發明提供具排壓補償器之改氣重量損失進料器 封閉系統内特別㈣，且用於㈣f量流速率進科應用或 加起來之浴進料應用。其在連續操作中特別有用。此進料 器特別適合精確及可靠量測固體。進料器在進料材科具高 度灰塵傾向及/或包括有毒材料之固體的製程中有利地有 :。這類之重量損失進料器有適用性，此處添加劑對化學 藥品之比例或攙混操作必須緊密控制。此外，進科器在= 品及藥品工業中有特別用途，此處封閉系統對防止雜質及 付合USDA及FDA標準為重要的。進料器對連續或分批進料 至封閉系統中為有用的。 重里抽失進料器一般可購自如美國阿克力森公司 (Acrison，Inc. (Moonachie，NJ))、K隆索德（K-Tron Soder (Pltman，NJ)、美力克工業（Merrick Industries (Lynn Haven FL)及先格亞克雷特（Schenk AccuRate (Whitewater, WI)之製 造商。其任一種均可根據本發明修改。 一般而言本發明之改良重量損失進料器包括材料輸送系

84864 200401101 、死、材料輸人之重量感應裝置、調整材料流動至反應每單 位時間材料之重„位改變&工之總重量之設計速率的 質量流控制機構及流出口，|中該改良包括彈性連接 出口之排壓補償器。

進料器之材料輸送系統包括以以控制方法有效㈣㈣ 之任何適當進料裝置。一種具體實施例包括預充滿欲輸送 材料或物質之容器（如進料器或料斗），其具有由容器將物質 進料至進料器排出口之裝置，如螺旋進料器、螺旋绩'幫 浦、皮帶1或天窗或振動之盤。進料由馬達、電腦或其 他這樣裝置控制推進物質通過系統。視需要有補充進料器 系統，其自動地在可控制速率將材料餵入材料輸送系統以 維持在預選限制内材料之供應。有補充進料系統允許連續 操作較佳。見例如美國聲明書32，1〇1、美國聲明書32，ι〇2及 美國專利第4,320,855號。

進料器之重量感應裝置包括稱輸送材料重量之裝置及連 結與其重量成比例之產生電器信號之裝置。任何傳統重量 感應裝置可用於本發明中’其產生與容器及其内容物之重 量成比例之電子信號。適當之裝置包括天平、負荷元件、 平衡重量機構或以線性差動變壓器之其他裝置。 免量流控制機構包括接收電器信號、比較設定點標準或 欲加入之總進料量、以比較為基礎計算誤差或修正信號並 產生一或多個#周整材料輸送系統中流速之輸出信號以反應 每單位時間重量單位及/或加工之總重量之改變。質量流控 制機構典型上為包括有關之硬體、軟體及允許顯示數據之 Θ710 84864 200401101 運算法則、系統控制及調整之輪 立' 拘入、以及維持操作員受通 、σ <警告指示器。這類之系統為技蓺 ' m ^ β界自知。流動控制.機 構tx·制進料速率或流速在固定值較佳。 排出口包括讓物質離開重量損失進料器之導管。出口之 材枓、形狀及大小與材料輸送系統相容。在本發明中，立 連接排壓補償器及傳送物質至整個絮 ’、 之導槽或導管。 一下-步驟或階段 在本發明之改良重量損失進 打m甲，使用一種排壓補償 m。此排壓補償器包括彈性連接至 、七 ％任土排出口並裝在靜止支撐 心封閉附件。其典型上為密封 .^ θ . 足响蛊且裝在材料輸送系統 重里感應裝置之獨立靜止支撐上 於… < 、 婿上如此—般干擾由材料 細运系統加工之材料的重量丨 厭士 f里冽里的波動（如封閉系統中之 土力變化)被替換轉移並由排壓補償器吸收留下不η :重量量測。排壓補償器提供由這類波動產生平衡力的: :壓補償器由一或多種適當材料製造。適當材 包括但不限於金屬' 、 玉/ 水D物、木材、石材、水 其混ΐ物。附件之大小或形狀可改變且製成適合在 裝特疋製程及設備，只要其可彈性連接至排出口並 裝置在靜止支撐上。連接 _ 逆妖土評止炎琮為非弹性的。當且， 貫施例為封閉端蓋時’並在 ^ /、在禾场為千坦或囫的且長度可樂 化。典型上，其長；0 較佳 们於24子⑻⑽）’以小於12付（3〇5叫 I與引導至製程之下-階段之排出口、導管 導槽。