Классификация дозаторов.
Дозаторы классифицируются по следующим основным признакам:
В соответствии со структурой технологического процесса – дозаторы дискретного или непрерывного действия.
По этому признаку дозаторы подразделяются на аппараты порционного и непрерывного дозирования. Наиболее часто применяется порционное дозирование. В этом случае дозируемые материалы отвешиваются или отмериваются периодически в назначенных дозах, а затем поступают на дальнейшую переработку.
При непрерывном дозировании сыпучий материал подается непрерывным потоком, причем количество материала в регулируемом потоке поддерживается постоянным во времени.
По принципу работы – объемного или весового дозирования.
Как порционное, так и непрерывное дозирование могут осуществляться либо объемными, либо весовыми методами. Но при этом необходимо учитывать, что объемные дозаторы в несколько раз производительнее в технологических процессах с невысокими требованиями к точности дозирования. Например, при дозировании недорогих материалов, а также при массовой дозировке малых доз сыпучих материалов. В этом случае разница в погрешностях объемного и весового методов по абсолютному значению весьма мала.
С другой стороны, одним из достоинств весового дозирования является независимость его параметров от состояния дозируемого материала, что обеспечивает высокую точность дозирования.
По числу дозируемых компонентов.
Известно, что в промышленной практике в различных технологических процессах количество одновременно дозируемых материалов может быть весьма различным. Это количество может составлять от 1…2 до 30…40 дозируемых компонентов в разнообразных соотношениях. При дозировании нескольких компонентов возможно применение различных технологических схем. Так, возможно для каждого дозируемого компонента установить индивидуальные дозаторы. В этом случае дозирующий агрегат будет представлять собой групповую установку из нескольких дозаторов, каждый из которых подобран с учетом различных свойств дозируемых компонентов (пример см. на рис.248).
Рис.248. Схема непрерывного дозирования (вариант).
На схеме, представленной на рис.248 дозируемые компоненты смеси от отдельных дозаторов поступают на общий транспортер, откуда дозированная композиция передается на последующую обработку (например, в смеситель) и далее в соответствии с принятой технологией.
Используются также технологические схемы, в которых вместо отдельных дозаторов для каждого компонента используется общий для всех компонентов один дозатор, с помощью которого последовательно отмеряются дозы всех компонентов и направляются в весовой бункер. Только после взвешивания всех доз материал выпускается из весового бункера на дальнейшую переработку.
По способу регулирования производительности отдозированного материала.
По этому признаку автоматические дозаторы непрерывного действия делятся на следующие группы:
4.1) Дозаторы с воздействием на площадь поперечного сечения дозируемого материала, находящегося на ленте транспортера при постоянной скорости транспортирования его в процессе взвешивания.
4.2) Дозаторы с регулированием скорости перемещения дозируемого материала в процессе взвешивания (т.е. с регулированием скорости ленты весового транспортера).
4.3) дозаторы с регулированием посредством одновременного изменения площади поперечного сечения дозируемого материала и скорости его перемещения лентой транспортера.
4.4) Дозаторы с разделением общего потока материала на нерегулируемую и регулируемую части.
Рассмотрим подробнее отдельные группы автоматических дозаторов непрерывного действия, классифицируемых по пункту 4.
На рис.249 приводится принципиальная схема дозатора группы 4.1. – весового дозатора непрерывного действия с ленточным питателем.
Р
ис.249.
Весовой дозатор с ленточным питателем:
1 – бункер;
2 – ленточный конвейер; 3 – коромысловые весы;
4 – противовес;
5 – регулятор;
6 – реостат; 7 – рычаг;
8 – тяга; 9 – ролик;
10 – сервомотор;
11 – заслонка.
В этом дозаторе при постоянной скорости транспортирования регулирование осуществляется за счет воздействия на площадь поперечного сечения дозируемого материала посредством регулирующей заслонки. Дозатор состоит из бункера 1 исходного сыпучего материала, ленточного транспортера 2, на который поступает этот материал. Он давит на ленту транспортера, а через нее на весовой ролик 9, укрепленный на левом плече коромысловых весов 3. Настройка весов на заданный расход сыпучего материала осуществляется с помощью гири-противовеса 4. С коромыслом 3 посредством жесткой тяги 8 связан рычаг 7, перемещающий контакт реостата 6 синхронно с перемещением весового ролика 9. При этом механические перемещения ролика 9 преобразуются в соответствующие электрические сигналы, формируемые регулятором 5 и подаваемые на сервомотор 10, который управляет перемещением регулирующей заслонки 11. Заслонка либо прикрывает зазор между лентой транспортера и кромкой бункера, уменьшая поступление материала на ленту питателя, либо приоткрывает этот зазор и увеличивает поступление дозируемого материала. При выходе дозатора на заданный режим дозирования сервомотор останавливается и фиксирует соответствующее положение заслонки.
Рассмотрим схему ленточного весового дозатора (рис.250), относящегося к группе 4.2.
Особенностью конструкции рассматриваемого дозатора является наличие питающего механизма в виде самостоятельного отдельно расположенного агрегата. В дозаторе с ленточным питателем (рис.249) весовой транспортер 2 одновременно служит и питателем, вытягивая из бункера, не имеющего дня, дозируемый материал. С одной стороны, такая система отличается простотой устройства, с другой – процесс вытягивания материала из бункера ухудшает равномерность движения ленты, изменяет ее натяжение, что искажает работу весоизмерительного устройства дозатора.
