Устройство для охлаждения сыпучей смеси

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1016041

Э(д) В 22 С 5/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3364639/22-02 (22 ) 10 . 12 .81 (46) 07.05.83. Бюл. Л" 17 (72) Ю.А. Кеворков, А.Б. Курченко, Э.t1. Безносик и В.Н. Горбенко (71) Киевский институт автоматики им. XXY съезда КПСС (3) 621.742.S 061088.8) (56) 1.Аксенов П.Н.Оборудование литейных цехов. М ., "Машиностроение", 1977, с. 322.

2. Патент Ctt1A tP 3599649, кл . 134- 57; 1978. (4)<у) ьст1 Ойство для ОхлАждения

СЫПУЧЕЙ СМЕСИ, содержащее смесительную камеру со стенками из электроизоляционного материала, на которых установлены два электрода и люк для выгрузки охлажденной сыпучей смеси, электропривод мешалок с лопастями, на одной из лопастей каждой мешалки расположен скребок для очистки поверхности электродов, линию подачи воды с расположенным на йей запорным .клапаном с приводом, приспособление для продувки воздуха, последовательно соединенные датчик мощности, пороговый элемент и исполнительное устройство, соединейное с люком для выгрузки охлажденной сыпучей смеси, последовательно соединенные демодулятор, реле времени и привод запорного клапана, последовательно соединенные задатчик влажности, элемент сравнения измеряемого электрического сопротивления между электродами с заданным и фазочувствительный усилитель, причем второй и третий входы элемента сравнения соединены соответственно с первым и вторым элект- . родами, выходы же линии подачи воды и приспособления для продувки воздуха соединены со смесительной камерой, а датчик мощности включен.в цепь; электропривода мешалок, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения стабильности влажности охлажденной сыпучей смеси путем учета расхода сыпучей смеси через устройстso и исключения ложных срабатываний

„запорного клапана на линии подачи 9 воды от сигнала помехи, оно снабжено фильтром, интегратором, блоком коррекции и дополнительными электродами, причем электроды соединены между собой в две группы с равным количест- . Ф вом электродов в каждой, каждая груп- жв па электродов расположена в смесительной камере. по дуге при этом междУ выходом фазочувствительного усилителя. © и входом демодулятора установлен фильтр, настроенный на частоту помехи, а между выходом задатчика влажности и первым входом элемента сравнения введен блок коррекции, второй вход которого подсоединен к выходу интегратора, вход же интегратора соединен с выходом порогового элемента.

1016041

Изобретение относится к литейному производству, а именно к устройствам охлаждения сыпучей смеси, основанным на принципе испарительного охлаждения, с регулировкой влажности охлажденной 5 сыпучей смеси .

Известно устройство для приготовления охлажденной сыпучей смеси, содержащее смесительную камеру, мешалку, устройство для подачи воды, устройство для продувки воздуха. Расход воды для увлажнения регулируется в зависимости от влажности поступающей смеси 1 1 g.

Однако для этого устройства характерно то, что свойства охлажденной сы- 15 пучей смеси, в частности влажность, недостаточно стабилизируются из-за того, что на влажность смеси, выходящей из устройства охлаждения, влияет не только влажность смеси, входящей в это устройство, но и расход воздуха, подаваемого для охлаждения, исходная температура смеси и расход смеси через устройство . Для получения стабильной влажности охлажденной сыпучей смеси необходимо измерять влажность смеси

) в процессе ее охлаждения.

Наиболее . лиэким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее смесительную камеру со стенками из электроизоляционного материала, на которых имеется люк для выгрузки охлажденной сыпучей смеси и установлены друг против друга дна электрода, эпектропривод двух мешался, имеющих лопасти, на одной иэ лопастей каждой мешалки расположен скребок для очистки поверхности электродов, линию для подачи ноды с расположенным на ней запорным клапаном с приводом, устройство для продувки воздуха, датчик мощности, пороговый элемент и исполнительное устройство, соединенное с люком для выгрузки охлажденной сыпучей смеси, задач чик влажности, элемент сравнения электрического сопротивления между электродами (влажности материала) с заданным, фазочувствительный усилитель, демодулятор и реле времени 2).

Угтройствс работает следующим образом. Поступающая непрерывно горячая сыпучая смесь перемешивается в смесительной камере с водой и продунается воздухом, после чего охлажденная и с заданной влажностью смесь выводи ся. Уровень смеси в смесительной камере стабилизируется за счет открытия-закрытия люка для выгрузки. Люк для выгрузки закрывается принудительно исполнительным устройством, когда количество смеси становится меньше нижней границы заданного уровня, а открывается под давлением самой смеси, количество которой в смесителе превышает верхнюю границу заданного уровня. Сигнал на закрытие люка вырабатывается по падению ниже заданной мощности, потребляемой электроприводом мешалок.

