(2)Data zgłoszenia:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (2 1) Numer zgłoszenia: (2)Data zgłoszenia: (5 1) IntCl6: G01G 11/04 G01G3/14 (54)Sposób dozowania substancji sypkich ślimakowym dozownikiem wagowym i układ dozowania substancji sypkich ślimakowym dozownikiem wagowym (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 21/94 (73) Uprawniony z patentu: Tabędzki Krzysztof, Poznań, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 01/97 (72) Twórca wynalazku: Krzysztof Tabędzki, Poznań, PL PL B1 (57) 2. Układ dozowania substancji sypkich ślimakowym dozownikiem wagowym, zawierający podajnik dozujący z ruchomym elementem, przemieszczającym substancję sypką, mającym postać ślimaka, urządzenie napełniające zasobnik dozownika zawieszony na układzie ważącym, korzystnie tensometrycznym którego sygnał wyjściowy jest przetwarzany w układzie sterowania, zawierającym na wejściu przetwornik a-c połączony wyjściem z blokiem programowego cyfrowego sterowania silnikiem napędowym ruchomego elementu podajnika dozującego, znam ienny tym, że ślim ak (2) podajnika dozującego (1) ma oś obrotu usytuowaną pod kątem ostrym w górę w kierunku przemieszczania substancji sypkiej względem poziomu odbioru substancji dozowanej, najkorzystniej pod kątem równym kątowi usypu dozowanej substancji sypkiej, 1 jest sprzężony z silnikiem napędowym, korzystnie od strony wylotu podajnika dozującego (1). Fig.1

2 Sposób dozowania substancji sypkich ślimakowym dozownikiem wagowym i układ dozowania substancji sypkich ślimakowym dozownikiem wagowym Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób dozowania substancji sypkich ślimakowym dozownikiem wagowym, korzystnie z ważeniem tensometrycznym, wyposażony w podajnik dozujący, w którym substancję sypką przemieszcza się ruchomym elementem podajnika dozującego w postaci ślimaka, napędzanym silnikiem elektrycznym, sterowanym przetworzonym sygnałem wyjściowym układu ważącego, znamienny tym, że substancję sypką przemieszcza się kwantowo ślimakiem (2), podajnika dozującego (1) nadając mu ruch krokowy z następstwem kroków programowo rozłożonym w czasie, przy czym jednocześnie przemieszczanie substancji sypkiej realizuje się ślimakiem (2), unosząc substancję sypką zwojami ślimaka (2) w górę pod kątem ostrym, stanowiącym kąt usytuowania osi ślimaka (2) względem poziomu, najkorzystniej równym kątowi usypu dozowanej substancji sypkiej. 2. Układ dozowania substancji sypkich ślimakowym dozownikiem wagowym, zawierający podajnik dozujący z ruchomym elementem, przemieszczającym substancję sypką, mającym postać ślimaka, urządzenie napełniające zasobnik dozownika zawieszony na układzie ważącym, korzystnie tensometrycznym którego sygnał wyjściowy jest przetwarzany w układzie sterowania, zawierającym na wejściu przetwornik a-c połączony wyjściem z blokiem programowego cyfrowego sterowania silnikiem napędowym ruchomego elementu podajnika dozującego, znamienny tym, że ślimak (2) podajnika dozującego (1) ma oś obrotu usytuowaną pod kątem ostrym w górę w kierunku przemieszczania substancji sypkiej względem poziomu odbioru substancji dozowanej, najkorzystniej pod kątem równym kątowi usypu dozowanej substancji sypkiej, i jest sprzężony z silnikiem napędowym, korzystnie od strony wylotu podajnika dozującego (1). 3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że silnik napędowy ślimaka (2) podajnika dozującego (1) stanowi silnik krokowy (8) sprzężony z układem sterowania, jednocześnie ślimak (2) jest zakończony częścią o zagęszczonym zwoju, drobnozwojową lub wielozwojową (2 ), za którą korzystnie ma osadzone rozgamiacze (9). 4. