Способ контроля процесса перемешивания сыпучих материалов

 

1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ПЕРЕМЕШИВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ в пневматическом циркуляционном смесителе типа смесителя с фонтанируюшим слоем, включаюш,ий определение концентрации компонентов в смеси путем измерения ее диэлектрической проницаемости, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности контроля, диэлектрическую проницаемость смеси измеряют в нижней части насыпного слоя перед входомее в газовый поток. 05 сд 4 4 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

h %3

Фиг. /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3690340/23-26 (22) 04.01.84 (46) 07.07.85. Бюл. № 25 (72) Л. Н. Богданов, Ю. А. Бирюков и А. А. Демиденко (71) Научно-исследовательский институт прикладной математики и механики при

Томском государственном университете им. В. В. Куйбышева (53) 66.012-52 (088.8) (56) 1. Макаров Ю. И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. М., 1973, с. 51 — 55.

2. Авторское свидетельство СССР № 812331, кл. В 01 F 13/02, 1979...SUÄÄ 1165449 А

4(Я) В 01 F!302 G 05 D 2700 (54) (57) 1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ПЕРЕМЕШИВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ в пневматическом циркуляционном смесителе типа смесителя с фонтанирующим слоем, включающий определение концентрации компонентов в смеси путем измерения ее диэлектрической проницаемости, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности контроля, диэлектрическую проницаемость смеси измеряют в нижней части насыпного слоя перед входом- ее в газовый поток.

1165449

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что диэлектрическую проницаемость смеси измеряют в области насыпного слоя, характеризующейся минимальной скоростью осаждения частиц.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно измеряют диэлектрическую проницаемость эталонной пробы и по

Изобретение относится к технике контроля процесса перемешивания неоднородных по физико-химическим свойствам сыпучих материалов, например, в пневматических циркуляционных смесителях с фонтанирующим слоем и может применяться в химической промышленности, порошковой технологии, промышленности строительных материалов и других отраслях народного хозяйства.

Известен способ контроля процесса перемешивания, включающий отбор проб из потока материала через определенные промежутки времени и измерение в них концентрации какого-либо (ключевого) компонента, по изменению значений которой следят за процессом перемешивания, определяют его окончание, а также эффективность заданного технологического режима (1).

Однако такой способ требует значительных затрат времени и труда.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ регулирования процесса перемешивания сыпучих материалов в пневматическом циркуляционном смесителе с вертикальной трубой, включающий определение концентрации компонентов в смеси путем измерения диэлектрической проницаемости потока компонентов в вертикальной трубе смесителя. При достижении диэлектрической проницаемости уровня, соответствующего заданному качеству смеси, процесс перемешивания прекращают (2).

Однако на качество контроля большое влияние оказывает нестабильность величины объемной концентрации компонентов в объеме вертикальной трубы. Это связано с тем, что течение материала на границе насыпной слой — газовая струя характеризуется стохастическим процессом образования и разрушения динамических сводов, создающим неравномерное поступление материала в газовый поток и, следовательно, колебания величины объемной концентрации в вертикальной трубе. Другим недостатком способа является сложность определения

40 величине разности измеренных сигналов определяют качество смеси.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно измеряют диэлектрическую проницаемость смеси в верхней части насыпного слоя и по величине разности измеренных сигналов определяют качество смеси. момента окончания процесса перемешивания для конкретных начальных условий (высоты загрузки бункера, физико-механических свойств компонентов, соотношения их объемов) или при различной по угловой координате скорости осаждения частиц в насыпном слое. Этот недостаток обусловлен тем, что и после достижения заданной концентрации компонентов в смеси на выходе из вертикальной трубы в насыпном слое остаются еще области с различной концентрацией.

Цель изобретения — повышение эффективности контроля процесса перемешивания.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу контроля процесса перемешивания сыпучих материалов, в пневматическом циркуляционном смесителе типа смесителя с фонтанирующим слоем, включающему определение концентрации компонентов в смеси путем измерения ее диэлектрической проницаемости, диэлектрическую проницаемость смеси измеряют в нижней части насыпного слоя перед входом ее в газовый поток.

Кроме того, диэлектрическую проницаемость смеси измеряют в области насыпного слоя, характеризующейся минимальной скоростью осаждения частиц.

Причем дополнительно измеряют диэлектрическую проницаемость эталонной пробы и по величине разности измеренных сигналов определяют качество смеси.

Кроме того, дополнительно измеряют диэлектрическую проницаемость смеси в верхней части насыпного слоя и по величине разности, измеренных сигналов определяют качество смеси.

На фиг. 1 представлена блок-схема системы, реализующей предлагаемый способ; на фиг. 2 — кривая смешения двух сыпучих компонентов (гранул полиэтилена и каучука) записанная с емкостного датчика, установленного на циркуляционной трубе; на фиг. 3 — то же, емкостной датчик установлен в нижней части насыпного слоя в области с минимальной скоростью движения

1165449

1О

25

30 материала; на фиг. 4 — кривая изменения коэффициента неоднородности смеси, снятая методом пробоотбора; на фиг. 5 — кривая изменения величины разложенных в верхней и нижней частях насыпного слоя; на фиг. 6 — кривая изменения величины разности сигналов, получаемой измерением диэлектрической проницаемости эталонной пробы и в нижней части насыпного слоя.