Измерение влажности смеси,осуществляется путем измерения электрического сопротивления переменному току между электродами (плоскими пластинами), установленными в смесительной камере на противоположных стенках, выполненных из электроизоляционного материала.

Если влажность смеси меньше заданной, то сопротивление смеси будет велико, сигнал рассогласования после усиления фазочувст вительным усилителем и и реоб раз ова ни я демодулятором . вызывает после определенной выдержки времени срабатывание реле в сторону, открывающую запорный клапан на линии подачи воды. По мере поступления воды влажность смеси повышается и достигает уровня, при котором реле срабаывает в противоположную сторону, приводящую к закрытию клапана на линии подачи воды. Вода перестает подаваться и влажность начинает уменьшаться, становится меньше заданной, и цикл регулирования повторяется.

Для исключения ошибки измерения влажности от налипшей на электродах смеси предусмотрена их очистка . Для этого одна из лопастей каждой мешалки снабжена специальным скребком, который проходит в непосредственной близости от электрода, но не касается его.

Недостатком известного устройства является невысокая точность автоматического регулирования влажности пу» тем подачи воды в устройство из-за отсутствия учета нестабильности расхода смеси через устройство и им- . пульсной помехи, вызывающей ложные срабатывания исполнительного органа (запорного клапана1, не связанные с изменением влажности смеси .

Помеха появляется при прохождении мимо электрода скребка для его очист041 4 мехи, а между выходом задатчика влажности и первйм входом элемента сравнения введен блок коррекции, второй вход которого подсоединен к выходу интегратора, вход же интегратора соединен с выходом порогового элемента .

Цель достигается тем, что устройво для охлаждения сыпучей смеси, содержащее смесительную камеру со стенками из электроизоляционного материа- ЗЭ ла, на которых установлены два электрода и люк для выгрузки охлажденной сыпучей смеси, электропривод мешалок С лопастями, на одной из лопастей каждой мешалки расположен скребок l$ для очистки пбверхности электродов, линию подачи воды с расположенным на

М неи запорным клапаном с приводом, приспособление для продувки воздуха, последовательно соединенные датчик мощности, пороговый элемент- и исполЗФ нительное устройство, соединенное с люком для выгрузки охлажденной сыпучеи смеси, последовательно соединенные демодулятор, реле времени и привод запорного клапана, последователь" 5 но соединенные задатчик влажности, элемент сравнения измеряемого электрического сопротивления между электродами с заданным и фазочувствительный усилитель, причем второй и третий входы элемента сравнения соединены соответственно с первым и вторым электродами, выходы we линииподачи воды и приспособления для, продувки воздуха соединены .со смеси тельной камерой, а датчик мощности включен в цепь электропривода мешалок, дополнительно снабжено фильтром, ;интегратором, блоком коррекции и дополнительными электродами, причем электроды соединены, между собой в две группы с равным количеством электродов в каждой, каждая группа . электродов расположена в смесительной камере по дуге, при этом между выходом фазочувствительного усилителя и входом демодулятора установлен фильтр, настроенный на частоту по3 tot6 ки, который резко уменьшает сопротивление электрической цепи между электродами. Частота появления помехи и ее спектральный состав обусловлены частотой вращения мешалки а следовае . 5 тельно, и появлением скребка переД электродом, числом,.электродов и их взаимным расположением. При расположении пластин электродов на противоположных стенках помеха имеет широ- ур кополостный спектр, практически не поддающийся эффективной фильтрации.

Цель изобретения - повышение ста- бильности влажности охлажденной сыпу: чей смеси. И

На Фиг. 1 изображена схема устройства для охлаждения сыпучей смеси; на фиг ° 2 - смесительная -камера с числом электродов, равным 16, вид сверху; на фиг. 3 - эквивалентные схемы измеряемой электрической цепи: а ) для случая нахождения скребков вдали от электродов; б ) для случая, когда один из электродов закорочен скребком; на Фиг. 4 - зависимость формы импульсов и длительность между импульсами от расположения, ширины и количества электродов: a ) два электрода расположены на противоположных стенках смесительной камеры, как в прототипе; б ) расположение электродов обеспечивает появление импульсов с равной периодичностью; в) электроды более узкие, чем в случае б ); r ) расположение, размеры и количество электродов оптимальны; на Фиг. 5 - графики зависимости отношения амплитуд тока помехи I и nov

fl лезнои составляющей измеряемого то ка Т„от числа электродов и при раз" личном отношении сопротивлений между электродом и днищем смесительной камеры H и электродом и скребком r (параметр В/г).