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że zawiera nadto sterownik silnika krokowego (10) i przyłączony wyjściem do jego wejścia blok (11) generowania programowalnej fali impulsów o programowanym rozkładzie czasowym, do którego wejścia przyłączone jest wyjście bloku programowego cyfrowego sterowania (7). * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób dozowania substancji sypkich ślimakowym dozownikiem wagowym i układ dozowania substancji sypkich ślimakowym dozownikiem wagowym, przeznaczony w szczególności do stosowania przy konieczności bardzo dokładnego dozowania niewielkich ilości substancji w procesach technologicznych, wymagających przygotowania nasypu substancji dozowanej z określoną proporcją koncentracji. W znanym sposobie dozowania substancji sypkich ślimakowym dozownikiem wagowym, korzystnie z ważeniem tensometrycznym, wyposażonym w znany podajnik dozujący, substancję sypką przemieszcza się ruchomym elementem podajnika dozującego, napędzanym silnikiem elektrycznym, sterowanym przetworzonym sygnałem wyjściowym układu ważącego. W sposobie tym element ruchomy podajnika dozującego w postaci ślimaka, przemieszczający substancję sypką, napędzany jest ruchem ciągłym o zmiennej prędkości w czasie cyklu dozowania. Odpowiadający opisanemu sposobowi układ dozowania substancji sypkich, zawiera dozownik wagowy, z ruchomym elementem podajnika dozującego, przemieszczającym substancję

3 sypką, napędzanym silnikiem elektrycznym indukcyjnym 3-fazowym jednobiegowym, urządzenie napełniające zasobnik dozownika wagowego, który to zasobnik zawieszony jest na układzie ważącym, korzystnie tensometrycznym, którego sygnał wyjściowy przetwarzany jest w układzie sterowania. Układ sterowania zawiera na wejściu przetwornik a-c, połączony wejściem z wejściem bloku programowanego cyfrowego sterowania, którego wyjście przyłączone jest do wejścia bloku zadawania sygnałów na falownik, wyjście którego jest z kolei przyłączone do wejścia falownika zasilającego silnik indukcyjny. Silnik ten jest sterowany programowo w funkcji niedomiaru, oznaczającego ilość substancji pozostałą do zadozowania, kontrolowaną programowo przez blok programowego cyfrowego sterowania. Opisane rozwiązanie charakteryzuje niekorzystna struktura niestabilności długiej i złożonej pętli sprzężenia zwrotnego, którą tworzą kaskadowo połączone układy wzmacniające zawarte w blokach przetwornika a-c, programowego cyfrowego sterowania, zadawania sygnału na falownik, w samym falowniku, zawierającym układ regulacji sygnału zmiany częstotliwości podawanej na silnik asynchroniczny o niesztywnej charakterystyce; a także złożony dynamicznie układ elektromagnetyczny samego silnika. Przy większych wzmocnieniach w takiej pętli niestabilność układu sterowania powoduje występowanie drgań, zaś przy mniejszych wzmocnieniach występuje ograniczenie dynamiki układu przy zmianach zadawanej wydajności. Opisane wady powodują, że przedstawione rozwiązania są mało przydatne przy bardzo dokładnym dozowaniu bardzo małych ilości substancji sypkich w postaci nasypu rozłożonego w czasie strumienia o małej wydajności i wymaganej stabilności. Dokładność dozowania utrudnia dodatkowo znaczna waga zespołu napędowego i kosza dozownika, co przy opisanej niestabilności układu sterowania powoduje, że gubi się również dokładność zastosowanych w układzie ważenia czujników tensometrycznych. Jest to szczególnie istotne w końcowej fazie cyklu dozowania niewielkich ilości substancji. W sposobie dozowania substancji sypkich ślimakowym dozownikiem wagowym według wynalazku, korzystnie z ważeniem tensometrycznym, wyposażonym w znany podajnik dozujący, w którym substancję sypką przemieszcza się ruchomym elementem podajnika dozującego w postaci ślimaka, napędzanym silnikiem elektrycznym, sterowanym przetworzonym sygnałem wyjściowym układu ważącego istota rozwiązania polega na tym, że substancję sypką przemieszcza się kwantowo ruchomym elementem podajnika dozującego ślimakiem, nadając mu ruch krokowy z następstwem kroków programowo rozłożonym w czasie, przy czym