排壓補償器之功能為藉彈性連接至排出口及由對= 84864 -10- 200401101 止支彳牙之波動（如壓力變化）產生的傳導力維持材料輸送系 ‘况足排出如封閉系統與重量感應裝置及材料輸送系統獨 排出口及排壓補償器間與排出口及排出導槽間之連接為 彈f生的。種種彈性套筒適合此處之使用且由選擇適合接觸 才料之物貝製造。套筒一般由微細編織布、聚合物或 共聚合物製造。實例包括尼龍、#、聚酿、聚婦烴:聚四 =乙烯、聚氯乙烯及混合物與其共聚合物。套筒可塗佈或 浸透以具有抗化學藥品能力及抑制在系統内之灰塵。要求 彈性以使與排出口之運動與材料輸送系統及重量感應裝 置—以及與出導槽或導管分離。套筒以黏著物、甜帶:適 合這類附著之條狀材料。彈性㈣有幾分連續連接較佳提 供不對大氣開放之密封或封閉系統。應用合適特定設備之 套筒大小。套筒典型長度小於則（61em)，以小^ $ cm)較佳。 4為了取大性能表現’贴到排出口之彈性套筒為約等於或 目當於剖面積。對排出導槽及排壓補償器之連接在排出口 =不冋側。為了最大性能表現彈性套筒連接到排出口之反 侧且互相呈1 80度。 =明改艮進料器之一具體實施例參照旧之敛述 重量損失進料器之圖形。材料輸送I统包括欲進 置4未=質充滿在其中之料斗1及排出材料之進料裝 之自t 材料輸送系統中維持預選擇量材料之視需要 义目動補无系統。 84864 -11 - 200401101 尚提供藉測量材料輸送系統及欲排出材料之重量測量排 出材料重量之重量感應裝置2。輸送重量由差異決定。本發 明中使用任何傳統重量感應裝置，其產生與料斗加材料之 重量成比例之電器信號。重量感應裝置可為天平，但典型 上包括負荷元件2(如圖1所描繪）或以線性差動變壓器 (LVDT)或平衡力稱重機構為基礎之其他裝置。高解析度之 負荷元件為較佳之重量感應裝置。雖然在圖1及2中指示重 量感應裝置低於料斗1，料斗亦可由支撐框架懸掛，且重量 感應裝置可位在料斗上。負荷元件與彈簧3一起作用反應重 量損失或增加。重量感應裝置產生符合重量測量之信號。 科斗中之材料重量連續測量，或在連續執行之目的的間隔 測量。 …合重量感應裝置為接受由重量感應裝置傳送之信號並 比較此信號與設定點之質量流控制機構（未顯示）。設定點可 為對製程或是欲進料至製程之總進料重之進料速率。流量 fe制系統控制材料之進料速率在时值為有利的。此外或 另一選擇，特別是對分批操作，流量控制系統可比較信號 二欲加入 < 總進料重。流量控制系統之元件（包括電腦硬 私、軟體及適合本發明重量損失進料器之運算法則）為技藝 界所熟知。見例如美國專利第4,320,855(及其聲明書Re 32’101 及Re. 32，102)、4,762,252、4,579,252及5，103,401 號。 材料由料斗1流至進料裝置4 ,其為任何傳統材料進料裝 置如螺旋進料器或螺旋冑，或任何適當$置如皮帶 '旋 轉關、有天窗或振動盤’在可控制之形狀下有效排出材料。 Q713 S4S64 -12 - 200401101 典型上進料裝置4將為螺旋進料器。進料裝置4以適當馬達 (未顯示）驅動。馬達接收流動控制系統反應比較設定點與重 量感應裝置之信號的k號以控制（即增加或減少）材料排出 料斗之速率。 材料由進料裝置4流至進料器排出口 $ B由排出口 $ ,材料 通過進入排出導槽6。排出口 5以密封之關係彈性連接至包 括覆蓋末端附件7之排壓補償器。排出口5亦以密封關係在 另一側（以相對連接排壓補償器之一側較佳）彈性地連接排 出導槽6彈性此力典型上由在8及9使示之彈性套筒提供。 彈性連接8及9在剖面積上為相等大小較佳。 覆蓋末端附件7裝置在靜止支撐1〇上，其使排壓補償器完 整。覆蓋末端附件7支撐在靜止支撐上與輸送系統4、料斗】 及重量感應裝置2獨立。 由排出導槽6,材料如箭號π所示通過至整個製程之下一 步驟或階段。此過程包括操作（如混合或攙混、化學過程、 化學反應或輸送操作）。 