Устройство состоит из смесительной камеры 1 со стенками 2 из электроизоляционного материала, на кото- рых установлены электроды 3, приспособления 4 для продувки воздуха, двух мешалок 5, одна из лопастей каж" дой мешалки имеет скребок 6, линии 7 подачи воды; запорного клапана с при,водом 8, злектропривода 9 мешалок, включающего редукторы 10 и электродвигатель 11, люка 12 для выгрузки охлажденной сыпучей смеси с исполнительным устройством 13, датчика 14 мсищности, порогового элемента 15, задатчика 16 влажности, блока 17 коррекции, интегратора 18, элемента 19 сравнения электрическо1.о сопротивления между электродами (влажности ма-, териала} с заданным, фазочувствительного усилителя 20, фильтра 21, модулятора 22 и реле 23 времени. Причем задатчик t6 влажности, блок 17 коррекции, элемент 19 сравнения элект-

5 l 0 1604 рического сопротивления между электродами с заданным,,фазочувствительный усилитель 20, фильтр 21, демодулятор 22, реле 23 времени и запорный клапан с приводом 8 на линии 7 s подачи воды соединены последовательно. Также последовательно соединены датчик 1.4 мощности, пороговый элемент 15 и исполнительное устройстьо

13, редукторы 10 соединены с электродвигателем 11, в электрическую цепь которого включен датчик 14 мощности. Второй и третий входы элемента 19 сравнения соединены соответственно с электродами 3, вход же интег- 1 ратора 18 подключен к выходу порогового элемента 15, а выход - ко второму входу блока 17 коррекции. Выходы линии 7 подачи воды и устройства 4 продувки воздуха соединены со сме- 20 сительной камерой l .

Устройство работает следующим об- разом.

Горячая, сыпучая смесь поступает 25 в смесительную камеру (фиг. 1), где смешивается с водой, поступающей из линии. 7 подачи воды, и продувается воздухом из приспособления 4 для продувки воздуха. Мешалки 5 переме- 3О шивают смесь с водой и набрасывают ее на стенки камеры 2 из электроизоляционного материала. Одна из лопастей каждой мешалки имеет скребок 6, который очищает электроды 3 от на35 :ипшей смеси. Определение влажности смеси осуществляется путем измерения электрического сопротивления ме;;ду электродами 3 на переменном токе промышленной частоты. Сигнал от злектородов 3 поступает в элемент

19 сравнения электрического сопротивления между электродами, где сравнивается с сигналом, поступающим чеI рез блок 17 коррекции из задатчика

l6 влажно ти. Затем сигнал рассогласования усиливается в фазочувствительном усилителе 20, фильтруется в фильтре 21, преобразуется в демодулятсре 22 и поступает на реле 23 времени-. Реле 23 времени срабатывает с определенной задержкой и включает привод запорного клапана 8.

При превышении смесью в смеси"

-..ельной камере 1 заданного значения она открывает- люк 12 под собственным давлением и начинает выгружаться из камеры 1 При этом уменьшает"я мощность, потребляемая злектроприво1 6 дом 9. Сигнал о значении мощности вырабатывается датчиком 14 мощности и подается в пороговый э Ьмент 15, который при падении величины мощности ниже заданной пороговой вырабатывает сигнал на закрытие исполнительным устройством 13 люка 12. Значение расхода смеси вырабатывается интегратором 18, интегрирующим импульсы на выходе порогового элемента 15, и поступает в блок 17 коррекции, где корректирует сигнал на задатчик 16 влажности a соответствии с реальным расходом сыпучей смеси через смесительную камеру 1.

Ток по цепи между электродами протекает по-разному, в зависимости от того, находится ли скребок вблизи от электрода или нет. Так, в случае, когда на стенках установлены два электрода и скребки находятся вдали от электродов, электрическое сопротивление цепи складывается из сопротивления между электродом и металлическим днищем R 1, сопротивления днища смесительной камеры и сопротивления смеси между днищем и вторым электродом R 2 . Обычно сопротивления R 1 и R2 равны, т.е. R1R2=R, а сопротивлением днища можно пренебречь. Тогда общее сопротивление измеряемой цепи при отсутствии у электродов скребка составляет при двух электродах

RОя„=R+R=2R, а при п электродах, объединенных в две группы. с равным количеством электродов в каждой, В

