способ порционного взвешивания сыпучих продуктов и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ порционного взвешивания сыпучих продуктов, включающий разделение потока продукта на порции, взвешивание порций, с последующим суммированием веса отдельных порций для оценки фактически отгруженного продукта, отличающийся тем, что разделение падающего через калиброванное отверстие потока продукта на порции производят вращающимся дозатором, направляющим поток продукта поочередно в несколько (минимум четыре) весоизмерительных устройства, каждое из которых работает по замкнутому циклу, состоящему из следующих рабочих фаз: взвешивания порожнего весоизмерительного устройства, загрузки весоизмерительного устройства порцией продукта, взвешивания заполненного весоизмерительного устройства и разгрузки весоизмерительного устройства; работу всех весоизмерительных устройств осуществляют параллельно во времени со смещением одной рабочей фазы каждого последующего весоизмерительного устройства, причем очередность следования весоизмерительного устройства и его рабочую фазу определяют соответственно направлением вращения дозатора и его фактическим положением, а установка величины порции продукта, загружаемой в весоизмерительное устройство, ее изменение и коррекция в процессе взвешивания зависит от скорости вращения дозатора, задаваемой блоком управления и обработки информации.

2. Устройство порционного взвешивания сыпучих продуктов, содержащее бункер, управляемый шибер бункера, дозатор, весоизмерительное устройство (ВУ) с тензометрическими преобразователями давления, блок управления и обработки информации, отличающееся тем, что устройство снабжено вращающимся дозатором в виде наклонного патрубка, одним концом закрепленного под управляемым шибером бункера с возможностью вращения, приводимого в движение электрическим приводом, подключенным к блоку управления и обработки информации, несколькими весоизмерительными устройствами (минимум четыре), установленными в горизонтальной плоскости под вращающимся дозатором, каждое из весоизмерительных устройств выполнено в виде емкости, опирающейся на тензометрические преобразователи давления, закрепленные на опорной раме и связанные своими выходами с блоком управления и обработки информации, в нижней части каждой емкости установлен управляемый шибер, подключенный к блоку управления и обработки информации, датчиком положения вращающегося дозатора, связанным с блоком управления и обработки информации.

3. Устройство порционного взвешивания сыпучих продуктов по п.2, отличающееся тем, что верхняя часть каждой емкости выполнена в виде сектора цилиндра таким образом, что весоизмерительные устройства, установленные на опорной раме, вместе образуют замкнутый цилиндр, но при этом остаются взаимно независимыми.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для дозирования сыпучих продуктов в потоке и порционного взвешивания больших масс сыпучих продуктов, например сахара или зерна на элеваторе.

Известен способ порционного весового дозирования сыпучих материалов (Патент РФ № 2085521, МПК⁷ С03В 1/00, G01G 13/28, В28С 7/04 от 07.27.1997), в соответствии с которым загрузка дозы частями массой, равной частному от деления заданной массы дозы на число частей, определение массы выгружаемого материала после разгрузки каждой части, вычисление разности между заданной массой дозы и суммарной массой выгружаемого материала, корректирование массы последней части.

Недостатком данного технического решения является, во-первых, наличие емкости, содержащей ограниченную величину заданной массы продукта, во-вторых, необходимость взвешивания всей емкости целиком для определения разности масс между исходной заданной массой и выгруженной к определенному моменту времени, что приводит к снижению точности отдельной частной порции продукта.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является выбранный в качестве прототипа способ порционного весового дозирования (Патент РФ № 2047848, МПК⁷ G01G 13/285, G01F 13/00 от 10.11.1995), включающий установку емкости в загрузочное положение, открытие клапана, дозирование до заданного веса, прекращение дозирования закрытием клапана и опорожнение емкости, причем емкости закреплены попарно симметрично на шарнирно-подвешенной в стойках оси с таким расчетом, чтобы в загрузочном положении каждая емкость была уравновешена другой емкостью из этой пары, устанавливают регулирующим элементом перед загрузкой определенную, в соответствии с градировочной зависимостью массы порции вещества от тока в электрической цепи катушки, силу тока в катушке с незамкнутым ферромагнитным сердечником, который неподвижно закрепляют, а магнитную цепь катушки в загрузочном положении замыкают ферромагнитным якорем, закрепленным на боковой поверхности каждой емкости, загрузку прерывают при превышении момента от силы тяжести загруженной емкости момента от удерживающей очередную емкость в загрузочном положении магнитной силы катушки с замкнутой магнитной цепью, причем процесс опорожнения начинают с момента поворота загруженной емкости и заканчивают при ее горизонтальном симметрично повернутом положении.