jednocześnie przemieszczanie substancji sypkiej realizuje się ślimakiem, unosząc substancję sypką zwojami ślimaka w górę pod kątem ostrym stanowiącym kąt usytuowania osi ślimaka względem poziomu, najkorzystniej równym kątowi usypu dozowanej substancji sypkiej. W układzie dozowania substancji sypkich ślimakowym dozownikiem wagowym według wynalazku, zawierającym podajnik dozujący z ruchomym elementem, przemieszczającym substancję sypką, mającym postać ślimaka, urządzenie napełniające zasobnik dozownika zawieszony na układzie ważącym, korzystnie tensometrycznym, którego sygnał wyjściowy jest przetwarzany w układzie sterowania, zawierającym na wyjściu przetwornik a-c połączony wyjściem z blokiem programowego cyfrowego sterowania silnikiem napędowym ruchomego elementu silnika podającego, istota rozwiązania polega na tym, że ślimak podajnika dozującego ma oś obrotu usytuowaną pod kątem ostrym w górę w kierunku przemieszczania substancji sypkiej względem poziomu odbioru substancji dozowanej, najkorzystniej pod kątem równym kątowi usypu dozowanej substancji sypkiej, i jest sprzężony z silnikiem napędowym, korzystnie od strony wylotu podajnika dozującego. Korzystnie silnik napędowy ślimaka podajnika dozującego stanowi silnik krokowy, sprzężony z układem sterowania, jednocześnie ślimak jest zakończony częścią o zagęszczonym zwoju, drobnozwojową lub wielozwojową, za którą korzystnie ma osadzone na osi rozgarniacze. Układ sterowania zawiera nadto sterownik silnika krokowego i przyłączony wyjściem do jego wejścia blok generowania programowanej fali impulsów o programowanym rozkładzie czasowym, do którego wejścia przyłączone jest wyjście bloku programowego cyfrowego sterowania.

4 Rozwiązania według wynalazku eliminują wady sposobu i układu przedstawionych w stanie techniki. Przejście na kontrolowaną kwantyzację programową przemieszczeń ślimaka, rezygnacja ze sterowania jego prędkością poprzez pośrednie śledzenie jego przemieszczenia w czasie oraz uniesienie ślimaka kątem usypu dozowanej substancji wraz z jego ukształtowaniem, przy opisanym ruchu krokowym czynią rozwiązania według wynalazku bardzo dokładnymi i zapewniającymi stabilność dozowania w czasie. Wielkość porcji dozowanej związana jest z ilością kroków silnika krokowego, intensywność dozowania związana jest z rozkładem czasowym kroków tego silnika, a precyzję tych parametrów w czasie dozowania podnosi uwzględnienie w konstrukcji podajnika dozującego kąta usypu dozowanej substancji sypkiej. Dokładność zapewnia również fakt znacznego zmniejszenia masy zespołu napędowego, przez co zostaje uzyskany korzystny stosunek nośności dozownika wagowego do tary. To wszystko sprawia, że rozwiązania według wynalazku są szczególnie przydatne przy dozowaniu małych i bardzo małych ilości substancji sypkich. Przedmiot wynalazku został przedstawiony na przykładzie realizacji objaśnionym bliżej rysunkiem, na którym na fig. 1 pokazano schemat blokowy układu dozowania i sterowania dozownikiem wagowym z uwidocznioną schematycznie konstrukcją samego układu dozowania, zaś na fig. 2 pokazano schematycznie konstrukcję samego ślimaka podajnika dozującego. Układ dozowania substancji sypkich ślimakowym dozownikiem wagowym, zawiera podajnik dozujący 1 z ruchomym elementem, przemieszczającym substancję sypką, mającym postać ślimaka 2, urządzenie napełniające 3, zasobnik 4 dozownika, zawieszony na układzie ważącym, korzystnie tensometrycznym, z tensometrami 5, którego sygnał wyjściowy jest przetwarzany w układzie sterowania, zawierającym na wejściu przetwornik a-c 6, połączony wyjściem z blokiem programowego cyfrowego sterowania 7 silnikiem napędowym ruchomego elementu podajnika dozującego 1. Ślimak 2 podajnika dozującego 1 ma oś obrotu usytuowaną pod kątem ostrym w górę w kierunku przemieszczania substancji sypkiej względem poziomu odbioru substancji