4Р общ и

При отсутствии одновременного закорачивания двух электродов в разных группах, что достигается установкой электродов на угол, не равный углу отставания скребков, общее сопротивление измеряемой цепи пои закорачивании одного из электродов составляет

l r общ1 и г п-2)+23

Влияющими на регулировку влажности сыпучей смеси факторами помехи является ее амплитуда и спектральный состав. Вследствие того, что лопасти мешалок, имеющие скребки, отстают друг от друга на определеннь;й .;-ол, не равный 180 воемя между импульса-ми, вызываемыми закорачиванием, б..-"дет различным (фиг. 41. Спектральньй состав такого сигнала будет боле=.: ши;; ким, чем спектральный cocTGE си-нала

> ой же формы и амплитуды, но ;".оявляю1016

041 8 радиан так, чтобы, когда один из скребков находится в контакте с по-. следним по его движению электродом очищаемой им дуги, угол между вторым скребком и первым по его движению электродом очищаемой им дуги состав1S лял радиан.

На спектральный состав помехи также влияет форма ее импульсов. Наименьшим спекртальным составом облада- 20 ет сигнал, форма которого совпадает с синусоидальной. Для получения синусоидального сигнала помехи необходи.мо, чтобы расстояние между центрами двух соседних электродов в группе -. 25 . 7 составляло „ радиай, а ширина каж.дого электрода - не более „ радиан.

-Зависимость влияния ширины электрода на форму импульса показана на Фиг. 4.

При увеличении числа электродов форма помехи приближается к синусоидальной, кроме того, амплитуда еепадает (фиг. 4). Частота помехи в этом случае лежит вне области изменения полезного сигнала и легко подав- З5 ляется дополнительно вводимым фильтром.

Амплитуда тока помехи зависит от числа электродов и и отношения сопротивлений между электродом и днищем .46 смесительной камеры Н и электродом и скребком r (параметр < ). .Для уменьшения амплитуды помехи желательно удалять скребок от электрода, уменьшая при Этом отношение -ф-. Од- 45 нако удаление скребка не позволяет качественно очищать налипшую на электроды смесь, что приводит к увеличению систематической погрешности измерения проводимости смеси . Толщи- 56 на слоя смеси между электродом и скребком должна быть оптимальной . Оптимальность определяется отношением сопротивлений „ в пределах 2-4.

Зависимость амплитуды помехи .,от количества электродов показана на фиг 5. Для удобства сравнения эта за- . висимость дана для отношения змпли7 щегося с равной периодичностью . (Фиг. 4), что не позволяет применять в первом случае фильтр для эффектив-ного подавления помехи. Равная перио-. дичность появления импульсов помехи 5 достигается установкой каждой группы электродов по дуге длиной P- - — ) и туд тока помехи I и полезной составляющей измеряемого тока .I Рациональным количеством электродов является 16, при этом амплитуда тока помехи падает с 1„= (0,033-0,600)I при n=2 до Тп = (0,059-0,158)I при

n=16, т.е. в среднем приблизительно в 5 раз. Дальнейшее увеличение электродов не прйводит к значительному уменьшению амплитуды (фиг. 5). Кроме того, при числе электродов, равном 16, коэффйциент гармоник сигнала помехи весьма незначителен.

Устройство путем введения интегратора, блока коррекции и (и-2} дополнительных электродов (где и - четное число) позволяет учесть изменение расхода смеси через устройство и уменьшить амплитуду появляющейся .помехи, периодический сигнал помехи позволяет получить объединение электродов в две группы с равным количеством электродов в каждой и расположение каждой группы в своей части смесительной камеры по дуге длиной (1 - +) радиан, причем дуги сдвинуты друг относительно друга так, что когда один из скребков находится в контакте с последним по его движении электродом очищаемой им дуги,.угол между вторым скребком и первым по его движению электродом очищаемой им дуги составляет + радиан, выбор же размеров электродов (каждый электрод не шире ) и их взаимного располо.

3f жения (центры двух соседних электродов в группе сдвинуты на угоЛ + радиан} позволяет в совокупности с

:увеличением количества электродов и их указанным расположением приблизить форму помехи к синусоидальной и тем самым резко уменьшить ее спектральный состав, что. в свою очередь дает возможность ввести фильтр, эффектив" но подавляющий помеху .

Предложенное устройство способствует повышению стабильности влажнос-. ти смеси, выходящей из охладителя, повышая качество приготавляемой в смесителе формовочной смеси, что в конечном итоге приводит к уменьшению процента брака форм и отливок.

Экономическая эффективность от использования устройства на одном охладителе производительностью 300 т/ч смеси составляет не мерзее 35 тыс;руб. в год.

1016041

1о16о41

t016041

1016041 Составитель А. Абросимов

Техред M.Êîâòóðà Корректор И.йарови, Ре акто И. ылын

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ. 327 /11 - Тираж 13 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дела изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35, Раушская наб ., д. 4/5