Весовые системы дискретного действия для сыпучих материалов имеют:
- наддозаторный бункер, в котором накапливается дозируемый материал;
- систему питания, которая обеспечивает постоянный поток одинаковой интенсивности в бункер дозатора;
- весовой бункер (ковш), опирающийся на смешанную рычажную систему или группу тензометрических датчиков и обеспеченный системой выгрузки;
- приемный нижний бункер, из которого взвешенный материал направляется на дальнейшее транспортирование.
Ниже описываются в деталях элементы системы дискретного дозирования.
Наддозаторный бункер имеет промежуточную секцию, где накапливается определенный запас материала, и питающую секцию, которая предназначена для перемещения материала постоянным потоком равномерной интенсивности в весовой бункер. Наддозаторный бункер должен иметь достаточную вместимость во избежание постоянных остановок системы загрузки, обычно нории, и предотвращения постоянного падения материала в систему питания. Для точного дозирования в бункере всегда должен быть минимум материала на 2—3 дозы. Дозирование должно прекращаться датчиком нижнего уровня, если содержание материала в наддозаторном бункере падает ниже этого минимума. Такая операция будет препятствовать заполнению дозатора до тех пор, пока наддозаторный бункер снова не заполнится. Датчик верхнего уровня должен останавливать подачу с нории, но допускать ее полную разгрузку в наддозаторный бункер.
При разработке автоматических операций важно получить надежную разгрузку наддозаторного бункера и ковша дозатора. В большинстве конструкций для управления производительностью используют питатели. Необходимыми функциями питающей системы являются:
- удаление материала из наддозаторного бункера;
- регулирование расхода потока посредством отверстия заданного или переменного размера (регулировочное устройство в виде заслонки);
- восприятие массы, выдача сигнала, способного производить корректировку подачи материала путем изменения положения заслонки.
Используются различные системы, как, например, системы гравитационного питания, в которых материал падает из наддозаторного бункера вертикально, вибрационные и шнековые питающие системы, когда материал транспортируется в весовой бункер по горизонтали.
Всякий раз, когда материал поступает в весовой ковш, прекращение подачи определяет точность дозирования. Если отсечка подачи происходит точно в момент уравновешивания, величина массы всегда будет слишком высокой. Это среднее отклонение, которое отличается для разных дозаторов, зависит от интенсивности подачи, свойств дозируемого материала и инерционности механических и электрических элементов дозатора. Для надежной работы системы питания дозатора поток материала, поступающего в питатель, должен иметь одинаковую интенсивность, а скорость отдельных частиц в потоке должна быть одинаковой и постоянной. Эти условия обеспечиваются наддозаторным бункером и конструкцией питателя, что гарантирует сплошной поток.
При дозировании равных количеств допустимое время цикла при более медленной подаче (досыпке), необходимой для обеспечения требуемой точности, небольшое.
Для получения более высокой производительности, а также точности используют метод основного (полного) потока и досыпки. В начале цикла заполнения дозатора материал проходит с большой производительностью (полный поток), и это продолжается приблизительно до 80—90 % заданной массы. С этого момента оставшееся количество подается с небольшой производительностью (досыпка), что позволяет провести точную отсечку потока, важную для обеспечения хорошей точности. Схему полного потока и досыпки можно осуществить различными путями, включая двухпозиционную механическую заслонку, сдвоенную заслонку с пневмоуправлением и двухскоростные питатели. Для срабатывания этих устройств в необходимый момент требуется соответствующее управление.
Как и у питателей, конструкция весового бункера (ковша) зависит от свойств взвешиваемых материалов. Особого внимания при конструировании бункера с учетом быстрой и полной выгрузки требуют слипающиеся материалы, склонные к сводообразованию. В тех случаях, когда должны дозироваться пыльные материалы, необходимо иметь закрытые герметичные бункера. Бункера могут быть круглыми или прямоугольными; последние имеют больший объем. Для обеспечения полной выгрузки материала из бункера необходимо правильно выбирать углы наклона его стенок. Важным параметром является угол, образуемый при пересечении двух соседних наклонных поверхностей бункера. Острые углы необходимо устранять применением скруглений большим радиусом. При взвешивании крупного материала шероховатых внутренних поверхностей следует избегать. Для улучшения потока материала и условий зачистки можно применять окраску стенок или тефлоновое покрытие.