Недостатком способа-прототипа является, во-первых, движение взвешиваемой массы продукта вокруг горизонтальной оси, инерционность которого приводит к необходимости использования демпферов, а следовательно, негативно влияет на эффективность работы устройства в целом, во-вторых, изменение объема весоприемного устройства при возможном налипании продукта на стенках емкостей, приводящее к появлению ошибок дозирования, в-третьих, отсутствие автоматического регулирования и коррекции веса порций продукта в процессе осуществления способа весового дозирования.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство порционного взвешивания сыпучих продуктов (Патент РФ № 2284016, МПК⁷ G01G 13/04, Бюл. № 26 от 20.09.2006), содержащее установленные последовательно предварительный дозатор и весовой дозатор с тензометрическими преобразователями давления, блок индикации, вычислитель, измеритель заполнения предварительного дозатора, регулятор заполнения предварительного дозатора, выходы преобразователя давления и измерителя заполнения предварительного дозатора подключены к вычислителю, а выходы вычислителя соединены с блоком индикации и управляемыми шиберами предварительного и весового дозаторов.

Недостатком технической реализации данного устройства являются сложность алгоритма расчета и коррекции веса одной порции, т.к. оценка веса порции осуществляется в процессе наполнения весоприемного устройства. Вместе с тем происходит снижение производительности из-за дискретности процесса измерения и необходимости учета ударных нагрузок на весоприемном устройстве.

Задачей изобретения является повышение точности и скорости дозирования сыпучих продуктов.

Задача решается тем, что в способе порционного взвешивания, включающем разделение потока продукта на порции, поочередным направлением потока в несколько весоприемных емкостей, поочередным взвешиванием порций продукта и дальнейшим поочередным опорожнением емкостей, установку регулирующим элементом величины порции продукта, загружаемой в емкости, разделение падающего через калиброванное отверстие потока продукта на порции производят вращающимся дозатором, направляющим поток продукта поочередно в несколько (минимум, четыре) неподвижных весоизмерительных устройства (ВУ), каждое из ВУ работает по замкнутому циклу, состоящему из следующих рабочих фаз: взвешивания порожнего ВУ, загрузки ВУ порцией продукта, взвешивания заполненного ВУ и разгрузки ВУ; работу всех ВУ осуществляют параллельно во времени со смещением одной рабочей фазы каждого последующего ВУ, причем очередность следования ВУ и его рабочая фаза определена соответственно направлением вращения дозатора и его фактическим положением, а установка величины порции продукта, загружаемой в ВУ, ее изменение и коррекция в процессе взвешивания зависит от скорости вращения дозатора, задаваемой блоком управления и обработки информации.

Задача также решается тем, что устройство порционного взвешивания сыпучих продуктов содержит бункер, управляемый шибер бункера, дозатор, весоизмерительное устройство (ВУ) с тензометрическими преобразователями давления, блок управления и обработки информации, снабжено вращающимся дозатором, в виде наклонного патрубка, одним концом закрепленного под управляемым шибером бункера с возможностью вращения, приводимого в движение электрическим приводом, подключенным к блоку управления и обработки информации. Применение вращающнгося дозатора обеспечивает перенаправление потока продукта последовательно в несколько ВУ.

Дополнительно устройство содержит несколько неподвижных ВУ (минимум, четыре), установленных в горизонтальной плоскости на опорной раме под вращающимся дозатором, причем каждое из ВУ выполнено в виде емкости, опирающейся на тензометрические преобразователи давления, закрепленные на опорной раме и связанные своими выходами с блоком управления и обработки информации, а в нижней части каждой емкости установлен управляемый шибер, подключенный к блоку управления и обработки информации.

Для обеспечения согласованной во времени совместной работы нескольких ВУ используется датчик положения вращающегося дозатора, связанный с блоком управления и обработки информации, показания которого поступают в блок управления и обработки информации для смены рабочих ВУ.

Причем работу всех ВУ осуществляют параллельно во времени со смещением одной рабочей фазы каждого последующего ВУ, а очередность следования ВУ и его рабочую фазу определяют соответственно направлением вращения дозатора и его положением, определяемым с помощью датчика положения вращающегося дозатора. Установка величины порции продукта, загружаемой в ВУ, ее изменение и коррекция в процессе взвешивания зависит от скорости вращения дозатора, задаваемой блоком управления и обработки информации.

Дополнительно с этим верхняя часть каждой емкости выполнена в виде сектора цилиндра таким образом, что ВУ, установленные на опорной раме вместе, образуют замкнутый цилиндр, но при этом остаются взаимно независимыми. С одной стороны, это обеспечивает независимость оценки веса отдельной емкости, а с другой, непрерывность падающего потока продукта при переходе патрубка от одной емкости к другой.