Способ осуществляют следующим образом.

В пневматическом циркуляционном смесителе 1 с вертикальной трубой 2, имеющей на нижнем конце винтообразный срез 3, установлены емкостные датчики 4 и 5, связанные с вторичным прибором 6, состоящим из генератора 7 синусоидального сигнала, моста 8 сравнения, усилителя 9 переменного напряжения и стабилизированного источника 10 напряжения. К выходу вторичного прибора 6 подключено регистрирующее устройство 11 и исполнительный механизм электропневмоклапана 12 питающей воздушной магистрали 13.

В пневматическом смесителе 1 перемешивают сыпучие материалы с различной диэлектрической проницаемостью. Перемеши- =ваемый материал циркулирует через вертикальйую трубу 2 и проходит через емкостный датчик 4, установленный в нижней части насыпного слоя в области с наименьшей скоростью движения частиц. Пока концентрация компонентов в объеме смеси различна, т. е. смесь не стала однородной во всем объеме, диэлектрическая проницаемость потока материала, проходящего емкостный датчик 4, меняется. Кривая изменения диэлектрической проницаемости потока, записываемая устройством 11, позволяет определять характер (эффективность выбранного технологического режима для конкретных условий — высоты загрузки, соотношения компонентов и т. д.), и задавать его наиболее эффективным.

Для обеспечения высокой эффективности контроля процесса смешения сигналы с обоих емкостных датчиков 4 и 5 подают на мост 8 сравнения. Разностный сигнал с моста 8 сравнения через усилитель 9 подают на электропневмоклапан 12. Когда разностный сигнал становится равным нулю, т. е. смесь готова, исполнительный механизм электропневмоклапана 12 прекращает поступление воздуха из магистрали 13.

Измерение диэлектрической проницаемости смеси компонентов в объеме насыпного. слоя, а не в области фонтана частиц (вертикальной трубе) позволяет исключить помехи, связанные с пульсацией объемной концентрации материала, не снижая чувствительности (качества) измерения, так как для большинства сыпучих материалов течение в насыпном слое характеризуется отсут35

55 ствием существенных разрывов между слоями или агрегатами частиц.

Измерение диэлектрической проницаемости смеси в нижней части насыпного слоя дает информацию о ходе процесса во всем объеме насыпного слоя, т. е., если с какогото момента времени из вертикальной трубы начинает поступать готовая смесь, то процесс можно остановить после того, как весь объем материала будет иметь требуемое качество перемешивания, а это наступит тогда, когда готовая смесь достигнет нижней части насыпного слоя. В случае переменной по угловой координате скорости движения (осаждения) частиц в насыпном слое измерение диэлектрической проницаемости (должно проводиться в области с наименьшей скоростью осаждения частиц.

Дополнительное измерение диэлектрической проницаемости эталонной пробы (или материала в верхней части насыпного слоя) позволяет по разности сигналов диэлектрической проницаемости, измеренной, например, в верхней и нижней частях насыпного слоя, судить о качестве смеси во всем объеме насыпного слоя. т. е., если качество смеси до входа ее в газовый поток и после выхода из него остается постоянным (разность сигналов равна нулю), значит процесс перемешивания завершился. Использование эталонной пробы позволяет более качественно осуществлять контроль, но это не всегда возможно. Например, когда необходимо усреднение неоднородной смеси, состав которой заранее не известен, контроль можно осуществлять по разности сигналов диэлектрической проницаемости, измеренной в верхней и нижней частях насыпного слоя.

Эффективность предлагаемого способа подтверждается экспериментальными кривыми, Как видно из сравнения кривых на фиг. 2 и 3, пульсации на кривой изменения концентрации, измеренной по предлагаемому способу (фиг. 3), практически отсутствуют, что позволяет считать данную кривую адекватноЙ характеристикой процесса и использовать способ при обработке оптимального режима смешения для конкретных начальных параметров (высота загрузки, соотношение компонентов, своиства сыпучего материала и т. д.) Кроме того, из сравнения кривых следует, что окончание колебаний на кривой (фиг. 3) совпадает с окончанием процесса смешения, чего не определишь точно на фиг. 2.

Кривые, представленные на фиг. 5 и 6, также показывают, что предлагаемый способ позволяет осуществлять эффективный контроль за процессом смешения (усреднения), т. е. точно определять момент готовности и степень однородности смеси, состав которой заранее не известен.

1165449

0Z

0 10 20 70 40 10 б0 90 100 тт а0Н0т

y O

Фиг.,7

0,1

0 m 20Z0И0яба 90 100 110 т М 140 т t,c

tpve.b

Составитель Б. Долотин

Редактор В. Петраш Техред И. Верес Корректор М. Максимишинец

Заказ 4262/11 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Использование предлагаемого способа контроля процесса перемешивания сыпучих материалов в смесителях с фонтанирующим слоем позволяет получать полную и объективную информацию о ходе процесса и качестве смеси, проводить контроль в автоматическом режиме, выбирать оптимальный технологический режим, что уменьшает себестоимость продукции на стадии приготовления композиций от 20 (для небольших объемов) до 40% (для крупнотоннажных производств) .