由圓圈内箭號所描述之點A指示由製程中擾篆產生（如下 游壓力變化）典型上向上或向下之力轉移至取代進料裝置4 之靜止支撐10。如此進料重量測量以及計算進料速率不受 力之影響且進料速率更均勻。 圖2描述典型先前技藝重量損失進料器之圖形。數字與圖 1所指不之那些元件一致。注意在圖2中無包括覆蓋末端附 件7及靜止支撐10之排壓補償器與在排出口 5及排壓補償器 間之彈性連接。如此在點A由製程中㈣產生⑼下游壓力 14 84864 •13- 變化）典型上向卜 進料料b T之力轉移至進料裝置4,藉此影變 進料益重1測量及計算進料料。 s 本發明尚包括添加材料 改良重量損失進料器排出：’括由如上述具排壓補償器之 可用在有精確量測材料f ^ 万法 動影響之封閉系統，！:=方法中’_受波 合用在連續質量流速之綱者。此法適 發明之方法在連續質量产進計分批進料應用。本 "進科鉍作中特別有用因為其提供 進料速率精確度之改良 取小化進料器擾亂及允許緊密控 制且減少進料之轡彳ρ柚 ,_ „„ 本發明方法之改良精確度在進料 例控制—或多個其他流動變數之製程中特別有用。 本士明尚包括由封閉製程中下游擾亂產生平衡力之方 法，進入此製程之材料以由包括加上連接至其排出口之排 壓補償器《輸送系統的重量測量。在此方法中，輸送系統 ^如ί述具排壓補償器之改爽重量損失進料器。排壓補 ^貝益如月j面〈細即並裝置在靜止支撐上且彈性連接至排出 口 ’其出口彈性連接至輸送材料至製程之下一步驟或階段 之導槽或導管。製程擾亂典型上為下游壓力變化或對輸送 系統之重量測量有不利影響之其他這類擾亂。由下游擾亂 產生（力轉移至排壓補償器並藉此平冑，藉&留下 響之重量測量。 雖然壓力波動已用於例示在此之製程擾亂之形式，已認 知製程擾亂源不重要。只要擾亂使精確重量測量混亂且可 被排壓補償器吸收，將了解本發明之改良重量損失進料器 84864 •14· 及方法的優點。 本發明尚包括減少重量損失進料器進料料變化性之方 法’此進料器包括加上彈性連接至其排出口之排壓補償 器。可購得之進料器以及已經在製程中使用者可使用本發 明修改藉減少因重量測量之擾亂的變化以改良進料速率精 崔度如上逑·^排壓補償4加到進料器。排壓補償器裝置 在靜止支撐上’並彈性連接至輸送材料至製程之下—步驟 或階段之排出導槽或導管。彈性連接之形式及大小如上所 述且位於如上所述之位置。 本發明解決對應用在封閉製㈣統中之所有形式重量損 失進料器-般之進料精確度問題。調整任何型號之重量損 失進料器為不昂貴且容易的。本發明設計簡單、完全被動 的、不像-般彈性套筒備品其不需要保養且避免提供我露 定壓源之昂貴設備的需求。可調整經歷所述問題之現存進 料器應用’可供應可選擇之附加物以改良在新進料器應用 中進料速率精確度。可根據本發明修改可購得之進料器以 提供在此得到之利益。 貫例 在生產含根據美國專利第4,579,725號之單過硫酸鉀之 體之製程中，Η4〇5及H2S〇4之水溶液混合物以氫氧化抑2 水溶液部分中和。產生之混合物為具含活性組分khs〇5之 晶體的於漿。分離晶體並乾燥1壓補償器裝置在阿克力 森型號402-200-100-BDF 1.5-F重量損失進料器上以產生圖1 所示之進料器。晶體與碳酸鎂粉末在1:1之相對目標比例下 84864 -15· 2004011°1 攙混，其中碳酸鎂以如圖丨所示之重量損失進料器加到晶體 中 〇 比較實例 使用如圖2所示之傳統重量損失進料器添加碳酸鎂重複 貫例（製程。碳酸鎂以·43:1之相對目標比例添加以補償擾 亂。擾亂造成進料速率變化及製程進料不足之期間。㈣ 列在表1中。

亂斤見到，使用本發明進料器藉除去對進料器之擾 =供改艮之性能表現。料，因為在實例中 控制設定在'較栖枯. 復礼 -，k 反劑之使用，藉以減少製造 腎〜~ &之雜誌。改良進科器尚允許在目標比例之 緊达、控制，如較低標準差所指示。 【圖式簡單說明】 圖1為根據本發明之重量損失進料器的圖。 二為，據先前技藝之重量損失進料器的圖。 圖式代不'符號說明 料斗 2 3 重量感應裝置 彈簧 84864 -16 - 200401101 4 進料裝置 5 排出口 6 排出導槽 7 覆蓋末端附件 8 彈性連接 9 彈性連接 10 靜止支撐 11 箭號 84864 - 17