Если используется закрытый бункер, то давление воздуха внутри него может вызвать ошибочные результаты дозирования, особенно при выходе воздуха из такого бункера в процессе разгрузки. Снижение внутреннего давления обеспечивается отверстиями, расположенными в боковой стенке бункера. На систему разгрузки также влияет взвешиваемый материал. Для большинства материалов можно использовать заслонку с противовесом, поворачивающуюся на пальце или подшипнике. Для устранения утечки необходимо использовать уплотнение.
Бункера, предназначенные для дозирования больших количеств материала, могут иметь шиберные выпускные затворы с пневмоуправлением, а бункера для трудносыпучих материалов оборудоваться секторными затворами с таким же управлением.
Восприятие нагрузки весового бункера возможно различными путями:
а) смешанная рычажная система: состоит из неравноплечего коромысла, соединенного с одного конца с главной рычажной системой и с другого конца тягой.
По мере поступления материала в весовой бункер рычажная система воспринимает дополнительную массу и передает ее воздействие на циферблатный указательный прибор;
б) смешанная система: при такой схеме силоизмерительный элемент устанавливается на выходном конце неравноплечего коромысла. Вместо циферблатного указательного прибора применяется выходной сигнал силоизмерительного элемента, пропорциональный массе, используемой для возбуждения электронного индикатора, печатающего устройства или счетчика, которые могут быть установлены дистанционно. В этой схеме силоизмерительный элемент рассчитан на небольшие нагрузки, так как груз опирается на рычажную систему;
в) система на силоизмерительных элементах: для такой системы с электронным указанием весовой бункер подвешивается на подвесках с прикрепленными к ним элементами (датчиками) или устанавливается непосредственно на силоизмерительные элементы. Выходной сигнал элементов суммируется и передается на считывающие устройства, описанные выше.
В целях осуществления последовательности операций механические программные средства в системе дозирования должны приводиться в действие электрическими и пневматическими устройствами, а для блокировок встраиваются электрические датчики. Эти средства перечислены ниже:
а) электродвигатели, соленоидные клапаны и пневмоприводы используются для привода питателей, конвейеров, затворов и заслонок и соленоидных клапанов, применяемых в исполнительных механизмах;
б) контроль предельного положения для определения перемещения коромысел, заслонок, затворов и задвижек;
в) контроль уровня, используемый в бункерах для защиты от перегрузки и недостатка материала;
г) конечные выключатели, используемые главным образом для простых операций дозирования, например, ртутные, магнитные, фотоэлектрические и пневматические, расположенные на кольце, закрепленном на циферблате в каждой точке отсечки веса. Когда подвижная система циферблатного указателя перемещается в сторону, противоположную этому выключателю, сигнал передается через реле на контроль питающего оборудования;
д) логические элементы, которые решают, что должно случиться и когда; это оборудование включает контрольную операцию;
е) устройства для задания массы, как, например, устройства для установки, заданного количества материала для контроля отсечки (выбор массы);
ж) элементы для электронных считывающих устройств, к которым, помимо указания и (или) записи массы, накапливающейся в бункере автоматического дозатора, относятся также элементы, дающие информацию о массе в бункере для системы контроля;
з) программируемый контроль, который может быть электромеханическим или с использованием мини-ЭВМ;
и) устройства считывания данных, а именно печатающие устройства, счетчики, пишущие машинки, самопишущие устройства, счетчик запасов и выход на ЭВМ.
Тип кожухов, которые должны защищать все электрооборудование с использованием контактов, следует выбирать с учетом окружающей среды и свойств материалов. Такие вещества, как мука, крахмал и зерновая пыль, считаются взрыво — и пожароопасными.