Дозаторы с самостоятельными отдельно расположенными питающими агрегатами лишены вышеперечисленных недостатков, т.к. для подачи дозирующего материала служит специальный питатель. Т.е. для весового транспортера обеспечиваются лучшие условия работы. Опыт эксплуатации таких дозаторов подтверждает целесообразность устройства весового (весоизмерительного) транспортера отдельно от питателя. Одновременно установлено, что в качестве исходных питателей могут применяться питатели различных типов (вибрационные, тарельчатые, шнековые и др.).
Рассмотрим схему ленточного весового дозатора на рис.250.
Рис.250. Ленточный весовой дозатор:
1 – бункер; 2 – питатель; 3 – весоизмерительный транспортер; 4 – преобразователь;
5 – сумматор; 6 – задатчик расхода массы; 7 – регулятор; 8 – электродвигатель;
9 – преобразователь частоты; 10 – источник переменного тока; 11 – привод питателя.
Дозатор включает в себя следующие элементы: 1 – бункер исходного материала; 2 – отдельный ленточный питатель с фиксированным зазором между бункером и лентой питателя; 3 – весовой (весоизмерительный) транспортер; 4 –силоизмерительный преобразователь; 5 – сумматор; 6 – задатчик расхода массы; 7 – регулятор; 8 – электродвигатель весоизмерителя; 9 – преобразователь частоты; 10 – источник переменного напряжения; 11 – привод отдельного ленточного питателя.
Дозатор работает следующим образом. Электродвигатель 11 питателя 2 получает сигнал-команду от регулятора 7 на подачу дозируемого материала из бункера 1 на весовой транспортер 3. Дозируемый материал через фиксированное выпускное отверстие бункера 1 вытягивается лентой и подается на весоизмерительный транспортер 3. Скорость подачи дозируемого материала питателем 2 задается сигналом-командой от регулятора 7. Лента весоизмерительного транспортера движется с постоянной скоростью. Электрический сигнал с силоизмерительного (весового) преобразователя, пропорциональный массе сыпучего материала на ленте весоизмерителя 3, подается через сумматор 5 на вход регулятора 7, подвергаясь сравнению с сигналом задатчика расхода массы 6. В результате сравнения в регуляторе 7 формируется сигнал, пропорциональный рассогласованию между фактической и заданной производительностью, который поступает на вход электродвигателя привода 11 питателя 2. Этот сигнал приводит к изменению скорости движения ленты в направлении ликвидации возникшего рассогласования. Аналогичное регулирование скорости обеспечивается для ленты весоизмерительного транспортера 3, при этом сигналы управления передаются электродвигателю 8 привода весоизмерительного транспортера 3.
Кратко остановимся на особенностях конструкций автоматических непрерывнодействующих дозаторов группы 4.3, совмещающих особенности дозаторов групп 4.1 и 4.2.
Поскольку дозаторы группы 4.3 совмещают в себе принципы построения дозаторов групп 4.1 и 4.2, регулирование производительности в них может осуществляться как с помощью изменения скорости ленты транспортера, так и с помощью регулировочной заслонки.
Рассмотрим принципиальную схему автоматического дозатора непрерывного действия, относящегося к группе 4.4 (рис.251). В этом дозаторе общий поток дозируемого материала разделен на нерегулируемую часть и регулируемую часть. При этом нерегулируемый питатель 1 выдает до 80…90% дозируемого материала, остальные в виде регулируемого потока выдает питатель регулируемого дозатора 3. Нерегулируемая часть потока, отбираемая питателем – ленточным транспортером 1 (см. рис.251), проходит через датчик массоизмерителя (весоизмерительный ролик 2) питателя 1. Сигнал с этого датчика используется для управления регулируемым потоком. Этот сигнал преобразуется, усиливается, сравнивается с заданным и преобразуется в соответствии с принятым законом управления питателем 3, выдающим регулируемую часть расхода сыпучего материала. Контроль работы регулируемого питателя 3 осуществляется своей системой массоизмерения (весоизмерительные ролики 2), преобразования получаемого электрического сигнала в блоке сравнения 7 и выводе показаний на приборный щит дозатора.
Рис.251. Принципиальная схема непрерывно действующего автоматического дозатора с разделением потока на нерегулируемую и регулируемые части:
1 – питатель, выдающий нерегулируемый поток дозируемого материала;
2 – весоизмерительные ролики; 3 – питатель, выдающий автоматически регулируемую часть потока; 4 – электродвигатель привода питателя 3; 5 – электродвигатель питателя 1;
6 – задающий блок; 7 – блок сравнения сигналов и формирования сигнала расформирования; 8 – редукторы; 9 – бункеры исходного сыпучего материала; 10 – сборный бункер отдозированного материала.
В заключение сошлемся на разработанную нормативную методику выбора оборудования для обработки потоков различных сыпучих материалов в широком диапазоне их физико-механических характеристик. Это РТМ 26-01-129-80 «Метод выбора оптимального типа питателей, смесителей и мельниц». Основными показателями при выборе питателей, дозаторов и другого оборудования для обработки сыпучих материалов являются производительность, пределы ее регулирования, точность дозирования, равномерность подачи дозируемого материала. Наиболее эффективный вариант выбираемого оборудования определяется по сумме оценочных баллов по специально разработанной карте выбора вариантов оборудования. При близкой или равной сумме баллов окончательный выбор осуществляется на основании сравнения технико-экономических показателей.