dozowanej, najkorzystniej pod kątem równym kątowi usypu dozowanej substancji sypkiej, i jest sprzężony z silnikiem napędowym, korzystnie od strony wylotu podajnika dozującego 1. Silnik napędowy ślimaka 2 podajnika dozującego 1 stanowi silnik krokowy 8, sprzężony z układem sterowania. Jednocześnie ślimak 2 jest zakończony częścią o zagęszczonym zwoju, drobnozwojową lub wielozwojową 2, za którą korzystnie ma osadzone na osi rozgarniacze 9. Układ sterowania zawiera nadto sterownik silnika krokowego 10 i przyłączony wyjściem do jego wejścia blok 11 generowania programowalnej fali impulsów o programowanym rozkładzie czasowym, do którego wejścia przyłączone jest wyjście bloku programowego cyfrowego sterowania 7. Substancja sypka dozowana jest na urządzenie odbierające 12. Sygnały analogowe tensometrów 5 układu ważącego dozownika zamieniane są na postać cyfrową w przetworniku a-c 6 i podawane do bloku programowego cyfrowego sterowania 7. W bloku tym tworzy się rejestr cyfrowego odwzorowania bieżącej ilości masy substancji w zasobniku 4 dozownika, od którego w chwili rozpoczęcia dozowania odejmuje się zawartość uprzednio, również w tym bloku, utworzonego rejestru cyfrowego odwzorowania ilości zadanej, tworząc rejestr cyfrowy wartości końcowej dozowania zapisywany w chwili startu dozownika. Podczas dozowania na bieżąco od zawartości rejestru cyfrowego odwzorowania bieżącej ilości masy substancji w zasobniku 4 dozownika odejmuje się zawartość rejestru cyfrowego wartości końcowej dozowania, uzyskując, odwzorowujący ilość masy pozostałą do zadozowania, cyfrowy sygnał wartości niedomiaru, w funkcji którego steruje się zespołem napędowym ruchomego elementu podajnika dozującego 1. Sterowanie to polega na tym, że ślimak 2 podajnika dozującego 1 przemieszcza się krokowo sterowanym w funkcji tego sygnału wartości niedomiaru silnikiem krokowym 8. Silnik krokowy 8 sprzężony jest ze sterownikiem silnika krokowego 10. Blok programowego cyfrowego sterowania 7, odpowiedni do bieżącego poziomu sygnału wartości niedomiaru, podaje programowo nastawy do bloku 11 generowania programowalnej fali impulsów o programowanym rozkładzie czasowym. Nastawy te określają ilość i następstwo czasowe kroków w postaci ilości i rozkładu czasowego impulsów programowanej fali podawanej z bloku 11 do sterownika silnika krokowego 10. Przy dozowaniu przykładowo masy kilku kilogramów substancji sypkiej pierwsze kilogramy mogą być zadozowane ze znaczną szybkością. Dokładność naważenia i zadozowania substancji zależy głównie od dokładności w końco-

5 wej fazie dozowania. Stąd w czasie dozowania, najkorzystniej w jego końcowej fazie, cyklicznie prowadzi się analizę przyrostu masy, zadozowanej w funkcji ilości wykonanych kroków silnika krokowego 8, tworząc w bloku 7 rejestr błędów dozowania, odpowiadających programowo dobranej ilości kroków silnika, na podstawie którego na bieżąco koryguje się zadawaną ilość kroków z uwzględnieniem ich następstwa czasowego. Dzięki takiemu sterowaniu dozownika uzyskuje się dowolnie zaprogramowaną bardzo dokładną kwantyzację ilości masy zadozowanej, sterując zarówno wielkością porcji przypadającej na jeden krok silnika krokowego jak i czasowym rozkładem kroków silnika, a więc i porcji substancji dozowanej. Usytuowanie ślimaka 2 podajnika dozującego 1 pod kątem usypu dozowanej substancji, przy jednoczesnym wyposażeniu go w końcową część drobnozwojową 2 i rozgarniacz 9 powoduje, że u wylotu podajnika dozującego 1 tworzy się usyp substancji dozowanej o kącie odpowiadającym kątowi usypu tej substancji, a więc i usytuowaniu osi ślimaka 2. W połączeniu z programowo kontrolowanym ruchem krokowym ślimaka 2 opisany sposób i układ zapewniają precyzję dozowania, niemożliwą do uzyskania w dotychczas znanych rozwiązaniach.

6 Fig. 1 Fig. 2 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł