В данной работе предпринята попытка экспериментального исследования двухстадийного дозирования при использовании в качестве преобразователя ленточного транспортера.
Устройство для реализации двухстадийного непрерывного дозирования содержит ленточный транспортер с приводом, установленные на основании. Материал на ленту подается порционным дозатором через узел формирования материала на ленте. Датчик веса входит в состав порционного дозатора. Выгрузка материала осуществляется через узел выгрузки. Скорость движения ленты контролируется с помощью датчика измерения скорости. Блок управления, включен в общую электрическую цепь с приводом ленточного транспортера, узлом подачи материала, функцию которого выполняет порционный дозатор и датчиком скорости движения ленты. Над лентой транспортера, перпендикулярно к направлению ее движения установлена регулировочная пластина с возможностью вертикального перемещения и изменения угла наклона пластины к вертикали.
Численные значения и выбираются исходя из заданной производительности с учетом, что .
Идеальное преобразование отдельных порций в непрерывный поток осуществляется при равенстве производительностей и , как это показано на рис.1а. На практике данный вариант достигнуть невозможно, поскольку периодически изменяется насыпная плотность и угол естественного откоса. Эти изменения могут быть вызваны разными причинами, например изменением влажности сыпучего материала, вибрацией устройства для распределения материала на ленте транспортера и т.д. При наличии указанных изменений, например при уменьшении насыпной плотности возможен случай, когда . В этом случае материал будет накапливаться перед регулировочной пластиной и дозатор не будет обеспечивать требуемую производительность. Наиболее реальное распределение материала во времени после его ссыпания с ленты показано на рис.1б. В основном, производительность равна , а перед подачей очередной порции производительность равна . В общем случае , однако средняя производительность за промежуток времени равна . На практике желательным является распределение по варианту 1б, максимально приближенное к варианту 1а. В этом случае, с одной стороны, отклонения и будут минимальны, а с другой стороны, исключена возможность накопления материала перед пластиной.
Рис.1 Варианты изменения производительности на выходе при реализации двухстадийной технологии дозирования
При проведении экспериментов, материал с ленточного транспортера постоянно поступал на весы, которые были установлены под ссыпающим краем транспортера. Информация с весов передавалась на персональный компьютер. Для сокращения времени на обработку результатов экспериментов, было разработано программное обеспечение, которое позволяло не только фиксировать вес материала на весах, в определенные моменты времени, но и строить зависимость изменения веса материала, т.е., так называемую, кумулятивную кривую. Выбрав интервал по времени от кумулятивной кривой легко перейти к дифференциальной кривой, которая характеризует равномерность непрерывного потока. Далее, по этой кривой в программе рассчитывается вес порции материала, который ссыпался с транспортера за выбранный интервал времени. По полученным результатам рассчитывается отклонение веса порции от заданного значения и, в конечном итоге коэффициент неоднородности, то есть фактически-экспериментально определяли точность весового непрерывного дозирования.
Анализ результатов экспериментов показал, что при использовании двухстадийной технологии и предложенного в данной работе устройства для её реализации погрешности, при отборе проб за промежутки времени большие чем (3-5) , не превышают погрешностей порционного дозирования, которые существенно меньше погрешностей непрерывного дозирования.
Поскольку точность непрерывного дозирования существенно влияет на качество готовой смеси [6,7,8,9] при промышленном использовании описанного выше подхода, вместо весов можно использовать оптические датчики веса [10] или расхода [11]. В заключении можно сделать вывод о том, что для повышения точности непрерывного весового дозирования, существующие ленточные дозаторы могут быть модернизированы [12] или адаптированы для реализации двухстадийной технологии дозирования.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Першина С.В. Весовое дозирование зернистых материалов / С.В.Першина, А.В.Каталымов, В.Г.Однолько, В.Ф.Першин .-М.: Машиностроение, 2009.-260с.
Пат. 2138783 Российская федерация, С1, МКИ G 01 F 11/00. Способ непрерывного дозирования сыпучих материалов / В.Ф. Першин, С.В. Барышникова; заявитель и патентообладатель Тамб. гос. Техн. ун-т.-
Пат. 2138784 Российская Федерация, MПK7 G 01 F 11/46. Барабанный порционный дозатор / В.Ф. Першин, С.В. Барышникова ; заявитель и патентообладатель Тамб. гос. техн. ун-т. – №98110906/28; заявл. 02.06.98; опубл. 27.07.99, Бюл. № 27.
Першин В.Ф. Модель процесса смешивания сыпучего материала в поперечном сечении гладкого вращающегося барабана/ Теоретические основы химической технологии. - 1989. – Т.23. - №3. –С. 370
Пат. 2251083 Российская Федерация, С2, МКИ3 G 01 F 11/00. Способ непрерывного дозирования сыпучих материалов и устройство для его осуществления / В.Ф.Першин, С.В.Барышникова, Д.К.Каляпин, А.А.Осипов; заявитель и патентообладатель Тамб. гос. техн. ун-т.-№ 2003109774/28; заяв. 07.04.03; опубл. 27.04.05, Бюл. №12.
Першин В.Ф. Упорядоченный способ смеси приготовления / В.Ф. Першин, М.М. Свиридов // Известия ВУЗов. Химия и химическая технология. 2008, Т. 51, № 6. – С. 66-69.
Першин, В.Ф. Механизм пересчета концентраций компонентов по подслоям в барабанном смесителе / В.Ф. Першин, Ю.Т. Селиванов, А.В. Орлов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2003. – №2. – С. 5 – 8.
Селиванов Ю.Т. Расчет регламента загрузки компонентов в циркуляционные смесители /Ю.Т.Селиванов, В.Ф. Першин, А.С. Дурнев // Химическое и нефтегазовое машиностроение, № 1, 2011. – С. 16-19.
Селиванов Ю.Т. Некоторые аспекты практического использования циркуляционных смесителей сыпучих материалов / Ю.Т. Селиванов, В.Ф. Першин // Химическая промышленность сегодня, № 2, 2011. – С. 51-55.
Егоров С.А. Перспективы использования оптических датчиков перемещения для непрерывного дозирования сыпучих материалов / С.А. Егоров, В.Ф. Першин, В.Е. Подольский // Вестник ТГТУ. - Тамбов, 2008. - Т.14, №1. - С 32-40.
Пат. 2262080 Российская Федерация, С2, МКИ 7 G 01 F 1/30. Датчик расхода/ В.Ф. Першин, В.Е. Подольский, В.Г. однолько, С.А. Егоров; заявитель патентообладатель Тамб. гос. техн. ун-т. - №2003110046; заявл. 08.04.03; опубл. 10.10.05, Бюл. №27.
Явник П.М. Моделирование процесса непрерывного весового дозирования/ П.М. Явник, С.В. Першина, В.Ф. Першин/ Вестник ТГТУ. 2012. Том 18. № 4. С.912-916.