На фиг.1 представлено устройство порционного взвешивания сыпучих продуктов, реализующее заявленный способ.

На опорной раме 1 установлен бункер 2, в конусной части которого установлены последовательно управляемый шибер 3 и вращающийся дозатор 4, выполненный в виде наклонного патрубка, приводимого в движение электрическим приводом 5, подключенным к блоку управления и обработки информации 6.

Под вращающимся дозатором 4 расположены несколько (минимум, четыре) весоизмерительных устройств (ВУ) 7.1-7.4, выполненных в виде емкостей, в нижней части которых размещены управляемые шиберы 8.1-8.4, причем сами емкости установлены неподвижно и опираются на тензометрические преобразователи давления 9.1-9.4, закрепленные на опорной раме 1 и связанные своими выходами с блоком управления и обработки информации 6.

Под весоизмерительными устройствами 7.1-7.4 на демпферах 10, закрепленных на опорной раме 1, расположена выпускная воронка 11.

Для согласования циклов работы ВУ 7.1-7.4 с положением вращающегося дозатора 4 установлен датчик положения 12, который может иметь различное исполнение (контактное или бесконтактное), своими выходами связанный с блоком управления и обработки информации 6 и срабатывающий в момент достижения вращающимся дозатором 4 переднего края каждого следующего ВУ.

На фиг.2 представлен вид сверху на емкости 7.1-7.4, верхние части которых выполнены в виде секторов цилиндра, образующих вместе замкнутый цилиндр.

Исходное состояние модуля отгрузки:

- в блоке управления и обработки информации 6 задается требуемая величина веса отгружаемого продукта М ₃;

- сахар в бункере 2 удерживается при помощи управляемого шибера 3;

- все весоизмерительные устройства 7.1-7.4 пусты, а их соответствующие шиберы 8.1-8.4 закрыты;

- пусть в исходном состоянии патрубок размещается над ВУ 7.1.

Работа модуля отгрузки.

При поступлении сигнала «начало работы», передаваемого с блока управления и обработки информации 6, происходит оценка веса всех пустых ВУ 7.1-7.4 и запоминается в блоке управления и обработки информации 6.

После этого открывается шибер 3, начинается вращение дозатора 4 с заданной скоростью при помощи электрического привода 5, и продукт начинает поступать в ВУ 7.1.

Измерительная емкость 7.1 постепенно наполняется, а дозатор 4 подойдет своим передним краем к ВУ 7.2, произойдет первое срабатывание датчика положения 12, сигнал поступит в блок управления и обработки информации 6, который для ВУ 7.1 начнет процесс измерения веса порции продукта, а для остальных ВУ произойдет смена рабочих фаз.

При втором срабатывании датчика 12 (когда дозатор 4 подойдет своим передним краем к ВУ 7.3) для ВУ 7.1 закончится процесс взвешивания порции продукта М_п и начнется процесс опорожнения, для чего блок управления и обработки информации 6 выдаст сигнал для открытия шибера 8.1, а для остальных ВУ произойдет смена рабочих фаз цикла.

При третьем срабатывании датчика 12 (когда дозатор 4 подойдет своим передним краем к ВУ 7.4) блок управления и обработки информации 6 выдаст сигнал для закрытия шибера 8.1, и начнется процесс оценки веса пустого ВУ 7.1 блоком управления и обработки информации 6, а для остальных ВУ произойдет смена рабочих фаз цикла.

При четвертом срабатывании датчика 12 (когда дозатор 4 подойдет своим передним краем к ВУ 7.1) закончится процесс оценки веса пустого ВУ 7.1 и начнется процесс загрузки следующей порции продукта в ВУ 7.1, а для остальных ВУ произойдет смена рабочих фаз цикла.

Таким образом, для ВУ 7.1 осуществляется цикл, состоящий из следующих рабочих фаз: взвешивания порожнего ВУ, загрузки ВУ порцией продукта, взвешивания заполненного ВУ и разгрузки ВУ.

Работу всех ВУ осуществляют параллельно во времени со смещением одной рабочей фазы каждого последующего ВУ, причем очередность следования ВУ и его рабочую фазу определяют направлением вращения дозатора и его фактическим положением, а установка величины порции продукта, загружаемой в ВУ, ее изменение и коррекция в процессе взвешивания, зависит от скорости вращения дозатора, задаваемой блоком управления и обработки информации.

Блок управления и обработки информации 6 суммирует массу отгруженного продукта по каждому ВУ 7.1-7.4 и при достижении величины веса отгруженного продукта М=М₃-2М_п вырабатывает сигнал на закрытие шибера 3.

После чего вращение дозатора 4 и работу устройства продолжают еще в течение двух фаз, до полного опорожнения всех ВУ 7.1-7.4.