Claims (1)

1. 20040110] 拾、争請專利範園： I. 一種改良重量損失進料哭，並θ ^ 卞。。其具有材料輸送系統、材料 輸入之重量感應裝置、調整材科流動至回應每單位時間 材料重量單位或加工之總重I夕m、， 置夏足改變足設計速率的質量 流控制機構及排出口，其中該改良包括彈性地連接至梦 排出口之排壓補償器。 F •如申請專利範圍第1項之進料哭，i 士、，灿γ 延村益，其中孩排壓補償器包括 連接洋性套筒至該排出口之封閉末端附件。 如令請專利範圍第2項之進料哭甘士、，1 ^ ^ 進科益，其中蔹排壓補償器連接 土獨互於重量感應裝置之靜止支撐。 如申請專利範圍第3項之進料 ..^ t 杆，其尚包括以彈性套筒彈 性連接至該排出口之排出導槽。 如申請專利範圍第4項之谁 枓益，其中茲連接該排壓補償 益土孩排出口之彈性套 ,问及連接該排出口至該排出導槽 在剖面積上約為相同大小。 如申請專利範圍第5項之進料甘士、、 凊拉、1 進科备，其中蔹彈性套筒為連續 連接以提供封閉之系統。 7 9 如申請專利範圍第6項之 s 進科备，其中連接該排壓補償器 以排出口之彈性套筒及連接 彈性套筒位在該排出口之不同側。/排出導槽（ 如申請專利範圍第7項之 ^ ,φ-, 哭种益，其中連接蒸排壓補償器 二-排出口之彈性套筒及連接該排 彈性套筒位在該排出口之相反側。 #出導U .如申清專利範圍第1喝 "迤料器，其用在連續質量流速率 84864 進料應用或在合計整批進料應用中。 1。· 了加材料至包括由改良重量損失進科器拆出該材料 ㈣万法’該進料11具有材料輸送系統、材料輸入 疋《感應裝置、調整材料流動至回應每單位時間材科 重量單位或加工之總重量之改變之設計速率的質量流控 制機構及排出口’其中該改良包括彈性連接至該排出口 之排壓補償器。 種由封閉製私中下游壓力擾亂產生平衡力之方法，進 入該製程之材料以由包括加上彈性連接至其排出口之排 壓補償器之輸送系統的重量損失測量。 12. —種減少重量損失進料器之進料速率變化之方法，該進 料器包括加上彈性連接至該進料器排出口之排壓補償 器。 、 13. 14. 如申請專利範圍第1()、ll5iU2Jf之方法，其中該排壓補 償器包括以彈性㈣連接至該排出口之封閉末端附件。 如申叫專利|a圍第i 3項之方法，其中該排壓補償器連接 至獨立於該重量感應裝置之靜態支撐。 15 ’如申明專利範圍第14項之方法，其尚包括以彈性套筒彈 性連接至該排出口之排出導槽。 16. 如申叫專利範圍第丨5項之方法，其中該連接該排壓補償 器至該排出口之彈性套筒及連接該排出口至該排出導槽 之彈性套筒在剖面積上約為相同大小。 17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該彈性套筒為連續 連接以提供封閉系統。 84864 200401101 如申凊專利範圍第17項之方法，其中連接該排壓補償器 至該排出口之彈性套筒及連接該排出口至該排出導槽之 彈性套筒位在該排出口之不同側。 如申叫專利la圍第18’之方法，其中連接該排壓補償器 :該排出口之彈性套筒及連接該排出口至該排出導槽之 彈性套筒位在該排出口之相反侧。 20. -種經改艮之重量損失進料器，其具有材料輸送系統、 材料輸人之重量感應裝置、調整材料流動至回應每單位 時間材料重里單位或加工之總重量之改變之設計速率的 =量流控制機構及排出口，其中該改良處包括排壓補償 益’其係形成為連接至獨立於重量感應裝置之靜止支撐 之封閉末端附件，該排壓補償器由彈性套筒連續連接至 排出口之一側，該排出口由剖面積約為相同大小之彈性 套筒於相反側連續連接至排出導槽。 84864